青藏高原地形重力波对东亚春季降水的重要作用

春季持续性降水是东亚夏季风爆发前的主要雨季,对东亚地区乃至全球水循环都具有深刻影响.过去研究揭示了青藏高原大尺度地形的动力和热力作用对东亚春季降水的重要影响,但青藏高原小尺度地形的作用尚不明确.本研究发现,副热带西风流受青藏高原小尺度地形扰动激发的地形重力波,同样对东亚春季降水具有重要贡献.垂直传播的地形重力波在对流层中层发生破碎,产生纬向拖曳,从而驱动跨越青藏高原的经向环流.在青藏高原南侧,经向环流上升支的动力抽吸作用使得对流层低层气压减弱,从而增强经向气压梯度力和西南季风,将更多水汽输送至下游东亚地区,最终导致春季降水的增多.该研究有助于更加全面地理解青藏高原多尺度地形对东亚春季降水的影响,为西风-季风协同作用提供了新的视角.     

THE USE OF SHEAR GRADIENT VORTICITY IN TROPICAL CYCLONE HEAVY PRECIPITATION PREDICTION: A HIGH-RESOLUTION NUMERICAL CASE STUDY

This study introduces a new dynamical quantity, shear gradient vorticity (SGV), which is defined as vertical wind shear multiplying the horizontal component of vorticity gradient, aiming to diagnose heavy precipitation induced by some strong convective weather systems. The vorticity gradient component can be used to study the collision or merging process between different vortexes or the deformation of a vortex with a sharp vorticity gradient. Vertical wind shear, another contributed component of SGV, always represents the environmental dynamical factor in meteorology. By the combined effect of the two components, overall, SGV can represent the interaction between the environmental wind shear and the evolution of vortexes with a large vorticity gradient. Other traditional vorticity-like dynamical quantities (such as helicity) have the limitation in the diagnosis of the convection, since they do not consider the vorticity gradient. From this perspective, SGV has the potential to diagnose some strong convective weather processes, such as Extratropical Transition (ET) of tropical cyclones and the evolution of multicell storms. The forecast performance of SGV for the numerical ET case of Typhoon Toraji (0108) has been evaluated. Compared with helicity, SGV has shown a greater advantage to forecast the distribution of heavy precipitation more accurately, especially in the frontal zone.     

倒T型导管墙桩基防波堤稳定性简化计算方法

倒T型导管墙桩基防波堤是一种重力式和桩基式混合而成的新型防波堤,具有复杂的承载机制和破坏模式。建立倒T型导管墙桩基防波堤稳定性分析的三维弹塑性有限元模型,分析极限状态下结构的位移场分布,得出其失稳模式为绕底板下且偏离桩基轴线一定距离的某点发生转动失稳。结合有限元法和极限平衡法,建立该新型防波堤的抗滑稳定性、抗倾稳定性计算的简化方法。与有限元计算结果的比较表明,建立的简化计算方法是可靠的。     

欧洲ECWMF模式与我国T213模式夏季预报能力的对比分析检验

T213 L31模式(简称T213)是中国国家气象中心在T106L19谱模式的基础上建成的第四代全球中期数值天气预报系统,它于2002年9月1日起投入业务使用。本文根据世界气象组织(WMO)基本系统委员会(CBS)1985年特别会议推荐的数值预报标准化检验方案,采用欧洲中期数值预报模式ECWMF和国家气象中心T213数值预报模式的500 hPa位势高度、850 hPa温度预报格点资料和客观分析实况格点资料,对东亚区域2002年和2003年夏季时段内两种模式的预报能力进行对比分析检验。所得结果表明,ECWMF预报的环流场中的低压槽在102°E以东的我国中东部(102°E以西的我国西部)比实况值偏弱(偏强),高压脊偏强(偏弱);而在我国的大多数地区,T213模式预报的低压槽偏强,高压脊偏弱。     

我国业务天气预报发展的若干问题思考

本文着重从我国业务天气预报的现状和国际业务化天气预报技术的发展趋势出发,探讨了业务天气预报发展目前存在问题和对于这些问题的若干思考。并强调了天气预报技术的发展必须和大气探测技术的进步和发展紧密结合,并强调了天气预报技术的发展应主观和客观预报相结合、数值和统计预报相结合。     

