一次罕见的辐射-平流雾研究(I)——生消物理过程分析

2006年12月份在南京市郊进行了雾的综合外场观测.本文通过对12月24-27日持续4 d的大雾过程进行分析,揭示了南京市郊雾生消过程中宏观物理演变特征,并在此基础上分析了产生这些特征的原因.这次大雾为辐射平流雾,其边界层温、湿结构特征与以往研究的辐射雾存在明显的不同;大雾维持时间久,尤其是强浓雾天气(能见度<50 m)持续时间长达约37 h;逆温深厚,雾层厚,雾顶高,多在450 m以上.研究表明:逆温层深厚、大气层结稳定、风向风速适宜,暖湿气流的不断补充,是这次大雾长时间稳定维持且雾顶高的主要原因.     

The Adaptive Wavelet Collocation Method and Its Application in Front Simulation

The adaptive wavelet collocation method(AWCM)is a variable grid technology for solving partial differential equations(PDEs)with high singularities.Based on interpolating wavelets,the AWCM adapts the grid so that a higher resolution is automatically attributed to domain regions with high singularities. Accuracy problems with the AWCM have been reported in the literature,and in this paper problems of effciency with the AWCM are discussed in detail through a simple one-dimensional(1D)nonlinear advection equation whose analytic solution is easily obtained.A simple and effcient implementation of the AWCM is investigated.Through studying the maximum errors at the moment of frontogenesis of the 1D nonlinear advection equation with different initial values and a comparison with the finite difference method(FDM) on a uniform grid,the AWCM shows good potential for modeling the front effciently.The AWCM is also applied to a two-dimensional(2D)unbalanced frontogenesis model in its first attempt at numerical simulation of a meteorological front.Some important characteristics about the model are revealed by the new scheme.     

湿热力平流参数在贵州初夏强降水中的运用

使用NCEP(1°×1°)再分析资料计算湿热力平流参数及其积分,通过对比分析2008—2009年初夏(5—6月)地面实况降水与该因子积分后的中心大值区的对应关系。理论分析表明:湿热力平流参数综合体现了锋区附近大气的动力、热力及水汽作用,相对于常用的相当位温、湿度等常用物理量来说,在一定程度上包含了广义位温及位温平流的相互作用,对实际非均匀饱和大气的动热力变化及水汽有较好的反映。统计分析也表明:积分后的湿热力平流参数中心值区与地面6小时强降水落区有较好的对应关系,它的变化趋势及移动方向与强降水区的变化也较一致,能作为短时强降水落区预报提供参考;利用NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料和Micaps地面实况降水资料,选取2009年6月7-9日发生在贵州的强降水过程为例,通过把湿热力平流参数与此次过程中动、热力场结合进行诊断分析,进一步表明该参数能综合地反应锋面强降水系统中的水汽、动力及热力的垂直结构特征,能作为造成强降水的锋面系统的示踪物。     

一次暴雨过程的动力诊断

应用常规观测资料及NCEP再分析资料,对2008年5月21日福建中部地区暴雨成因进行诊断分析。结果表明:此次强降水位于水汽通量散度平流项与散度项辐合配置较好区域;高层较强涡度平流促进福建中部地区上升运动;差动假相当位温平流增强大气不稳定度,促进垂直上升运动;低层水平运动锋生中心的位置和强度与未来6h降水中心位置和强度较为一致。     

强降水过程中热力切变平流参数的诊断分析

在以往研究的基础上, 本文把对流涡度矢量的垂直分量、水平散度和广义位温的垂直梯度有机地结合起来, 引入热力切变平流参数的概念。本文针对两次强降水过程, 利用NCEP/NCAR全球最终分析资料对热力切变平流参数进行诊断分析, 结果表明, 热力切变平流参数能够比较准确地综合表征雨区上空水平风场切变和湿等熵面漏斗状向下伸展等动力学和热力学典型的垂直结构特征, 因而该参数与降水系统的发展演变密切相关, 与观测的6小时累积地面降水区存在一定的对应关系; 在空间水平分布和时间演变趋势上, 热力切变平流参数的异常值区覆盖着观测的6小时累积地面降水区; 该参数在降水区内表现为强信号, 而在非降水区表现为弱信号。影响热力切变平流参数发展演变的因素分析表明, 该参数倾向方程中通量散度项的异常值区覆盖着观测的6小时累积地面降水区, 表明雨区内通量散度项导致的热力切变平流参数变化比较明显, 其中纬向风速与经向风速相互作用的贡献是不容忽略的。     

浙北地区一次大暴雨过程的等熵位涡分析

利用NCAR/NCEP逐日再分析资料,对浙北地区2008年6月9—11日大暴雨过程进行等熵位涡分析。结果表明:等熵面上的位涡(IζP)演变反映了暴雨区的移动及西南急流的发展。暴雨区主要位于位涡高值中心的东南侧,对应西南气流发展最强处,而位涡中心降水却不明显。当高位涡中心区南压影响后,强降水结束。通过垂直剖面图可看到,等熵面上的西北急流将高层的高等熵位涡向东向下输送,当浙北地区处于正IζP平流控制下时,强降水发生,当其处于负IζP平流控制时,强降水结束。同时,逆向的Ferrel环流圈的形成,为30°N附近强降水的产生与维持提供了有利的条件。     

一次动量下传大风过程分析及预报着眼点

通过对不同于梯度风的一次冬季突发性动量下传大风过程分析,揭示了大风产生前的天气形势和物理量特征,尤其是高低层温度差动效应对大风预报的定量指示作用.     

构造热演化的数值模拟方法

对模拟构造热演化的二维和三维非稳态热传导-平流微分方程的数值求解进行了研究.在空间和时间上分别应用有限单元法和差分法进行离散化处理;推导了非稳态热传导-平流有限元方程.在求解技术上发展了“迎风”权函数方法,将有限元法、有限差分法和“迎风”权函数法结合起来,使用变网格、变结点方法对地质体的运动介质、运动边界、多热源的非线性、非稳态的构造热演化进行了模拟.并对各种热源体的处理、初始条件和边界条件的处理进行了分析.     

波动方程的射线近似

本文讨论了各向同性非均匀介质中运动方程近似为标量波动方程及标量波动方程近似为射线方程（动力学及运动学）的条件,也讨论了这些条件之间的关系,还给出了射线振幅的一个新的数值解法。     

泸州2005年“2.22”大雾天气浅析

2005年2月22日，泸州市北部几个区县均出现了大面积的浓雾（市区没有测站，但根据当时的实况来看，能见度应在50米以下），南部虽然能见度较好，亦出现了轻雾。普查1980—2001年的历史资料，2月下旬泸州市区大雾概况，泸州、纳溪各一次，其余站点均没有出现，可见，该时段大雾出现几率较少，是小概率事件，预报技术上有一定的难度。