CHARACTERISTICS OF THE LATENT HEAT DUE TO DIFFERENT CLOUD MICROPHYSICAL PROCESSES AND THEIR INFLUENCE ON AN AUTUMN HEAVY RAIN EVENT OVER HAINAN ISLAND

We analyzed cloud microphysical processes’ latent heat characteristics and their influence on an autumn heavy rain event over Hainan Island, China, using the mesoscale numerical model WRF and WRF-3DVAR system. We found that positive latent heat occurred far above the zero layer, while negative latent heat occurred mainly under the zero layer. There was substantially more positive latent heat than negative latent heat, and the condensation heating had the most important contribution to the latent heat increase. The processes of deposition, congelation, melting and evaporation were all characterized by weakening after their intensification; however, the variations in condensation and sublimation processes were relatively small. The main cloud microphysical processes for positive latent heat were condensation of water vapor into cloud water, the condensation of rain, and the deposition increase of cloud ice, snow and graupel. The main cloud microphysical processes for negative latent heat were the evaporation of rain, the melting and enhanced melting of graupel. The latent heat releases due to different cloud microphysical processes have a significant impact on the intensity of precipitation. Without the condensation and evaporation of rain, the total latent heating would decrease and the moisture variables and precipitation would reduce significantly. Without deposition and sublimation, the heating in high levels would decrease and the precipitation would reduce. Without congelation and melting, the latent heating would enhance in the low levels, and the precipitation would reduce.     

广西金秀县“2013-07-14”重大漂流灾害事件的气象特征分析

利用常规气象地面观测资料、探空资料,中小尺度自动站监测网、雷达遥感等非常规观测资料,对于2013-07-14发生的广西金秀县漂流灾害事件的气象特征进行分析,结果表明:广西金秀县天堂谷漂流灾难是由一个小尺度的脉冲对流单体风暴在发展强盛过程中,产生的短时强降水所引发,脉冲对流单体风暴在雷达速度剖面图上具有低层经向辐合和高层辐散出流的特征,回波高度超过10 km,但上升气流未出现倾斜,强回波中心主要位于3~6 km的暖层云中,是典型的强降水风暴类型特征;脉冲对流单体风暴处在台风槽尾部的高温高湿大气环境条件下,边界层强辐合线是对流单体风暴生成和发展的主要动力强迫机制;雷达反演的降水量能够较精确地反映无雨量监测站流域的雨强,反演的平均面雨量超过30 mm/h,为禁止漂流的危险等级。雷达估测产品的应用能为山洪、泥石流和滑坡灾害多发区的监测预警提供可行的方法。     

一次海南秋季台风暴雨的特征和成因分析

利用ECMWF再分析资料、TRMM-3B42降水资料及FY2E卫星TBB资料综合对2013年一次海南秋季台风“海燕”的暴雨特征及成因进行了诊断分析。结果发现:(1)台风内的中尺度云团是造成海南大暴雨的直接影响系统, 地形抬升作用和弱冷空气的入侵加剧了海南大暴雨的强度, 暴雨中心落在五指山迎风坡; (2)偏南气流和东南气流的辐合及低空急流的存在是触发和维持大暴雨的有利条件; (3)暴雨产生在θ_e面陡峭密集区, 陡立密集导致了倾斜涡度发展。MPV1和MPV2与强降水有很好的对应关系, 暴雨发生时, 对流层低层MPV1 < 0, 同时MPV2>0;(4) 850 hPa垂直螺旋度正值区对未来6 h强降水落区有很好的指示意义。      

热带西太平洋潜热通量异常影响华南6月降水的模拟研究

通过统计分析和区域气候模式RegCM3的模拟试验,对热带西太平洋关键区潜热通量异常影响华南6月旱涝的机制进行研究。结果表明:（1） 华南6月的降水与热带西太平洋5月和6月的潜热通量都存在负相关关系,特别是与5月热带西太平洋关键区的潜热通量存在更为显著的滞后负相关。（2） 热带西太平洋关键区潜热通量异常是影响华南6月旱涝的重要因子,其概念模型是:5月和6月热带西太平洋潜热通量异常增高,在其西北侧对流层低层出现一个异常的气旋性环流,华南地区位于气旋性环流西侧,为东北风异常,不利于西南季风进入我国华南地区,水汽减少。同时,形成一个潜热通量异常区上升、而在华南地区下沉的垂直环流,华南降水减少,导致干旱发生。当5月和6月热带西太平洋潜热通量异常减少,在其北侧出现异常反气旋式环流,华南地区处于环流西侧,西南气流加强,有利于水汽输送。同时,出现一个热带西太平洋潜热通量区下沉、而华南地区上升的距平垂直环流,造成华南地区洪涝多雨。      

“05·6”华南持续性暴雨的成因分析

由于高分辨模式中显式微物理过程的应用,有必要对显式预报的云水、雨水等水成物作初始场分析。加入水成物的初始条件不仅对模式整体预报能力有明显影响,而且由于动力场和热力场更加协调,可减少模式初始启动时间,提高模式短时预报能力。现有探测能力的提高、探测资料的丰富,促使水成物的分析方法有很大的发展。本文对现有的水成物分析的一些方法进行了介绍,并对应用于数值模式中的应用情况及要注意的问题作分析。     

