影响惯性重力波活动规律的动力学因子研究

通过探测发现大气重力波有明显的活动规律:重力波强度在冬、春季强于夏、秋季,在5月和10月发生急剧减弱和加强的转变,无天气过程时晚上比白天强,尤其短周期的重力波,周期为40~80min的重力波平均强度最强,其他较弱。在斜压大气和考虑积云对流加热条件下,运用积云对流参数化、Taylor公式展开等方法,推导出惯性重力波的非线性KdV方程,求出其孤立波解,以此解释以上得出的大气重力波的活动规律:惯性重力波强度随风速垂直切变增大而增大,急流是最重要的惯性重力波波源,是重力波强度在冬、春季强于夏、秋季的主要原因,亚洲急流在5月和10月的北跃和南落,是重力波强度发生急剧变化的原因,急流下方是激发惯性重力波最强的地方。一般情况下,惯性重力波强度随着大气背景流场绝对涡度增大而增大,正涡度对惯性重力波起激发和增强的作用。当惯性重力波向下传播时,波的强度随层结稳定度(N2)增大而增大,由于太阳辐射的作用白天大气层结稳定度比晚上小,这解释了在无天气过程时晚上重力波强度强于白天的原因。惯性重力波强度和波的频率成正比,这解释了周期为40~80 min比周期为140~160 min的重力波强的原因。重力波强度还与非线性积云对流参数常数b及科氏力参数f成正比。     

边界层参数化对“雅安天漏” 降水数值模拟的影响

选取了2001年7月3个"雅安天漏"个例,采用非静力中尺度数值模式MM5V3进行模拟,着重研究了MRF边界层参数化方案对雨量中心强度和雨区分布的影响,结果发现MRF方案的总体预报效果较好,并能很好地刻画雅安暴雨时的纬向垂直环流结构;在复杂地形条件下,特别是降水有明显日变化的地区,边界层的作用非常重要.     

热带气旋(TC)环流内对流核数、TBB特征与TC强度关系统的计合成分析

基于JTWC(the Joint Typhoon Warning Center)最大风速半径及热带气旋(TC)尺度资料、上海台风研究所台风最佳路径资料以及日本静止气象卫星M1TR红外IR1 TBB资料,针对2001—2010年期间经过台湾再次登陆大陆的13个TC个例,采用对流云-层云分类技术以及统计合成分析方法,探析TC环流内对流核数与TC强度之间可能存在的对应关系,结果表明:(1) 整个TC环流内对流核总数、外雨带内对流核总数及内核区域内对流核密度基本上都随着TC强度的增加(减弱)而增加(减少),同时,外雨带内对流核总数大于内核区域内对流核总数,且后者与TC强度之间的对应关系相对不明显,而内核区域内对流密度大于外雨带内对流核密度,且前者较后者与TC强度对应关系更为明显。(2) 外雨带内对流核总数、内核区域内对流核密度与TC强度之间的对应关系受TC结构影响很小,但对于TC登陆位置存在一定程度的敏感性。(3) TC内核区域内TBB平均值基本上随着TC强度的增加(减弱)而降低(升高),且这种对应关系对于TC登陆时间以及登陆位置存在一定程度的敏感性,同时,外雨带内TBB平均值与整个TC范围内TBB平均值接近,二者均明显高于同期内核区域内TBB平均值,且前二者与TC强度之间的对应关系相对不明显。(4) 基于对流核与基于TBB的统计合成分析结果两者之间具有很好的互补性,二者结合使用可以更全面反映出TC雨带与TC强度之间可能存在的对应关系。      

SWAN系统在一次暴雨天气过程分析中的应用

对2011年7月25-26日镇江市暴雨天气过程的天气背景、稳定指数和垂直风切变进行分析,利用SWAN系统研究CAPPI回波和液态水含量的相关演变特征,并检验SWAN系统下TITAN风暴识别和追踪技术的精度和水平,得出结论:7月25-26日镇江市暴雨天气过程有着较好的动力、水汽、层结不稳定以及垂直风切变条件,构成了产生大风暴雨天气的有利环境场.两个降水集中时段风暴特征有所不同,第1阶段为飑线影响,第2阶段为风暴群影响,二者均包含了普通单体和强降水超级单体,此两种单体均具有中心强度大、回波顶高度高的特征.液态水含量的演变与风暴强度吻合较好.TITAN系统对风暴未来1h内位置和轮廓预报没有30 min内预报精确度高,对处在发展、成熟阶段的风暴,30 min跟踪和预报与实况接近,对处在减弱阶段的风暴,较实况则略有滞后.     

