应用Models-3/CMAQ模式对华北地区一次强沙尘天气的研究初探

根据2002年在ACE-Asia和TRACE-P试验中获得的亚洲区域污染源排放资料,结合由MICAPS能见度观测资料估算而得的颗粒物排放资料,利用美国EPA最新发展的Models-3/CMAQ模式系统,模拟研究了2002年3月华北地区发生的一次强沙尘暴个例.结果表明,(1)模拟的各气态污染物的时空演变及相互关系与已有的观测结果基本一致.(2)颗粒污染物的模拟结果也反映了已有的观测事实,粗细颗粒物呈一致的先降后升日变化趋势;沙尘过程前期,颗粒物污染主要来源于近地面污染源;沙尘期间,颗粒物污染主要源自外界沙尘的高空输送,且粗颗粒物污染是此次过程的首要颗粒污染.(3)该模式系统可用于沙尘气溶胶研究的进一步开发与利用.     

西安北郊草店村河漫滩沉积与洪水变化

根据野外考察、粒度分析及历史文献资料,研究了西安北郊草店村剖面在距今900~660 a形成的渭河漫滩沉积和洪水变化。结果表明,在距今900~660 a形成的草店村剖面洪水沉积分层明显,能够指示洪水事件和洪水深度。草店村剖面洪水沉积厚度为5.25 m,可划分为26个沉积层,指示了26次规模不同的洪水事件。洪水沉积厚度和粒度成分显示,草店村剖面的26个洪水事件发生时河漫滩上的洪水深度均大于2.2m;剖面下部第17~第26层沉积时漫滩上的洪水深度为4.0~7.0 m,河床水深为6.2~8.5 m;中部第8~第16层沉积时漫滩上的洪水深度为3.0~5.0 m,河床水深为6.6~9.0 m左右;上部第1~第7层沉积时漫滩上的洪水深度为2.2~3.0 m,河床水深为7.2~8.6 m。草店村剖面中部和下部的洪水沉积以中砂和细砂为主,剖面上部以粉砂和极细砂为主,指示的洪水规模比距今120 a来西安渭河洪水显著大。草店村剖面中的第12、16~26层代表的是特大洪水事件。西安北郊渭河在距今900~660 a发生的大洪水主要是由当年降水量的明显增加引起的。     

我国东部海区不同气候背景条件下背景误差协方差的性质对比分析

本文利用MM5V3．6模式分别得到我国东部海区3月和9月的模拟资料（分别代表了台风发生频率极小月和极大月）,来进行背景误差协方差的统计。利用NMC方法得到了背景误差协方差矩阵的回归系数、特征向量以及特征尺度,并对其进行了对比分析,结果表明：背景误差协方差与平均气候背景密切相关,且受模式分辨率大小的影响;回归系数受台风发生频率的气候背景影响明显,分别在模式区域北侧和南侧出现的负值中心代表两季的不稳定能量;垂直背景误差协方差的第一特征向量代表了其最主要特征,台风发生频率的最大影响表现在风场的预报;水平特征尺度随不同变量,不同模式分辨率和台风发生频率有较大不同,相对湿度和非平衡温度表现出较强的局地性。     

热带气旋眼墙非对称结构的研究综述

热带气旋的眼墙非对称结构与其发展过程密切相关。在热带气旋移动过程中,非对称风场伴随着边界层内非对称摩擦而引起的辐合,影响着热带气旋眼墙内的对流分布。此外,风垂直切变作为影响热带气旋强度的重要因子,将上层暖心吹离表层环流,引起眼墙垂直运动的非对称,导致云、降水在方位角方向的非均匀分布。当存在平均涡度的径向梯度时,罗斯贝类型的波动可以存在于涡旋内核区域,影响眼墙非对称结构。海洋为热带气旋提供潜热和感热形式的能量,是热带气旋发展的重要能量来源,关于海洋如何影响热带气旋眼墙非对称结构的相关研究较少。文中着重回顾了热带气旋与海洋相互作用的研究成果,并提出海洋影响热带气旋眼墙非对称结构的机制。海洋对热带气旋最显著的响应特征是冷尾效应,该效应通过降低海表温度,减少海洋向大气输送的潜热和感热,从而影响热带气旋眼墙非对称结构。此外,海浪改变海表粗糙度,通过边界层影响移动热带气旋的眼墙结构。     

2013年2月大气环流和天气分析

综合应用常规观测资料、再分析资料、多普勒雷达探测资料等多源数据,分析了2013年2月发生在长江中下游地区一次高架雷暴过程的形成机制。结果表明,此类高架雷暴过程发生在冷锋后部对流稳定的环境大气中,其主要形成过程为：首先气块在地形强迫和锋面抬升作用下产生垂直运动,由于对流稳定环境大气的抑制,气块只能到达较低的中性浮力高度并产生与环境大气之间的绝对地转动量差（ΔM）,在ΔM调整机制作用下自低层抬升的气块将产生沿等熵面的惯性加速度从而加强了倾斜运动,当暖湿气流沿锋面爬升至约700进一步加强,并在此过程中产生对称不稳定并通过反馈机制促进倾斜运动的进一步发展。在地形强迫和锋面抬升的基础上,ΔM调整与对称不稳定的共同作用使得冷锋后部锋区上空产生旺盛的倾斜运动,倾斜运动的持续发展使对流得到组织化,产生带状的对流云和降水带,最终形成了雷暴等强对流天气。总之,在对流稳定的环境大气条件下,由于地形强迫和锋面抬升、ΔM调整、辐合切变线和高低空急流耦合以及对称不稳定等机制的联合作用激发了倾斜对流运动的强烈发展,使倾斜对流有效位能大量累积并释放,最终形成了此次冬季高架雷暴天气过程。     

