鲁东南地区"2004.07"大暴雨中尺度分析与数值模拟

对2004年7月16、17日出现在临沂市的大暴雨过程的进行中尺度分析,应用 MM5v3.6 非静力中尺度模式,用美国 NCEP 再分析资料作初始场,采用双向三重嵌套模式,进行高分辨的数值模拟.分析揭示了这次大暴雨的天气尺度背景和中尺度系统的发生和发展的结构及演变,结果表明高低空急流的有利配合为暴雨过程提供环境条件,大暴雨出现在高空西风急流轴线出口区与低空西南风急流轴向出口区北侧之间;数值模拟看出在强降水产生时,雨区上空存在较强的中-β尺度系统,该系统有强而窄的垂直上升运动、上下垂直的辐散辐合结构,强烈的对流不稳定,在对流层低层还存在对称性不稳定.低空急流提供充沛的水汽,并通过强而窄的上升运动向高层输送.     

日本数值预报产品在MM5模式中的应用

针对目前中尺度数值模式MM5所用初始场局限于NCEP和T213的现状,提出了应用日本数值预报产品(JMA,下同)格点资料做初始场的想法,并对试验过程进行了介绍。对台风Ranan im(0414)登陆浙江的路径、移速、强度和降水等方面的数值模拟结果表明,应用了JMA资料的MM5模式在原有基础上提高了预报精度,尤其在台风登陆时间和登陆地点上提高更为明显。     

中尺度模式中不同对流参数化方案的比较试验

MM5模式中有多种积云参数化方案可供选择,粗细网格采用不同的积云参数化方案对降水预报有一定的影响。采用常用的四种积云参数化方案,粗细网格进行不同配置,对辽东半岛大暴雨过程进行试验发现：细网格信息可以通过嵌套边界向外层传递,影响外层预报结果。细网格选取GR方案比选取AK、BM、KF方案模拟效果好很多;细网格参数化方案不变,粗网格取不同的参数化方案,对细网格的模拟结果差别不大。但选取一个好的参数化方案对细网格的模拟结果会稍有改进。     

河南省X.25分组交换网的建设

介绍了河南省气象台与地市局、国家基本站之间依托于邮电部门的Ｘ．２５分组交换网组建的全省Ｘ．２５分组交换网的设计思想和具体实现。     

Poleward expansion of the hadley circulation in CMIP5 simulations

Observational analyses have demonstrated that the Hadley circulation has expanded poleward in recent decades. Important issues are what caused the widening of the Hadley circulation and whether the observed widening is related to anthropogenic forcing. In the present study, we use currently available simulations of the Coupled Model Intercomparison Project Phase-5 (CMIP5) to analyze changes in the width of the Hadley circulation. It is found that CMIP5 historical simulations with greenhouse gas (GHG) forcing generate a total widening of ～0.15o0.06o in latitude (10 yr)-1 for the period 1979--2005, and the widening in CMIP5 historical simulations with all forcings is ～0.17o0.06o per decade. Similar to that in CMIP3, the simulated poleward expansion in CMIP5 is much weaker than the observational reanalyses. In CMIP5 projection simulations for the 21st century, magnitudes of widening of the Hadley circulation increase with radiative forcing. For the extreme projected radiative forcing of RCP8.5, the total annual-mean widening of the Hadley circulation is ～0.27o0.04o(10 yr)-1 in the 21st century. Although CMIP5 underestimates observed poleward expansion of the Hadley circulation, the results of this study suggest that the observed trends in the width of the Hadley circulation are caused by anthropogenic forcing and that increasing GHGs play an important role in the observed poleward expansion of the Hadley circulation, in addition to other forcings emphasized in previous studies.     

Processing of oxidised nitrogen compounds by passage through winter-time orographic cloud

Four case studies are described, from a three-site field experiment in October/November 1991 using the Great Dun Fell flow-through reactor hill cap cloud in rural Northern England. Measurements of total odd-nitrogen nitrogen oxides (NO _y ) made on either side of the hill, before and after the air flowed through the cloud, showed that 10 to 50% of the NO _y , called NO _z , was neither NO nor NO₂. This NO _z failed to exhibit a diurnal variation and was often higher after passage through cloud than before. No evidence of conversion of NO _z to NO₃ ^- in cloud was found. A simple box model of gas-phase chemistry in air before it reached the cloud, including scavenging of NO₃ and N₂O₅ by aerosol of surface area proportional to the NO₂ mixing ratio, shows that NO₃ and N₂O₅ may build up in the boundary layer by night only if stable stratification insulates the air from emissions of NO. This may explain the lack of evidence for N₂O₅ forming NO₃ ^- in cloud under well-mixed conditions in 1991, in contrast with observations under stably stratified conditions during previous experiments when evidence of N₂O₅ was found. Inside the cloud, some variations in the calculated total atmospheric loading of HNO₂ and the cloud liquid water content were related to each other. Also, indications of conversion of NO _x to NO _z were found. To explain these observations, scavenging of NO _x and HNO₂ by cloud droplets and/or aqueous-phase oxidation of NO₂ ^- by nitrate radicals are considered. When cloud acidity was being produced by aqueous-phase oxidation of NO _x or SO₂, NO₃ ^- which had entered the cloud as aerosol particles was liberated as HNO₃ vapour. When no aqueous-phase production of acidity was occurring, the reverse, conversion of scavenged HNO₃ to particulate NO₃ ^-, was observed.     

