沙尘模式中湿沉降过程的参数化及模拟试验

在调研国内外固体气溶胶湿清除理论研究成果的基础上,从反映物理机制和实际可应用性两方面出发,设计了可考虑不同性质降水(降雨与降雪)拖曳作用的沙尘湿沉降参数化方案,并引入到沙尘模式中。选取2003年4月16~18日我国西北地区一次伴有降水的沙尘天气过程,进行了有无湿沉降方案的数值模拟对比试验,并针对两种降雨清除系数的简化方案做了敏感性试验。对试验的分析结果显示:降水拖曳作用引起的湿沉降对沙尘浓度的分布有比较明显的影响,这种影响从地面到对流层低层都有表现;在降水区,沙尘湿沉降速度与干沉降速度量级基本相当;在本例降水量较小的条件下,湿沉降对降雨清除系数简化方案的选取不很敏感。     

2003年天气气候异常灾害机理的定量分析Ⅰ——夏季淮河流域洪涝和南方酷暑

利用PSU／NCAR MM5V3非静力数值模式对1999年8月11～12日由变性台风引发的山东特大暴雨过程进行了较为成功的数值模拟。用模式输出资料,根据位涡理论探讨了这次特大暴雨天气发生、发展的动力学机制。结果表明：西风带弱冷空气侵入台风环流,触发不稳定能量释放是这次特大暴雨形成的重要原因;应用位涡守恒原理能较好地解释特大暴雨和中尺度低涡发生发展的原因,对流层高层位涡扰动是影响中尺度低涡和特大暴雨发生发展的重要因素;345K湿等熵面上风场和气压场的分布揭示了东南暖湿空气沿等熵面爬升与扩散的冷空气相遇,对流强烈发展,产生特大暴雨的物理机制。     

新型宽频带垂直摆倾斜仪的设计及应用

介绍了一种新型宽频带垂直摆倾斜仪的设计原理、技术指标和使用状况,分析了设计和使用中的情况。     

台风“黑格比”造成浙东北滞后型暴雨成因分析及多模式预报检验

基于地面常规加密观测及ERA5再分析、热带气旋最佳路径、雷达卫星等资料,利用天气诊断方法探讨了2020年4号台风“黑格比”在登陆北上减弱后南侧滞留的降水云团引发浙东北暴雨成因。受对流层中层副高西脊点偏西及台风北侧高层急流出口区右侧辐合下沉影响,台风云系不对称结构明显,主要分布在南侧。中层冷空气从台风西侧入侵触发中小尺度对流系统,小尺度云团在台风环流内逆时针移动至台风东侧并发展滞留,在浙东北引发强降水。期间冷暖气团（中层MPV1正值和低层MPV2负值）交汇区及中低层锋生大值均可指示暴雨落区,垂直螺旋度也可体现冷空气入侵后台风后倾的垂直结构演变特征;台风东侧持续的西南急流水汽输送有利于夜间浙东北对流降水的维持发展,且水汽低层辐散区对强降水落区有6 h左右的预报提前量。基于SAL定量降水检验证实：大尺度模式由于模拟对流降水演变的欠缺,无法预报出夜间滞后型暴雨增幅;中小尺度模式虽然对暴雨强度刻画相对准确,但大值雨区偏移;ECMWF 3日20:00起报场预报过程累积雨量误差小,较4日08:00起报预报结果更接近实况,但短时暴雨出现时间偏早3～6 h,不利于此类滞后型区域暴雨的预报参考。     

全球ZWD垂直剖面滑动窗口的格网模型

对流层延迟是GNSS导航定位的主要误差源之一.针对已有对流层天顶湿延迟(ZWD)垂直剖面模型存在建模仅采用单一格网点数据以及使用月均剖面数据等不足,本文提出了一种基于滑动窗口的ZWD垂直剖面格网模型构建方法,建立了一种顾及精细季节变化的高精度全球ZWD垂直剖面模型(GZWD-H模型).同时,联合2017年全球321个探...     

石家庄地区早全新世冷湿气候的牙齿微磨痕和同位素证据

早全新世11~8kaB.P. 是末次盛冰期之后全球经历的第一个温暖期,研究表明该时期华北气候温暖湿润,但在8.2kaB.P. 华北对全球冷事件的响应没有相关报道。本文通过14C测年和冲刷事件对比手段确定石家庄河床沉积中的诺氏古菱齿象（Palaeoloxodon naumanni）-披毛犀（Coelodonta antiquitatis）动物群生活在8.2kaB.P. 时期。对来源于石家庄市郊区砂砾石层中的5件成年古菱齿象牙釉质样品进行了XRD粉末衍射、碳氧同位素和牙齿微磨痕分析。结果表明,牙齿XRD粉末衍射模式与现生大象相似,说明未受到地下水的影响;碳同位素分析表明早全新世华北东部为森林草原环境;极低的氧同位素值说明当时气候寒冷或湿润,地层中的针叶林茎杆和披毛犀化石也说明气候的寒冷;石家庄地区古菱齿象的凹坑痕出现频率极低,长条痕缺乏纤细类型。这种模式说明石家庄地区的古菱齿象以木质茎秆（55%）和草（45%）为食,而湿润季节以草为食是大象的特点,当时的石家庄是气候寒冷或湿润的针叶林草原环境。     

