TRMM降水率资料的三维变分同化及其对"杜鹃"(0313)台风预报的改进

在GRAPES(Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System, 全球/区域同化预报系统)三维变分同化系统的基础上, 用改进的郭晓岚对流参数化方案作为观测算子, 来同化TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission, 热带降水监测计划)卫星反演的降水率资料.单点试验表明该方案通过调整背景场的水汽辐合和辐散的垂直结构, 使得同化后观测算子计算的降水率更接近实况.对台风 "杜鹃" (0313)的同     

Raindrop Size Distribution Parameters Retrieved from Xinfeng C-Band Polarimetric Radar Observations

The objective of this research was to acquire a raindrop size distribution (DSDs) retrieved from C-band polarimetric radar observations scheme for the first time in south China.An observation period of the precipitation process was selected,and the shape-slope (μ-Λ) relationship of this region was statistically analyzed using the raindrop sample observations from the two-dimensional video disdrometer (2DVD) at Xinfeng Station,Guangdong Province.Simulated data of the C-band polarimetric radar reflectivity Z_(HH)and differential reflectivity Z_(DR)were obtained through scattering simulation.The simulation data were combined with DSD fitting to determine the Z_(DR)-Λand log_(10)(Z_(HH)/N_0)-Λrelationships.Using Xinfeng C-band polarimetric radar observations Z_(DR)and Z_(HH),the raindrop Gamma size distribution parametersμ,Λ,and N_0were retrieved.A scheme for using C-band polarimetric radar to retrieve the DSDs was developed.This research revealed that during precipitation process,the DSDs obtained using the C-band polarimetric radar retrieval scheme are similar to the 2DVD observations,the precipitation characteristics of rainfall intensity (R),mass-weighted mean diameter (D_m) and intercept parameter (N_w) with time obtained by radar retrieval are basically consistent with the observational results of the 2DVD.This scheme establishes the relationship between the observations of the C-band polarimetric radar and the physical quantities of the numerical model.This method not only can test the prediction of the model data assimilation system on the convective scale and determine error sources,but also can improve the microphysical precipitation processes analysis and radar quantitative precipitation estimation.The present research will facilitate radar data assimilation in the future.     

1976年大气环流突变前后中国四季降水量异常和温度的年代际变化及其影响因子

利用NCEP/NCAR全球2.5°×2.5°月平均再分析资料和中国国家气候中心(NMC)提供的743站降水和温度资料分析了1976年大气环流突变前后中国四季降水量异常和温度的年代际对比特征,发现1976年后,春季中国华南降水偏多、温度偏低,长江流域西部降水偏少、温度偏低。夏季降水主要呈现华南少、长江流域多、华北少和东北多的"-、+、-、+"的分布形势,温度表现为华南增暖、长江淮河流域冷却和北方增暖的分布特征。秋季中国大部分地区降水量异常是减少的、温度是上升的。冬季华南地区降水量异常虽有增加但不显著,整个中国区域几乎呈增暖趋势。中国平均温度的年代际变化在春季和夏季的降温主要受最高温度变化影响、升温主要受最低温度影响;秋季的整体增暖受最低温度影响更大,而冬季的整体增暖受最高温度影响更大。造成以上变化的原因与1976年大气环流突变前后,四季哈德来环流上升支和下沉支的南北推移、西风急流的增强和位置的南北移动、大气层结的干湿状况以及水汽输送的来源密切相关。     

GRAPES区域模式水汽平流方案的比较与改进

与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会造成预报值的过饱和或者是负值,需要进行特殊处理。比较GRAPES模式的准单调半拉格朗日方案(QMSL)和高精度正定保形方案(PRM),分析模式的降水预报、形势预报,同时初步总结了两方案的优缺点。在参考LCSL(Linear Constraint Semi-Lagarangain)方案的基础上,改进QMSL方案,通过连续试验运行,表明新方案基本稳定可靠,对于降水预报、形势预报有一定的改进,在台风预报试验中也有良好的表现。     