中尺度模式和新一代天气雷达产品识别云降水方法

介绍一种结合中尺度模式产品和新一代天气雷达产品的云降水识别方法。首先利用中尺度模式(MM5)产品计算得到降水潜力区识别因子,分析降水潜力区。进一步结合新一代天气雷达产品,分析潜力区内云团的降水参数,确定有利于降水的云团。分析结果表明,潜力综合指标对未来可能出现的具有大量水资源的对流性系统具有指示意义,可以用于分析对流性系统的降水潜力;另一方面雷达降水等级是对实际对流云团水资源等级的划分。综合这两者进行降水潜力的分析判别,可以增强降水云的识别能力。     

98.7湖北特大暴雨的天气分析与降水模拟

1998年7月20～23日，湖北省南部发生了一次持续性特大暴雨过程，采用双向嵌套的非静力中尺度数值模式(MM5)对这次强暴雨过程进行初步模拟试验。结果表明，粗、细网格均能较好地模拟出雨带的走向和变动以及武汉地区的暴雨中心，尤其是嵌套域(细网格)模拟的降水强度比粗网格有明显改进，和实际观测结果更接近；另外，对引发这次特大暴雨的对流层低层的中尺度系统也能够很好地模拟出来。     

GLDAS和CMIP5产品的中国土壤湿度-降水耦合分析及变化趋势

利用GLDAS同化产品和12个CMIP5模式的输出结果,从土壤湿度对降水影响的两个中间环节出发,通过分析陆面耦合指数ILH、潜热通量—抬升凝结高度耦合指数ILCL以及抬升凝结高度ZLCL间接研究中国区域土壤湿度与降水间耦合特征,并对1958~2013年及RCP4.5辐射强迫情景下50年(2006~2055年)的4个代表性区域夏季耦合强度的年代际变化特征进行分析。研究发现:1958~2013年期间,内蒙古阴山山脉附近、新疆和青海的部分地区为夏季中国土壤湿度与降水耦合的最强区域;陆面耦合指数ILH变化幅度从高到低依次出现在华北、华南、内蒙古中部和西北地区,并在20世纪70年代中到80年代中发生转折。2006~2055年的平均而言,预估内蒙古阴山山脉附近仍为耦合最强区;与历史时期(1958~2005年)比较,新疆中部和内蒙古阴山山脉附近的耦合指数ILH增大,而广西和广东地区的则减小;对于耦合指数ILH的年代际变化(2006~2055年),2026~2035年间华北最大而华南最小,西北地区变化不大,而内蒙古中部地区的耦合强度逐渐增大。     

基于CMIP5模拟的中国区域陆气耦合强度评估及未来情景预估

基于第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)11个模式历史情景的模拟结果计算得到了中国区域夏季的陆气耦合强度并进行集合平均,结果表明,位于半干旱区的华北和内蒙古地区陆气耦合强度相对较强,西部干旱区的陆气耦合强度相对较弱,位于湿润区的中国东北地区东部、长江中下游和西南地区陆气耦合强度最弱。利用上述模式集合平均结果与由NCEP再分析资料和欧洲中心的中期气象预报40年再分析资料(ERA40)计算得到的陆气耦合强度相比较,结果显示这些模式的集合平均与再分析资料NCEP和ERA40的计算结果有较好的一致性。利用历史情景模拟和不同的典型排放路径(RCP),即低排放情景RCP2.6、中排放情景RCP4.5和高排放情景RCP8.5下的模拟结果预估陆气耦合强度未来变化。结果显示:与历史情景相比较,位于湿润区的中国南方地区蒸散发的主要控制因子是温度,在3种排放情景下随着温度上升引起蒸散发增加所导致陆气耦合强度升高;位于青藏高原以及半干旱区的内蒙古大部分地区蒸散发在未来的年际变化幅度减弱导致陆气耦合指数降低;位于西北干旱区陆气耦合强度在RCP2.6和RCP4.5情景上升,然而在RCP8.5情景下陆气耦合强度下降,其原因是在高排放情景下,水汽平流输送明显增强,局地蒸散发异常对空气湿度变化的贡献减弱,导致了陆气耦合强度降低。未来预估结果在中国南方可信度相对较高,从全国来看,在RCP4.5情景下可信度相对较高。