修正的ECMWF质量通量积去参数化方案的预报试验

用一个有限区域业务预报模式，以１９９５年７－８月西北地区几次大范围的降水天气过程为试验个例，对经过修改的ＥＣＭＷＦ质量通量积云参数化方案和模式中的原Ｋｕｏ型积云型数化方程进行了１３例４８ｈ的批量对比预报试验。     

Sensitivity of the Simulated Tropical Intraseasonal Oscillation to Cumulus Parameterizations

The sensitivity of the simulated tropical intraseasonal oscillation or MJO （Madden and Julian oscillation） to different cumulus parameterizations is studied by using an atmospheric general circulation model （GCM）--SAMIL （Spectral Atmospheric Model of IAP LASG）. Results show that performance of the model in simulating the MJO alters widely when using two different cumulus parameterization schemes-the moist convective adjustment scheme （MCA） and the Zhang-McFarlane （ZM） scheme. MJO simulated by the MCA scheme was found to be more realistic than that simulated by the ZM scheme. MJO produced by the ZM scheme is too weak and shows little propagation characteristics. Weak moisture convergence at low levels simulated by the ZM scheme is not enough to maintain the structure and the eastward propagation of the oscillation. These two cumulus schemes produced different vertical structures of the heating profile. The heating profile produced by the ZM scheme is nearly uniform with height and the heating is too weak compared to that produced by the MCA, which maybe contributes greatly to the failure of simulating a reasonable MJO. Comparing the simulated MJO by these two schemes indicate that the MJO simulated by the GCM is highly sensitive to cumulus parameterizations implanted in. The diabatic heating profile plays an important role in the performance of the GCM. Three sensitivity experiments with different heating profiles are designed in which modified heating profiles peak respectively in the upper troposphere （UH）, middle troposphere （MH）, and lower troposphere （LH）. Both the LH run and the MH run produce eastward propagating signals on the intraseasonal timescale, while it is interesting that the intraseasonal timescale signals produced by the UH run propagate westward. It indicates that a realistic intraseasonal oscillation is more prone to be excited when the maximum heating concentrates in the middle-low levels, especially in the middle levels, while westward propagating disturbances     

改进的Kuo-Type积云对流参数化方案

通过对热力学方程和水汽方程两端作计算的对比，指出Ｋｕｏ－Ｔｙｐｅ参数化方案的一种改进型Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｉ回归方案在长江中下游地区应用的不足之处，同时结合本地区的积层云共存及相互作用的事实，以实用性为目的，提出一种改进的Ｋｕｏ－Ｔｙｐｅ参数化方案。它具有以下特点：积云对流发生的判据具有区域特点；采用Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｉ的具有明确物理意义的对流参数，但不从统计回归中求得，而是直接由“实时资料     

IMPACTS OF CUMULUS PARAMETERIZATION AND RESOLUTION ON THE MJO SIMULATION

Madden-Julian Oscillations (MJO) in six integrations using an AGCM with different cumulus parameterization schemes and resolutions are examined to investigate their impacts on the MJO simulation. Results suggest that the MJO simulation can be affected by both resolution and cumulus parameterization, though the latter, which determines the fundamental ability of the AGCM in simulating the MJO and the characteristics of the simulated MJO, is more crucial than the former. Model resolution can substantially affect the simulated MJO in certain aspects. Increasing resolution cannot improve the simulated MJO substantially, but can significantly modulate the detailed character of the simulated MJO; meanwhile, the impacts of resolution are dependent on the cumulus parameterization, determining the basic features of the MJO. Changes in the resolution do not alter the nature of the simulated MJO but rather regulate the simulation itself, which is constrained by cumulus parameterization schemes. Therefore, the vertical resolution needs to be increased simultaneously. The vertical profile of diabatic heating may be a crucial factor that is responsible for these different modeling results. To a large extent, it is determined by the cumulus parameterization scheme used.     

冬季大气斜压性对黑潮延伸体年代际异常响应的维持机制研究

黑潮延伸体（Kuroshio Extension,KE）海域附近具有强烈的大气斜压性可显著影响北太平洋上空风暴轴异常,因而有必要研究KE海区附近斜压性的特征和维持机制.本文设计数值试验并结合高分辨率ERA-Interim资料研究了大气斜压性对KE年代际海温变率模态（KEDV-induced SSTA,Kuroshio Extension Decadal variability SSTA）中的中尺度海洋锋（KEDV-induced Meso-scale SST Front,KMSTF）的响应特征和维持机制.研究发现,表层斜压性对KMSTF的响应分布相对KMSTF经向梯度的分布偏南,平流过程的响应起主要作用.表层感热通量的响应相对KMSTF分布偏北,表层温度的响应分布与KMSTF分布的位相差异是导致其偏北分布的主要原因.积云对流过程、垂直热量输送和月内尺度扰动向极热量输送均可削弱表层斜压性,而感热通量加热可加强表层斜压性.研究对流层斜压性的特征发现,斜压大值随高度向北移动,极值在边界层顶附近,积云动量再分配影响的月内尺度扰动通量经向辐合有一定的贡献.同时,相对KMSTF暖海温异常偏南分布的低SLP（Surface Level Pressure）可引发经圈平面内次级环流,并将月内尺度扰动热量、水汽和动量向高纬度输送,从而引起斜压性随高度向北分布并增强斜压性.此外还发现,积云对流过程引发的非绝热加热通过扰动热力作用使高层急流向北偏移.