一次飑线过程的云微物理参数化方案数值试验及其成因分析

利用WRF模式6种适合高分辨率且包含多种固态水成物粒子的云微物理参数化方案,分别对2012年5月16日江苏北部一次飑线过程进行数值试验,结果表明:LIN方案模拟的飑线回波反射率、强降水TS评分、结构和强度等均要优于其余5种微物理参数化方案。分析不同参数化试验结果中不同水成物粒子占比随时间的变化特征,并针对LIN方案采取敏感性试验和水成物转化微物理过程分析指出,在此次飑线过程中的各水成物粒子中,霰/雹粒子占比最大,是降水过程中最重要的粒子;地面降水直接来源是雨水,雨水主要来源于中层霰/雹粒子的融化,小部分来源于云水的自动转化;中层霰/雹粒子最主要来源是通过雨霰转化过程中的雨水撞冻冰雹微物理过程,其次是霰撞冻云水的微物理过程,而冰相物质雪晶和云冰的碰并、撞冻和自动转化过程微乎其微。     

基于深度学习U-Net网络的地震层位解释方法

地震资料解释是油气勘探的关键环节之一,其成果直接服务于油气田的勘探开发．随着油田精细化勘探的需求不断加深,地震解释工作量逐年增加．常规的地震层位自动解释方法在面对复杂构造时存在解释精度较差,工作量大等问题,因此,为解决上述问题,本文创新性地将一种基于图像分割技术的U-Net网络应用于地震层位解释工作中．通过输入地震数据及少量人工解释的标签数据,利用该网络进行监督学习,多套层位同时训练建模,实现地震层位自动识别,并应用于海外Parihaka地震三角洲沉积地区和国内海域工区．实际工区应用表明该技术在多层识别模型中的性能稳定,多层同时识别准确率达到90%以上,与常规地震层位自动解释方法相比,基于U-Net卷积神经网络的智能算法在小层、弱层识别方面优势明显,同时具有较高的效率与准确性．     

热带气旋海棠(2005)强度数值模拟试验

通过设计台风追随自移动嵌套网格、考虑海洋飞沫作用改进MRF边界层参数化方案、设计垂直-倾斜对流参数化方案等对MM5 V3.7中尺度模式进行改进,以NCEP逐日再分析资料为初始场,对2005年第5号热带气旋"海棠"进行了数值模拟试验。结果表明:通过设计自移动嵌套网格解决了热带气旋业务数值预报模式中细网格区域大小和位置难于确定问题,通过提高模式分辨率能大幅增强数值模式对热带气旋强度的预报能力;考虑海洋飞沫作用后,热带气旋范围内低层热通量明显增强,从而使模式大气低层增温和增湿明显,有利热带气旋内对流发生发展;考虑倾斜对流不稳定作用后,使倾斜对流有效位能得到释放,进一步提高了模式对热带气旋内部物理过程的描述能力。通过改进MM5模式,有效提高了热带气旋强度的数值模拟能力。     

长时间强度维持台风内核区位涡的中尺度分布特征及诊断

本文分析长时间强度维持"菲特"台风不同发展阶段的位涡分布特征发现：台风内核区中尺度高值PV带及其变化与台风强度变化具有伴随关系,即高值PV区与内核区强对流不仅具有对应关系;而且其生命史与台风强盛维持期一致;此外在眼墙区附近位涡梯度最大.分析还指出：垂直剖面上的高值PV呈现由单极位涡态（台风发展加强期）向中空位涡态（台风强盛维持期）的转变,到台风快速衰减期,又形成PV量值较小的单极位涡态.位涡收支方程诊断表明：内核区域水平平流、垂直输送和凝结加热的初始增强和大值收支带不仅对台风内中尺度高值位涡分布及长时间强度维持具有重要影响,而且具有伴随关系.此外,位涡收支各项对位涡态的转变起着不同的作用,其中凝结加热在台风强盛期中空位涡塔的建立中作用明显,水平平流项则在眼墙区的位涡塔中上层有着正贡献,垂直输送在高值PV分布的再分配中起中介作用.     

0920号超强台风“卢碧”引起的强海上大气波导成因分析与数值模拟研究

基于中国台湾地区主持的侵台台风之飞机侦察及下投式探空仪观测实验（Dropwindsonde Observations for Typhoon Surveillance near the Taiwan Region,DOTSTAR）获得的高分辨率下投式探空仪探测资料,分析了2003年9月—2012年8月所有发生在中国台湾地区附近海域的台风型大气波导事件,遴选出一次由0920号超强台风“卢碧”引起的强台风型海上大气波导过程作为研究对象。利用欧洲中期数值预报中心（ECMWF）再分析资料（水平分辨率0.125°×0.125°）,对此次波导的生成原因进行了分析;基于WRF模式比较了不同初始化方法对台风强度、尺度和周围台风型大气波导的模拟能力。结果表明,此次强台风型大气波导发生在台风环流西北侧外围的弱下沉运动区,其形成与850 hPa高度附近北方强干空气平流导致湿度随高度锐减密切相关。在数值模拟中运用台风动力初始化方法,可以有效改进台风强度、路径和尺度的模拟效果,进而有利于改善台风型大气波导尤其是波导层所在高度的模拟效果。台风外围出现的大气波导通常以悬空波导为主,模拟效果与台风螺旋雨带和内核尺度的模拟关系密切,而与台风强度和眼墙结构关系不大。中尺度数值模式WRF具有模拟台风型大气波导的能力,是研究台风型大气波导的有力手段。