湿干循环作用对压实黏土干裂特性的影响

开展了湿干循环作用下压实黏土的开裂试验和微观结构特性研究,分析了湿干循环作用对黏土开裂和孔隙结构的影响,将压汞试验(MIP)和扫描电镜(SEM)的结果与宏观开裂进行比较。结果表明:湿干循环作用显著影响了压实黏土的开裂,用开裂因子表征黏土的开裂程度,开裂因子随含水率减小而增大并明显大于湿干循环作用前; 随湿干循环次数的增加,黏土孔隙的总体积、中间孔径、平均孔径、平均孔隙率和团粒内孔隙均在增加,而黏土的颗粒内孔隙、颗粒间孔隙和团粒间孔隙却在减小。湿干循环作用使黏土体从大团粒逐渐转化为小颗粒,并增大了土颗粒的凸凹性,分析SEM二值化图像得知土体孔隙率均在增加; 用压汞法和扫描电镜法分析和解释土体开裂是可行的,所得的微观孔隙特征与宏观开裂规律基本相符。     

统计方法在确定黄土湿陷起始压力中的应用

为探讨黄土湿陷起始压力的影响因素,进一步通过各影响因素计算黄土湿陷起始压力,与试验起始压力进行对比分析,以更准确的确定起始压力的数值。本文基于因子分析、主成分分析及线性回归方法,对天然密度、含水率、孔隙比、液限、塑限等5项黄土的物理性质指标与黄土湿陷性指标湿陷起始压力进行统计分析。分析表明,各参数与黄土湿陷起始压力之间,天然密度相关性最大,相关系数为0.55,中度相关; 含水率、孔隙比及液限低度相关,相关系数为0.3～0.5; 塑限不具相关性,相关系数小于0.3; 在与黄土湿陷起始压力相关的各参数之间,天然密度与孔隙比高度相关,相关系数为-0.92,天然密度与含水率,含水率与液限低度相关,相关系数为0.3～0.5。存在一定的信息重叠。分析结果表明,湿陷起始压力为多因素综合作用结果,对各物理力学参数的综合统计可在确定黄土湿陷起始压力过程中提供一定参考。     

渤海湾北部地区冰雹天气分型及预报方法研究

利用常规观测和区域自动气象站资料,对2000-2016年渤海湾北部地区5～11月出现的32次冰雹过程进行天气学分型,对比不同类型冰雹天气得环境参数特征,得出相应的预报方法。结果表明：渤海湾北部地区冰雹主要分为高空干冷气流强迫型及斜压锋生型。前者由对流层中高层的干冷平流强迫,配合中尺度低压及地面辐合线,午后近地面的太阳辐射加热起到关键作用（简称干冷强迫型）;后者主要发生于低涡槽前的锋面气旋冷锋附近,锋面动力强迫是此类冰雹的主要触发机制（简称锋生型）。干冷强迫型较锋生型表现出更强的静力不稳定层结、更大的风向垂直切变、相对较低的低层湿度和0℃、-20℃层高度。渤海湾北部地区降雹多发生于东北冷涡天气背景之下,湿度条件高于西北地区低于中东部地区,层结不稳定度高于中东部地区低于西北地区。除中低层温度直减率、中层干层、低层湿层及深层垂直风切变等常用指标外,本文发现湿球0℃层高度及逆温层高度对渤海湾北部地区冰雹天气发生有着较好的指示意义。选取以上预报因子,运用指标叠套法对2017、2018年5～11月进行冰雹潜势预报,降雹过程无漏报,TS评分高于国家级强对流主观预报。     

台风\

利用地面观测资料、多普勒雷达资料、中央气象台热带气旋资料、数值模式预报资料以及全球再分析资料等,对北上热带气旋（TC）“巴威”引发的辽宁不同阶段降水特征和强降水形成机制进行分析。结果表明：（1）北上热带气旋“巴威”影响下,辽宁强降水过程分为TC远距离影响、外围螺旋雨带影响和TC本体影响三个阶段;前两个阶段辽宁均产生了对流性强降水,第二阶段对流强度弱于第一阶段,而第三阶段辽宁产生稳定性降水,降水强度偏弱。（2）TC北上过程中为辽宁降水提供持续的水汽和能量输送,前两个阶段均存在干冷空气作用和锋生强迫动力机制：TC输送的暖湿气流与辽宁境内干冷空气相互作用产生较强锋生,通过锋生强迫作用,第一阶段在对流不稳定下激发垂直对流,而第二阶段在湿对称不稳定下形成倾斜对流。TC本体影响阶段,TC强度快速减弱,辽宁位于TC热动力均减弱明显的偏西侧,同时缺乏适当的冷空气而锋生较弱,导致降水偏弱。（3）TC外围螺旋雨带影响时,强降水与850 hPa强锋生区域基本吻合,对TC降水预报具有一定指示作用。