减弱热带气旋附近的倾斜涡度发展

根据1998年北半球夏季6、7、8月逐月500hPa高度场实测资料,利用具有双重筛选功能的二维空间谱分析方法,分别获得了能大致反映1998年北半球6、7、8月500hPa高度场分布特征的3组空间波集,每组包含15个空间波。分别利用这3组空间谱函数,从Galerkin途径出发,获得了1998年长江流域夏季降水异常的一个物理机制:在前期典型ElNi?o型海温异常,以及5月后ElNio型海温异常减弱,Lania型海温异常分布建立的这些外部异常热力强迫作用下,导致大气环流出现不同的非线性内部动力过程,6月大气环流演变中波波相互作用和波流相互作用较弱,7、8月的大气环流演变中尽管波波相互作用明显,但波流相互作用仍然很弱。波流相互作用的持续偏弱,导致了1998年夏季西太平洋副热带高压位置持续偏南,夏季强降雨带持续稳定于长江流域。     

涌水含气地层封孔材料的设计及野外试验

常规水泥封孔材料不能完全满足涌水含气特殊地层条件的封孔要求。以封孔水泥砂浆为研究对象,通过正交实验方法,设计封孔水泥砂浆的成分配比,得到既满足钻探质量指标要求,又适用于涌水含气地层的封孔材料配方。由室内实验得到,水灰比的改变对湿态水泥砂浆的凝结时间具有显著影响。结合通地1井,根据不同的井段要求,应用相适应配方的封孔材料进行野外应用实验。结果表明,设计的封孔材料能够满足涌水含气地层的封孔质量要求。     

2018年冬季南京三次暴雪过程微物理特征分析

为深入研究南京降雪微物理特征及变化,利用第二代激光雨滴谱仪PARSIVEL2、自动气象站观测资料及MICAPS数据,对2018年冬季南京的四次罕见强降雪过程中雪花的微物理参量进行分析。结果表明:（1）雪花谱基本呈多峰分布,个例1降雪强度增大时有小雪花向大雪花的转化,而其余三次过程则有雪花数浓度的显著增大。温度的差异使个例1大雪花形成机制与其余个例不同,最终导致了降雪稳定阶段,雪强增大的机制不同。（2）使用Gamma分布和M-P分布分别对四次降雪的不同阶段进行了拟合,Gamma 分布在各阶段的拟合优度均高于M-P分布拟合,降雪终止阶段拟合优度低于起始阶段及降雪全过程的拟合。四次降雪过程降雪粒子谱的Gamma分布分别为N＝107D-0.21exp(-0.54D)、N＝136D-0.54exp(-0.60D)、N＝256D0.38exp(-1.01D)、N＝9.39×104D4exp(-7.81D),其中,N为降雪粒子数浓度、D为雪花直径。（3）个例1在3 mm左右速度谱存在两个峰值,分别贴近结霜曲线和未结霜曲线,说明该次降雪大雪花的形成存在结霜增长和结霜碰并两种机制。（4）综合个例1、2、3,给出南京地区稳定的层状云强降雪的Z-I关系为Z＝1708I1.51。     

辽宁地区暖区和锋面暴雨个例对比分析

2013年7月1—2日,辽宁地区出现了持续时间较长的暴雨天气过程,此次过程可以分为3个阶段,其中包括两次暖区降水和一次冷锋锋面与暖区降水共存的过程,第一阶段的暖区降水和第三阶段的锋面降水形成了西北雨带,第二阶段的暖区降水形成了东南雨带。利用NCEP再分析资料、常规自动站观测资料、加密自动站观测资料和卫星资料,详细分析了此次过程中各阶段降水产生的机制以及锋面降水和暖区降水的主要物理差异。结果表明:暖区强降水主要出现在干线冷湿气团一侧或地面辐合线附近,并且由于暖区高温、高湿的特点,其产生的降水通常比锋面附近强,同时暖区降水与锋面降水在触发机制、中尺度环境条件、动力、热力结构等方面也存在着差异。     

台风登陆前后异常变化的研究进展

国家重点基础研究发展计划（973计划）项目——“台风登陆前后异常变化及机理研究”经过5年（2009—2013年）的研究完成研究任务。项目系统性地开展了16个台风的外场观测试验,在浅水区的海气拖曳系数、边界层高度变化等方面获得新的观测结果;发展了针对登陆台风的多源资料融合方法,例如台风雷达风场反演和同化技术取得进展;揭示了不同尺度系统活动导致台风路径突变、登陆台风复苏、双眼壁的形成等的物理机制;改进了涡旋初始化和积云对流参数化技术,提出了新的云辐射参数化方案,建立了台风海-陆-气耦合模式,台风数值预报关键技术的研发取得明显进展,文中介绍该项目所取得的代表性成果,对台风登陆前后异常变化的科学问题及研究进展进行综述。