山脉地形对热带风暴Fitow结构和运动影响的数值试验

热带风暴自东向西穿越琼州海峡时常常与海南西部的强天气相对应,尤其当风暴中心在海峡中部或海峡西端出口处有向西南方向的偏折时。Fitow(0114)是这类热带风暴的一个典型。通过对Fitow热带风暴的研究和分析,揭示了一个事实:Fitow在沿海峡西行过程中,其外围中尺度结构发生明显变化———风暴中心西南象限有一个中尺度对流(MCS)小涡生成和发展。受到这个诱生MCS小涡的“吸引”,Fitow在穿行海南岛北部和琼州海峡时,路径向西南方向偏折。数值模拟结果表明,海南岛中部的五指山地形对Fitow自东向西穿行海峡时的这种结构变化有显著影响:(1)当热带风暴Fitow(0114)自东向西穿过岛屿北部和琼州海峡时,其外围西北气流与山脉的辐合地带往往会诱生出中尺度强对流涡旋系统(MCS)。这种系统经过尺度分离和滤波处理后便会在山脉西北麓显现出来。(2)MCS小涡只生成在地形高度之下的大气层;地形高度之上并不显现这一小涡。用0高度作敏感试验的结果,在相同位置并不生成这种MCS小涡。(3)诱生小涡(MCS)的存在,对Fitow会产生“吸引”作用,使其向西南方向MCS所在处偏折。且MCS越深厚,维持时间越长,对Fitow中心的“吸引”程度越大,其中心向西南方向的偏折和移动越明显。0.0 km高度无MCS小涡时,Fitow中心并无这种偏折,而是向西北方向移动,在雷州半岛登陆。     

青藏高原大气科学试验研究进展

该文对半个世纪以来, 我国气象工作者在青藏高原研究, 特别是1979年和1998年两次大规模青藏高原大气科学试验科学成果进行了全面回顾, 给出近年来青藏高原研究许多有重要价值的研究成果, 可概要地归纳为以下几个方面:两次青藏高原大气科学试验在青藏高原边界层研究、对流特征研究方面取得新进展, 发现许多新的观测事实。证明青藏高原也可能是低频振荡源地。试验发现青藏高原摩擦层风的Ekman螺线及热力混合层特征, 发现青藏高原上对流边界层高度可达2200 m, 湍流边界层高度比平原地区明显偏高; 研究给出了青藏高原近地层与边界层动力、热力结构及其湍流、对流云特征可构成青藏高原地区边界层的综合物理图像。追踪分析研究发现, 连续成串从青藏高原中部或东部发生、发展的对流云团族呈显著东移的特征, 认为长江暴雨洪水的初始对流云系统可追溯到青藏高原; 研究发现, 在适当的云天条件下, 在青藏高原上可观测到极大的太阳总辐射、有效辐射和地表净辐射。青藏高原地面反照率的变化产生热源、热汇的区域影响效应, 这种源汇带来季节性和区域性的变化将进一步影响到大气中长波波形的季节尺度变化, 研究还强调指出青藏高原雪盖的年度变化的反馈作用表现对行星尺度环流特征的影响, 在热带洋面也产生对SST异常的相互作用与影响; 青藏高原与亚洲季风系统影响研究取得显著进展; 研究发现, 青藏高原“感热气泵” (SHAP) 的有效工作导致了青藏高原地区由冬到夏大气环流的突变及南亚高压的突然北跳, 并维持着亚洲季风期; 研究揭示出青藏高原周边“大三角”区域是影响我国长江中下游暴雨的水汽输送关键区, 揭示在青藏高原地区及其东部水汽输送的“转运站”特征。水汽流向东的“转运”效应对长江梅雨期洪涝形成甚为重要; 青藏高原大气物质输送及其臭氧异常特征研究取得进展, 研究发现夏季在青藏高原上大气臭氧总量有一明显的低值中心存在, 并且发现拉萨的臭氧递减趋势比我国东部同纬度地区大, 而拉萨位于青藏高原臭氧低值中心的区域。     

强度弱化条件下饱和砂土地基中桩-土相互作用p-y曲线研究

在地震荷载作用下,可液化土层中的桩基础往往会由于地基土体液化而发生破坏。在此过程中即使土体最终没有达到完全液化,但由于超孔隙水压力的存在,饱和砂土会发生强度弱化,也会导致土体对桩身水平抗力的降低。此时若不考虑超孔隙水压力对土抗力的影响,仍然采用API规范中的p-y曲线对桩基础进行设计,结果将偏于危险。针对这种情况,首先利用竖向-扭转双向耦合剪切仪对饱和砂土进行了循环扭剪动强度试验,研究了不同弱化状态下饱和砂土的动力特性和弱化参数;然后基于浅层处改进的土楔体理论模型推导极限土抗力公式,并结合深层处的绕桩流动破坏理论模型,得到了任意深度处不同孔压比下的极限土抗力,进而构造了不同弱化状态下饱和砂土地基中桩-土相互作用的p-y曲线。通过研究发现:表征土体强度弱化状态的孔压比对桩-土相互作用的极限土抗力的影响非常显著,孔压比越大,土体强度弱化程度越严重,饱和砂土的极限土抗力值就越小,即横向受荷桩对周围土体的作用随着土体强度弱化程度的增加而降低,反之则增大。     

