数值天气预报初场的变分同化及其伴随方法简介

本文着重介绍了近年来发展迅速的变分同化和伴随方法，并对与伴随方法有关的一些问题进行了讨论。     

投影网格中的坐标确定及在台风数值试验中的应用

在数值计算中,对于已知经纬度的某点,需确定其在不同投影法得到的矩形网格中的具体位置坐标.导出在极射赤面投影、麦卡托圆柱投影和兰勃脱正形圆锥投影等算法中确定位置坐标的精确公式.通过台风路径预报对比试验表明:该方法能有效地减少计算误差的引入,具有较好的应用价值.     

“2002.3”华北地区强沙尘暴天气的螺旋度分析

利用MM5非静力中尺度模式和螺旋度计算结果,对2002年3月18-22日华北地区发生的一次强沙尘暴过程进行了分析研究,重点分析了北京及周边地区水平与垂直方向螺旋度和完全螺旋度的结构变化及演变特征,结果表明：螺旋度的演变与强沙尘暴天气的发生、发展有较好的对应关系,将中尺度模式和螺旋度计算结合起来可以有效提高沙尘暴天气的预报准确度。     

一次大雾天气下PM2.5二次无机粒子的数值模拟

利用多尺度空气质量模式系统（Models-3/CMAQ）对2002年12月1—3日北京及周边地区发生的一次大雾天气进行数值模拟,分析了大雾天气下PM2.5二次无机粒子的演变及其影响。结果表明,白天相对湿度降低,雾滴蒸发脱水后PM2.5二次无机粒子会悬浮在大气中;夜间在水汽凝结成雾滴的过程中,大量的PM2.5二次无机粒子提供了充足的凝结核,促进大雾天气的进一步发展。午后PM2.5二次无机粒子积聚及较高的相对湿度是造成北京及周边地区低能见度的重要原因,并推断该区域很可能是霾天气。     

台风“艾利”降水的非对称结构分析

利用NASA提供的热带测雨卫星TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)的高分辨率资料分析了2004年台风“艾利”降水的结构特征,发现在不同发展阶段其特征存在着很大的不同。为了分析产生降水非对称的原因,又利用NCEP(the National Centers for Environmental Prediction) 再分析资料计算了垂直积分的水汽通量矢量。结果表明,本次过程由于伴随着双台风特有的环流形势,其北侧的偏东气流和南侧的西南气流对水汽输送的作用,在台风“艾利”发展的不同时期存在很大的不同,形成了这次台风过程特有的水汽来源特点。台风对流强降水区、水汽通量最大区和强上升运动区三者的分布在台风不同发展阶段存在着较大的差异,正是水汽通量和垂直运动的非均匀分布才造成这次台风降水的非对称分布。     

基于GIS的临汾市地震灾情评估系统

为了解决在地震应急阶段快速得到地震危害分布和损毁评估结果的问题,采用组件式GIS开发平台Su-perMap Object6开发了临汾市地震灾情评估系统。该系统为地震模拟提供了一个可视化平台,通过该平台可以快速对灾情进行评估,为临汾市的抗震减灾提供了决策分析的依据。研究表明,将GIS技术引入地震灾情评估中,便于地震数据的输入、查询、管理和分析,对地震灾害分析和灾害损失评估有重要意义。     

台风双眼墙形成及眼墙替换过程的研究进展

台风双眼墙受到大尺度环境场强迫(如垂直风切变和高空槽/急流等)、海气相互作用和涡旋内部热动力过程共同作用,双眼墙的形成及其演变一直是台风研究中的热点和难点.虽然学术界提出了许多双眼墙形成和眼墙替换的可能机制,但一直未达成共识,尤其在平衡和非平衡、对称与非对称过程对双眼墙形成的相对贡献,以及边界层超梯度风的作用等方面还存在许多争议.本文重点梳理过去十余年来,国内外台风双眼墙统计特征、形成机制和演变机理等方面的发展现状及最新研究进展,讨论分析双眼墙研究中有待进一步解决的问题和发展方向,以期为下一步台风双眼墙研究提供有益的借鉴和参考.

     

成熟台风的“云陀螺”模型及移动路径数值模拟

台风移动的路径特征大多来自于最佳路径集资料的分析,由于其时间间隔多为6h或3h,因此不能体现台风运动的小尺度特征.为了更精细地揭示台风运动过程,将成熟台风最大风速半径内的密蔽云体视作刚体,并将其定义为"云陀螺".台风云陀螺一方面围绕自身的轴线自旋,一面围绕垂直轴作进动,通过引入陀螺运动力学原理,推导出了台风云陀螺的轨迹计算模型.分析发现,台风的运动是一种在引导气流作用下的平移运动上叠加进动运动,在外力矩作用下其轨迹呈现出旋进的固有特征.台风最大风速半径越小,切向风速越大或外力矩越大,都可以使旋进特征越明显.这些结论通过真实台风过程的高时间分辨率数值模拟得到了验证,对加深针对台风运动过程的认识具有积极的意义.     

Development of an integrated vertical-slantwise convective parameterization scheme and its associated numerical experiments

An integrated vertical-slantwise convective parameterization scheme, based on the vertical Kuo-Anthes and the slantwise Nordeng convective parameterization schemes, is introduced into the MM5 model. By employing the MM5 model with the proposed scheme, numerical simulations of a snowstorm event that occurred over southern China on 28-29 January 2008 and of Typhoon Haitang (2005) are conducted. The results indicate that during the snowstorm event, the atmosphere was convectively stable in the vertical directi...     

消去分析台风方法的对比研究

详细分析了GFDL飓风模式和MM5模式消去分析台风的原理, 通过10个台风个例的对比分析指出, GFDL方案从平均意义上求取分析台风中心位置和半径的方法, 优于MM5方案采用涡度极值来确定分析台风中心以及将分析台风中心半径定为常数的方法。而MM5方案考虑要素场之间的协调, 较GFDL方案更为合理。试验结果表明:通过将两者优点相结合对MM5方案进行修正, 能够更加合理、彻底地消去分析台风。