一次积层混合云的形成过程和微物理观测

利用2009年5月8日多普勒雷达资料和飞机穿云观测资料,综合分析了西风槽影响下山西省一次积层混合云的形成过程和微物理结构。结果表明,此次飞机探测到的积层混合云是由对流单体多次并合形成的带状对流云团减弱后形成的,云中嵌有明显的对流泡,最大强度为45～50dBZ,最大垂直尺度在6km左右。CDP(cloud droplet probe,前向散射粒子谱探头)、CIP(cloud ima-ging probe,二维灰度云粒子探头)、PIP(precipitation imaging probe,二维灰度降水粒子探头)测量的平均数浓度变化范围分别是132.4～220.2cm^-3、1.54×10^-1～6.28×100cm^-3、9.09×10^-4～7.34×10^-3cm^-3。二维图像表明,冷层中的固态粒子主要是形状不规则的霰粒子,说明过冷水供应充足;在-7℃左右观测到柱状聚合体和凇附程度不同的冰雪晶粒子,表明柱状冰晶通过凝华形成后,碰并和凇附是其增长为霰粒子的重要机制。不同高度的CDP平均谱(2～50μm)存在一定的差异,因低层水汽凝结作用较强,2～18μm的云粒子数浓度基本随高度的增加而降低;因暖层中碰并效率低和冷层中小冰晶浓度随高度增加,24～35μm粒子数浓度随高度增加而增大。CIP平均谱(25～1550μm),除4100m为双峰谱外,其他高度均为单峰谱。PIP平均谱(100～6200μm),4450m高度处的粒子谱宽和数浓度最大,3200～4000μm之间出现大值区域,表明对流单体及周边区域为较大固态降水粒子的形成提供了良好的环境。     

RegCM3模式对青藏高原温度和降水的模拟及检验

为了检验RegCM3区域气候模式对青藏高原地区的模拟能力,利用NCEP再分析资料和观测站点资料,采用三种不同的对流参数化方案,对青藏高原地区2006年夏季进行了模拟分析,并重点对温度和降水进行了细致的检验。结果表明：模式能较好地再现青藏高原地区大尺度的环流特征,具有对青藏高原地区的温度和降水分布特征的模拟能力;对于量值的模拟,三种对流参数化方案均模拟出了与实况温度一致的变化趋势,但均存在5~6 ℃的冷偏差;Grell方案模拟的降水量均大于实况,Kuo-Anthes方案对于高原地区的降水量的模拟较为接近于实况,但模式对降水量的模拟能力仍有待进一步提高。     

辐射和积云对流过程对大气辐射通量的影响

基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室发展的全球大气环流谱模式(SAMIL-R42L26),研究了澳大利亚气象局研究中心(BMRC)新辐射方案和新Zhang-McFaflane积云对流方案对大气辐射通量模拟的影响.新辐射方案相比原辐射方案在辐射计算光谱分辨率、气体吸收和计算效率等方面作了很多改进,其对大气辐射通量的模拟能力相应提高.在晴空条件下,大气顶出射长波、大气吸收短波和地表入射短波等与观测的偏差较原辐射方案明显减小,尤其是在对流活跃区域.在云天条件下大气辐射通量与观测的偏差也较原辐射方案减小,但其偏差依然较大,这与模式中积云对流参数化方案模拟能力不足引起的辐射通量偏差有关.为此,换用了新Zhang-McFarlane积云对流方案,其结果表明,对流活跃区水汽含量显著增加,原对流方案中偏强的"双赤道辐合带"现象明显减弱,赤道辐合带地区的大气辐射通量偏差有明显减小,在海洋地区晴空大气顶出射长波和地表入射短波的量值及空间分布均接近观测结果,同时大气顶全球平均能量收支的年变化和观测结果趋于一致,其中模拟的伞球年平均大气顶能量收支和观测的偏差不到0.6 W/m2.试验结果同时表明,在未来研究中引入气溶胶分布、调整相关的云物理和陆面过程等物理参数化方案是进一步提高SAMIL-R42L26辐射通最模拟性能的关键.     

2021年延安市重大活动气象服务保障预报思考

重大活动的定量降水预报一直都是气象服务保障的难点。对2021年延安两次重大活动的预报服务保障复盘,总结预报思路和模式偏差特点及原因。结果表明,ECMWF模式对延安市白天3 h晴雨预报准确率明显低于夜间,主要是由于模式对白天的积云对流降水预报效果较差所致。预报中需特别关注不同性质降水预报思路的不同点,ECMWF模式的对流降水空报率较高,当模式降水量预报以对流降水为主时,需要根据气候特点、对流环境条件和触发机制进行分析,诊断对流发生的可能性,重点分析低层大气的水汽条件、不稳定能量条件以及是否有触发条件。延安市对流天气主要出现在午后,11时之前以及20时之后分散式对流不易触发,主要原因是黄土高原夜间辐射降温在近地面层形成逆温层,使对流抑制增强,在没有明显天气系统触发时,对流发生概率低。在实际服务中,早晨和夜间的对流,可以对模式的对流降水进行消空订正。对于系统性降水重点考虑整层大气是否饱和及是否存在上升运动,当对流层低层被下沉运动控制且相对湿度较低时,只有中层大气扰动引发的垂直运动并不会产生降水,其扰动主要造成多云天气。以上思路在2021年7月延安市的两次重大活动保障中取得较好的订正效果,可以...     