青藏高原东南部昌都地区近地层湍流输送的观测研究

利用我国1998年第2次青藏高原气象科学试验 (TIPEX) 昌都的湍流观测资料, 初步分析了三维风速、温度和湿度湍流谱、归一化方差与稳定度的关系、湍流通量和整体输送系数.结果表明, 白天标准化的湍流谱大多数满足2/3次方定律.风速方差与稳定度的关系在不稳定条件下基本服从1/3次方定律, 但水平风速方差比垂直速度方差与稳定度的关系离散.中性层结下的A、B值比平原地区大, 与起伏地形的值接近, C值与平原地区和起伏地区的差异不大.温度和湿度方差与不稳定层结的关系基本满足1/3次方定律, 而在稳定层结下的关系均无明显规律.湍流通量在干湿期转换中有突变现象, 干期的动量和热量通量均大于湿期, 热源强度以感热为主, 占80%.湿期热源强度明显增大, 其中以潜热为主, 占热源强度的60%.整体输送系数与稳定度的关系明显, 拟合得到的中性层结条件下的CDN和CHN分别为4.40×10-3和4.70×10-3, 其结果大于高原中、西部的同期观测值.     

大地形对行星波空间结构及其移速影响的数值试验

本文采用p-σ混合坐标十二层初始方程模式,研究了青藏高原与东亚实际地形对于行星波空间结构影响效应问题。本文数值试验表明：青藏高原动力效应与大地形结构特征显著相关;大地形因素的影响可以导致行星波在移动过程中其空间结构呈复杂变化,即引起行星波在大地形南北坡的位相差、系统的变速现象及结构的形变等特征。     

长江流域水汽收支与高原水汽输送分量“转换”特征

文中采用"箱体"模型边界的整层水汽输送特征描述长江流域梅雨带水汽收支总体效应,发现长江流域夏季降水与"箱体"模型整层水汽输送收支总量呈显著相关;青藏高原动力、热力强迫构成周边水汽输送特殊流型结构,大地形动力强迫导致高原周边水汽输送在高原南侧与东侧存在经向或纬向不同分量的水汽流型,且它们分别对长江流域梅雨带"箱体"模型水汽收支具有重要的影响.研究还发现高原南侧经向水汽输送与高原东侧纬向水汽输送分量之间呈显著相关特征,此研究揭示了长江流域洪涝过程上游高原周边关键区水汽输送不同分量间的"转换"特征,且此类水汽输送流型对夏季长江全流域各区域降水具有不同程度影响.上述高原周边水汽输送经向-纬向分量间的相互"转换"效应,是认识长江流域异常洪涝过程形成的关键环节之一.高原周边水汽输送分量相关结构及区域边界水汽收支问题将为长江流域洪涝预报提供科学依据.     

北京市空气污染预报业务显示服务系统

介绍北京市空气污染预报业务显示服务系统。该系统包括资料处理、动力统计预报、数值预报等模式计算及资料采集、处理、模式运行，预报显示、结果分发、资料查询、效果检验等多种功能。系统采用菜单技术，VB5．0编程，能正确运行各模式，完成所需功能。具有界面友好、可操作性强、功能丰富、简洁、易用、快捷、直观的特点。在业务应用中收到良好的效果。     

青藏高原夏季降水的水汽分布特征

本文利用青藏高原上夏季降水资料以及NCEP再分析资料，分析了高原上夏季降水与邻近地区水汽输送的相互关系。结果发现，高原夏季降水与春季的水汽分布关系比降水与同期的关系更为密切，最明显的相关区位于南海－云贵高原－孟加拉湾一带以及帕米尔高原地区。青藏高原降水典型旱、涝年的水汽分布具有相反的特征。追踪最主要的水汽中心发现，水汽是从阿拉伯海一带逐渐向东移，然后再从高原的东南部进入高原。这种现象可能与索马里越赤道气流有关。     

The Response of Anomalous Vertically Integrated Moisture Flux Patterns Related to Drought and Flood in Southern China to Sea Surface Temperature Anomaly

With the extreme drought (flood) event in southern China from July to August in 2022 (1999) as the research object, based on the comprehensive diagnosis and composite analysis on the anomalous drought and flood years from July to August in 1961-2022, it is found that there are significant differences in the characteristics of the vertically integrated moisture flux (VIMF) anomaly circulation pattern and the VIMF convergence (VIMFC) anomaly in southern China in drought and flood years, and the VIMFC, a physical quantity, can be regarded as an indicative physical factor for the "strong signal" of drought and flood in southern China. Specifically, in drought years, the VIMF anomaly in southern China is an anticyclonic circulation pattern and the divergence characteristics of the VIMFC are prominent, while those are opposite in flood years. Based on the SST anomaly in the typical draught year of 2022 in southern China and the SST deviation distribution characteristics of abnormal draught and flood years from 1961 to 2022, five SST high impact areas (i.e., the North Pacific Ocean, Northwest Pacific Ocean, Southwest Pacific Ocean, Indian Ocean, and East Pacific Ocean) are selected via the correlation analysis of VIMFC and the global SST in the preceding months (May and June) and in the study period (July and August) in 1961-2022, and their contributions to drought and flood in southern China are quantified. Our study reveals not only the persistent anomalous variation of SST in the Pacific and the Indian Ocean but also its impact on the pattern of moisture transport. Furthermore, it can be discovered from the positive and negative phase fitting of SST that the SST composite flow field in high impact areas can exhibit two types of anomalous moisture transport structures that are opposite to each other, namely an anticyclonic (cyclonic) circulation pattern anomaly in southern China and the coastal areas of east China. These two types of opposite anomalous moisture transport structures can not only drive the formation of drought (flood) in southern China but also exert its influence on the persistent development of the extreme weather.