利用相关性对自动气象站资料进行时空一致性检测

通过对广东省456个自动气象站2003-2005年的逐时资料进行处理,得到滤去天和年周期的温度、变温和1 h降水资料序列,并利用该序列作了滞后1 h自相关和空间相关分析。结果表明,滞后自相关系数含有时间特性,而要素站点空间分布则具有空间特性。选取2006年自动气象站个例,利用空间连续性和时间连续性原理,对气象要素时间滞后自相关系数在空间上的分布特性,进行时间、空间一致性检测,发现使用该方法可以容易地检查出资料缺测率偏高的站点。此外还总结出温度与降水观测资料的质量情况及规律。     

珠江三角洲城市群对雷暴的影响

利用2000—2007年广东省闪电定位仪所获得的地闪资料和广东省86个气象站所统计的雷暴日资料,对广东省(特别是珠江三角洲城市群区域)的雷暴日闪电频次变化进行了分析。结果表明:虽然珠三角城市群雷暴日与非城市群雷暴日相差不大,8年中变化也不大,但总闪远多于非城市群,总闪在8年中也有显著增长。珠三角城市群的单个雷暴的闪电频次要远多于非城市群区域,总闪增长也主要是单个雷暴的闪电频次的增长。而且,珠三角城市群对前汛期雷暴影响大,对后汛期影响相对较小。     

Assimilation of Polarimetric Radar Data Using an Ensemble Kalman Filter for the Analysis and Forecast of Tropical Storm Ewiniar

This study explores the potential for directly assimilating polarimetric radar data (including reflectivity Z and differential reflectivity ZDR) using an ensemble Kalman filter (EnKF) based on the Weather Research and Forecasting (WRF) model to improve analysis and forecast of Tropical Storm Ewiniar (2018). Ewiniar weakened but brought about heavy rainfall over Guangdong, China after its final landfall. Two experiments are performed, one assimilating only Z and the other assimilating both Z and ZDR. Assimilation of ZDR together with Z effectively modifies hydrometeor fields, and improves the intensity, shape and position of rainbands. Forecast of 24-hour extraordinary rainfall ≥250 mm is significantly improved. Improvement can also be seen in the wind fields because of cross-variable covariance. The current study shows the possibility of applying polarimetric radar data to improve forecasting of tropical cyclones, which deserves more researches in the future.     

ECMWF资料和Bogus资料的2015年热带气旋结构的对比分析

利用ECMWF新推出的0.125 °高分辨率再分析资料对2015年出现在西北太平洋海域的所有被编号的热带气旋按强度进行分类分析,通过与Bogus对比发现该资料模拟的热带气旋整体表现良好,无论是对强台风以上级别、台风还是强热带风暴级以下热带气旋的温度场、高度场、湿度场和风场的刻画均比较符合热带气旋的实际发展状态,且该再分析资料既可获得热带气旋的非对称、精细结构,并且分辨率又与模式相匹配,有利于在未来的预报和同化分析中起到积极作用,以便最终应用于热带气旋的数值预报领域,进而取代Bogus模型。      

南海海温的变化规律及其对我国气候的影响研究

用自然正交子数、方差极大正交旋转的因子分析方法，最大熵谱、交叉谱、相关分析以及大气环流模式等多种方法从多个方面分析了南海海温变化的基本规律，南海与太平洋海温异常的联强机制、南海海温异常对我国降水的影响和机制以及数值试验研究。     

台湾地形对台风Dot运动影响的数值研究

本文将多功能、高分辨率的中尺度数值模式ＣＳＵ－ＲＡＭＳ改为嵌套网格的台风数值模式，并且用该模式成功地模拟出台风Ｄｏｔ在台湾地形影响下产生不连续跳跃式的异常路径，分析了产生这种异常路径的原因是地形诱生低压发生发展的结果