青藏高原东北部地区一次强降水过程的灰色尺度积云对流参数化敏感性研究

本文利用WRF(Weather Research and Forecasting)V4.0模式对2016年8月17～18日发生在青藏高原东北部青海省的一次强对流过程开展了3 km高分辨率数值模拟,基于观测小时降水数据、FY-2E卫星资料、探空资料和再分析资料等,通过四组敏感性试验对比分析了在模式对流灰色尺度中使用完全显式方案（EXP试验）、传统参数化方案（KF试验）以及尺度感知参数化方案（Multi-Scale KF;MSKF试验）对对流降水模拟的差异及其影响机制。结果表明：不同的湿物理过程处理对青藏高原地区灰色尺度内对流降水强度和落区的模拟存在较大差异。KF试验模拟的18小时累积降水在降水落区和强度上较EXP和MSKF试验与实况最为接近,这与Kain-Fritsch eta(KFeta)参数化方案在降水中心区域产生的对流性降水对总降水的相对贡献较大有关。而EXP和MSKF试验模拟的降水潜热释放产生的300～400 hPa正位涡（Potential Vorticity;PV）异常,受较强的垂直风切变影响随高度向下游倾斜明显,使得其低层500 hPa正PV异常大值区较KF试验呈现出超前特...     

An improvement of the mass flux convection parameterization scheme and its sensitivity tests for seasonal prediction over China

A modified cumulus parameterization scheme, suitable for use in a seasonal forecast model, is presented. This parameterization scheme is an improvement of the mass flux convection scheme developed by Gregory and Rowntree (1989; 1990). This convection scheme uses a “bulk” cloud model to present an ensemble of convective clouds, and aims to represent shallow, deep, and mid-level convection. At present,this convection scheme is employed in the NCC T63L20 model (National Climate Center, China Meteorological Administration). Simulation results with this scheme have revealed some deficiencies in the scheme,although to some extent, it improves the accuracy of the simulation. In order to alleviate the deficiencies and reflect the effect of cumulus convection in the actual atmosphere, the scheme is modified and improved.The improvements include (i) the full estimation of the effects of the large-scale convergence in the lower layer upon cumulus convection, (ii) the revision of the initial convective mass flux, and (iii) the regulation of convective-scale downdrafts. A comparison of the results obtained by using the original model and the modified one shows that the improvement and modification of the original convection scheme is successful in simulating the precipitation and general circulation field, because the modified scheme provides a good simulation of the main features of seasonal precipitation in China, and an analysis of the anomaly correlation eoetfieient between the simulation and the observations confirms the improved results.     

喜爱长白的十大理由

天然“氧吧” 长白县位于东经127°13′-128°18′北纬41°21′-41°58′．属于亚寒带大陆性季风气候。由于长白山脉的遮挡和鸭绿江水的调控．与同纬度地区相比是冬暖夏凉,几乎没有酷热天气,降雨主要集中在夏季,春秋两季早晚温差较大,     

大涡模式分辨率对海洋信风区大气边界层结构和演变模拟的影响

利用BOMEX（巴巴多斯海洋与气象学试验）的探空资料和LEM（大涡模式）,通过改变LEM水平分辨率的敏感性数值试验,对比分析不同尺度的湍涡对信风积云边界层中混合层和云层的结构、演变以及对流形式和强度的影响。结果表明,水平分辨率较高时模拟的湍涡尺度较小、混合层顶的夹卷作用较强,模拟的混合层较暖、较干,而且模拟的对流泡尺度较小、强度较大,能够模拟出较精细的边界层结构;而水平分辨率较低时则相反。模拟的湍涡尺度对海洋信风区边界层积云中液态水混合比的模拟结果影响较大:LEM模拟的湍涡尺度较小时模拟的信风积云形成的时间较早、云顶高度较高,单个云块的体积较小但数目较多,液态水含量较高;而模拟的湍涡尺度较大时则相反。虽然水平分辨率为50 m和125 m的试验都能模拟出较精细的信风边界层中混合层、云层的结构和演变特征,但是,考虑到提高分辨率在模拟过程中产生的噪音信号对结果的影响以及计算时间等问题,LEM采用125 m的水平网格距是对海洋信风边界层积云对流模拟较为理想的选择。      

ENSEMBLE PREDICTION EXPERIMENTS OF TRACKS OF TROPICAL CYCLONES BY USING MULTIPLE CUMULUS PARAMETERIZATION SCHEMES

Ensemble prediction experiments of the tracks of eight tropical cyclones occurring between 2004 -2006 over the western Pacific have been performed by using MM5 with five cumulus parameterizations chemes. The results show that the predictions of the tracks of the tropical cyclones are sensitive to the selection of cumulus parameterization schemes. Each scheme has its own advantage and disadvantage, and the predications without cumulus parameterization schemes are not the worst, sometimes even better than the others. And all of the three ensemble methods improve the predictions of the tracks significantly, among which the ensemble method without parameterization schemes, the Grell, Betts-Miller and Kain-Fritsch schemes are the best.