北京市夏季臭氧变化特征的观测研究

利用2002年7月至8月325m气象塔资料研究了北京市夏季近地层臭氧浓度变化特征及其与气象因子的关系。结果表明：北京市夏季边界层臭氧浓度日变化显著．臭氧浓度随高度增加而增加；臭氧多数为单峰型分布，双峰型仅分布在底层；臭氧峰值出现时间与气温峰值出现时间基本一致，或略有落后。     

山东半岛一次强降雪过程的中尺度特征

利用非静力平衡模式MM5V3．6对2005年12月3日影响山东半岛的一次强降雪过程进行数值模拟,对其中中尺度重力波（MGW）的特征进行分析。并且通过非线性平衡方程（NBE）对高分辨率模式数据进行诊断分析,较详细地说明了非平衡流的出现而引起的地转适应过程以及地形强迫对重力波产生和发展的作用,和它们对强降雪过程的影响。研究表明：这次强降雪过程中的中尺度重力波波长约为100km。相速约20m／s;在有利的大尺度环流形势下,太行山的地形强迫与非平衡流是其产生的首要机制,而冬季海陆热力差异形成的海洋的热力作用也是造成区域性强降雪的一个重要原因。非线性平衡方程（NBE）对于非平衡流的诊断在确定波动产生区域方面有比较好的指示作用;通过对波动的结构以及维持机制的分析,这次过程中的中尺度重力波符合波导条件和Wave-CISK理论框架,波动能够从环境场中得到足够的能量从而维持相当长时间,从而造成这次罕见的连续性强降雪过程。     

对多普勒雷达集合交叉相关外推技术的构造与实例检验

本文构造了集合的线性交叉相关方法,对多普勒雷达回波进行外推。因为线性交叉相关算法仅根据两个时次的回波外推下一时次的回波分布,且对于单个外推回波单元是线性变化的;而基于集合的线性交叉相关方法,考虑了多时刻回波的演变过程、回波的移向和移速以及回波在移动过程中的形变,都具有非线性特征,与实际情况更为符合。本文利用集合的线性交叉相关方法和最小二乘拟合方法分别对两次暴雨过程进行回波外推,通过比较发现,利用集合交叉相关外推方法所推得的回波分布与实况更为接近;利用Z-I关系,进一步分析了基于集合交叉相关外推方法的降水评分。与最小二乘拟合方法外推相比,集合交叉相关外推技术所得的回波移动位置与实况较为一致,且1小时累积降水预报效果也较好,因此集合交叉相关外推技术在临近预报中具有一定的应用价值。     

2003年10月河北省沧州秋季暴雨成因分析

通过对2003年10月10日夜间发生在沧州的秋季大暴雨过程的影响系统、触发机制、稳定度以及涡度、散度、垂直速度等物理量的分析，发现此次暴雨过程前后大气层结一直稳定，属于稳定型降水；能量积聚小于夏季，但是高低空急流较强，所配合物理量不小于夏季，暴雨出现在低层辐合高层辐散的强垂直运动上升区，表明急流为暴雨提供了很好的水汽及动力条件。     

一次江淮暴雨过程的中－β尺度分析

利用稠密的地面气象要素场资料,对１９９１年７月６日江淮地区的一次暴雨过程进行了中－β尺度分析。中－β尺度雨带位置稳定、雨团路径集中以及逆引导气流的传播,是造成降水局地增幅的直接原因。而这些降水量场特征与地面流场和温湿场的中尺度特征有紧密的联系。     

非地转湿Q矢量的改进及其应用

在完全考虑非绝热加热项作用的前提下,从原始方程出发,推导出改进后的非地转湿Q矢量(Q^q),以及用其散度作强迫项的ω方程,将其应用于一次梅雨锋暴雨诊断分析,结果表明:改进后的非地转湿Q矢量对同时刻地面降水的反映能力较岳彩军改进的湿Q矢量(Q^M)、原非地转湿Q矢量(Q^*)、非地转Q矢量(Q#)有显著的提高;在整个梅雨锋暴雨过程中,500hPa高度上的Q^q矢量散度辐合场的辐合强度及其辐合中心位置对同时刻的降水强度及雨区位置有非常好的指示作用;Q^q矢量的垂直分布揭示了次级环流的方向和强弱,暴雨位于次级环流的上升支附近。