边界层参数化方案对南海秋季台风“莎莉嘉”(2016)模拟的影响

利用美国中尺度数值模式WRF,选取两个局地(QNSE、MYJ)闭合和两个非局地(YSU、ACM2)闭合的边界层参数化方案对台风“莎莉嘉”(2016)进行了4组模拟试验,结果表明,不同边界层方案对台风路径影响较小,但对台风强度和结构有明显的影响,就本个例研究而言,非局地闭合边界层方案明显优于局地闭合边界层方案。台风强度的差异是热力和动力共同作用的影响。局地闭合方案模拟的地表焓通量、水汽通量和动量通量更大,台风偏强;局地闭合方案模拟的边界层高度更高、边界层顶的夹卷过程更强、垂直混合更强、台风暖心结构更强,从而台风也更强。台风强度的差异和台风结构的变化密切相关。      

Impacts of Horizontal and Vertical Resolutions on the Microphysical Structure and Boundary Layer Fluxes of Typhoon Hato

We set four sets of simulation experiments to explore the impacts of horizontal resolution (HR) and vertical resolution (VR) on the microphysical structure and boundary layer fluxes of tropical cyclone (TC) Hato (2017). The study shows that higher HR tends to strengthen TC. Increasing VR in the upper layers tends to weaken TC, while increasing VR in the lower layers tends to strengthen TC. Simulated amounts of all hydrometeors were larger with higher HR. Increasing VR at the upper level enhanced the mixing ratios of cloud ice and cloud snow, while increasing VR at the lower level elevated the mixing ratios of graupel and rainwater. HR has greater impact on the distributions of hydrometeors. Higher HR has a more complete ring structure of the eyewall and more concentrated hydrometeors along the cloud wall. Increasing VR at the lower level has little impact on the distribution of TC hydrometeors, while increasing VR at the upper level enhances the cloud thickness of the eyewall area. Surface latent heat flux (SLHF) is influenced greatly by resolution. Higher HR leads to larger water vapor fluxes and larger latent heat, which would result in a stronger TC. A large amount of false latent heat was generated when HR was too high, leading to an extremely strong TC, VR has a smaller impact on SLHF than HR. But increasing VR at the upper-level reduces the SLHF and weakens TC, and elevating VR at the lower-level increases the SLHF and strengthens TC. The changes in surface water vapor flux and SLHF were practically identical and the simulation results were improved when HR and VR were more coordinated. The friction velocity was greater with higher VR. Enhancing VR at the lower level increased the friction velocity, while increasing VR at the upper level reduced it.     

华北暴雪的云微物理参数化方案的比较模拟

用MM5模式模拟2004年12月20-23日发生在华北地区的一次暴雪天气的发生发展及其演变过程.在四个嵌套网格区域内分别采用Goddard方案(试验G)和Reisner 2方案(试验R)的两个纯显式冰相云微物理参数化方案进行试验.模拟结果表明:试验G和试验R均可以较好的模拟暴雪过程中的环流形势演变、降雪分布和强度,并且两个试验的结果差别不大,但是云中的微物理过程有很大的不同.试验G的主要云微物理过程包括云水的凝结增长、云冰的凝华增长、云冰初始化、云冰被雪碰并、云水被雪碰并、雪的凝华增长、云冰的Bergeron过程等;而试验R的主要云微物理过程包括云冰的凝华增长、云冰转化成雪、雪的凝华增长和霰的凝华增长等.     

南海夏季风撤退期的气候特征I——40年平均

近年来广州地区的气溶胶污染日趋严重,灰霾天气主要出现在10月～次年4月。大气灰霾导致能见度恶化。自1980年代初开始,该地区的能见度急剧恶化,灰霾天气显著增加,其中有3次大的波动,分别代表广州地区经济发展相伴随的粉尘污染、硫酸盐加粉尘污染、光化学过程的细粒子加硫酸盐加粉尘的复合污染时期。雾和轻雾造成的低能见度的长期变化趋势,没有由于人类活动影响或经济发展影响带来的趋势性变化,其波动主要反映了气候波动固有的年际和年代际变化。广州地区能见度的恶化主要与细粒子有关,PM10有一半季均值超过国家二级标准的日均值浓度限值,而PM2.5季均值全部超过美国国家标准的日均值浓度限值,细粒子浓度甚高。另外PM2.5占PM10的比重非常高,可达62%～69%,尤其是旱季比雨季更高。     

香港地区海陆风的显式模拟研究

利用MM5模式对香港地区的海陆风进行了显式数值研究,模拟的风向、风速和温度与站点的观测值比较一致,较详细地分析了海陆风的日变化规律和三维结构特征,结果显示香港地区海风分布复杂,主要受偏西、偏南和偏东海风气流的影响,形成多个辐合带,海风锋最远可以深入内陆约90 km;陆风较简单,主要是偏北气流,陆风的风速和强度都比海风要弱,与山谷风、城市热岛环流等形成弱的辐合。香港是一个海岸曲折、多丘陵的地区,其中75%的面积是山区,为了研究这些丘陵地形对香港地区海陆风的影响,设计了保留海陆分布,去掉丘陵地形的敏感性试验,结果表明,由于丘陵地形的存在,在白天地形的热力作用是主要的,增强了海风的强度;而晚上动力阻挡作用比较明显,减弱了陆风的强度。