     

纯积去降水与积层混合去降水加热剖面的差异

文章对１９９１年７月吉林省连续出现的两次较大的、不同性质的降水过程进行了诊断分析与数值模拟，分析发现，７月２０日的在暖区中发展起来的中尺度对流复合体纯积云暴雨过程，其视热源（Ｑ１）的垂直剖面呈双峰状；７月２１－２２日，在稳定的气旋降水中嵌有中尺度积云对流降水，其视热源剖面峰值较低，位于５５０ｈＰａ左右，模拟结果表明，在不同的天气系统中积去加热剖面的峰值高度是不同的，而这一差异对大尺度环境流场的反馈     

积云中硫酸盐形成机制的研究

本文在参数化云物理模式与化学模式的基础上讨论了积云降水过程中,云内硫酸盐形成的各种反应机制的相对重要性。计算结果表明:在反应的初始降段,(SIV)的H_2O_2液相氧化的氧化速率最大,即对云内硫酸盐形成的贡献为最大。随着反应的进行,其氧化速率很快减小,S(IV)的O_3液相氧化成为硫酸盐形成的最重要的来源。S(IV)的Fe~(3+)、Mn~(2+)催化氧化及SO_2的气相反应的贡献相对来说比较小。计算结果表明:在积云降水过程中,液相反应对云内硫酸盐形成的重要性大于气相反应。     

郭型积云对流参数化方案的对比试验及潜热加热效应

本文利用复杂地形条件下的嵌套细网格预报模式和1979年FGGEⅢ_b级资料对郭型积云对流参数化方案中的垂直加热分布函数及增湿系数进行了对比试验,並讨论了潜热加热效应。 结果表明,在四种垂直加热分布函数中,θ_(se)差方案主要加热出现在对流层高层,这使气柱渐趋稳定,最后抑制积云对流发展,预报效果较好。在三种增湿系数方案中,以分段线性函数法为好,它计算的b值分布合理,预报效果也好。因水汽凝结潜热加热将使气柱平均温度升高,上升运动加强,对流层中低层降压辐合,使对流层高层加压辐散。     

积云参数化方案对夏季东亚季风区海气系统位相关系模拟的影响

本文利用区域海气耦合模式RegCM-POM,分别选取Grell积云参数化方案和Emanuel积云参数化方案对北半球夏季(5—10月)的东亚气候进行模拟,研究不同积云对流参数化方案(CPS)对东亚夏季季风区海气系统位相关系模拟的影响。结果表明:不同CPS模拟的陆地降水具有一定的不确定性,而海洋降水和海温的模拟受CPS选择的影响更大。其中,Emanuel方案对海洋降水和海温的分布形势模拟总体上要好于Grell方案,且可以更好的模拟中国近海各海区的海气系统位相关系,特别是大气对海温的负反馈过程。原因在于Emanuel方案模拟的对流降水与海温的位相关系更接近观测总降水与海温的位相关系;而Grell方案对南海和孟加拉湾的对流降水模拟偏少,对黑潮对流降水的模拟偏多,错误地模拟了这几个海区积云对流过程发挥的作用,故其模拟的海气系统位相关系不如Emanuel方案。     

2014-07-14豫北局地冰雹机制分析

利用常规气象资料、NCEP再分析资料、多普勒雷达资料、FY-2E静止卫星和区域自动站观测资料,对2014年7月14日豫北地区新乡和濮阳两地相继发生的局地冰雹天气过程进行分析,结果表明:两地的局地强对流天气过程发生在高空急流轴的右侧、西风槽的槽前和850hPa西南显著流线的左前侧,且中低层没有明显的冷暖平流;新乡的大风、冰雹天气是在积云合并加强并形成中-β尺度的强对流云团的过程中形成的,在雷达回波上表现为明显的回波合并过程,合并后的回波特征呈现出倾斜上升的强回波中心及其下方的弱回波区,在雷达径向速度图上表现为较强的斜升气流和中气旋;濮阳的大风、冰雹是由脉冲风暴导致的,该风暴所在的多单体风暴具有稳定的移动和传播路径,对脉冲风暴发生、发展落区有很好的指示意义。