盛夏渤海湾大气边界层辐合线触发对流风暴对比分析

本文对渤海湾2008—2009年,由大气边界层辐合线引起的对流风暴进行了分析。结果表明,在高温、高湿不稳定大气层结环境条件下：（1）单一的海风锋在其端点可产生对流性降水。（2）海风锋与弱冷锋相遇,或者两条海风锋相交,或者雷暴单体的出流边界与海风锋相遇均会产生强对流风暴。（3）渤海湾边界层辐合线触发对流风暴大多发生在每年7 8月,且在副热带高压控制渤海湾后东退的过程中,此时大气层结处在高温、高湿不稳定状态。辐合线触发的对流风暴是沿辐合线移动,移动方向取决于辐合线两侧的主导风向。（4）边界层辐合线触发对流风暴,具有突发性强,持续时间短等特点,分析渤海湾边界层辐合线的移动与演变能提高强对流风暴的临近预报、预警,减少突发性天气引起的灾害。     

夜间稳定边界层中间歇性湍流热通量的 提取及其谱特征

在夜间稳定边界层中, 湍流热通量往往具有间歇性特征。在一阵阵出现的强度较大的湍流热通量之间, 混杂着弱噪声或其他微弱的难以辨识的高频脉动信号。为了研究间歇性湍流热通量的特征, 必须将这些无关信 号剔除, 以提取出干净的湍流热通量。本文提出了一种新的提取间歇性湍流热通量的方法, 该方法通过分析 湍流热通量的概率密度函数, 并与稳定分布进行比较, 湍流热通量的概率密度函数开始偏离稳定分布的位置, 即是间歇性湍流热通量开始出现的阈值。本文通过夜间稳定边界层外场试验数据的验证, 发现利用稳定分布确定 的阈值可有效地提取出间歇性湍流热通量。在此基础之上, 本文对比了提取前后湍流热通量的功率谱, 发现 提取后低频信号的方差所占比重下降, 而高频信号略有上升。此外, 间歇性湍流热通量在高频区的功率谱满足“-7/6”律。     

Tropical Cyclones and Polar Lows: Velocity, Size, and Energy Scales, and Relation to the 26℃ Cyclone Origin Criteria

The goal of this paper is to quantitatively formulate some necessary conditions for the development of intense atmospheric vortices. Specifically, these criteria are discussed for tropical cyclones (TC) and polar lows (PL) by using bulk formulas for fluxes of momentum, sensible heating, and latent heating between the ocean and the atmosphere. The velocity scale is used in two forms: (1) as expressed through the buoyancy flux b and the Coriolis parameter lc for rotating fluids convection, and (2) as expresse...     

全边界层选用相似理论对O3、NOx浓度及沉降的影响

将广泛应用于东亚地区的LLA(Lurmann Lloyd Atkinson)化学机制耦合到欧拉型区域空气质量模式(RAQM),并考虑区域污染物长期模拟研究中降水随时间变化的非均匀性,讨论了湍流参数化过程中相似理论在近地层和全边界层的应用对湍流垂直扩散系数(Kz)与干沉降速度(V),O3与NOx浓度的影响。结果表明,全边界层应用相似理论明显低估了Kz值,近地层50m处Kz值被低估20%以上,750m处其值被低估约70%;O3、NOx的干沉降速度在日本东部与南部海域被低估了10%以上,在朝鲜半岛东部和西部海域模拟值普遍偏高。Kz和干沉降速度的不同直接影响污染物的浓度和沉降量分布。Kz值的被低估对NOx浓度有明显影响,在近地层50m处NOx浓度最大可增加约30%,整个边界层中NOx平均浓度除台湾省东北海域外普遍增加5%~20%。O3浓度则受干沉降作用的影响较大。虽然近地层、全边界层分别应用相似理论都较好地模拟了O3与NOx峰值浓度出现的时间,但相似理论应用于全边界层会引起较大的误差。即使是大区域、长期空气质量模拟研究,也建议相似理论仅应用于近地层,且模式第一层高度应设置在常通量层内。     

一种单层城市冠层模式的建立及数值试验研究

本文在引进先进的城市地表能量平衡方案 (Town Energy Balance, 简称TEB) 的基础上建立了一个单层城市冠层模式, 并对南京市典型居民区1 km2范围内的局地尺度地表能量平衡各分量进行离线模拟, 将模拟结果与同期观测值作了比对, 发现: TEB方案对城市地表能量平衡各分量的模拟效果良好, 而该方案的模拟性能受建筑物表面材料反照率取值的影响较大。在离线研究的基础上, 本文又将TEB方案成功耦合到南京大学区域边界层模式 (NJU－RBLM) 中, 作为该模式的地表能量平衡参数化方案之一, 分别选取该边界层模式中原有的地表能量平衡参数化方案SVAT (Soil－Vegetation－Atmosphere－Transfer model) 和新引入的TEB方案对冬夏两季不同个例进行模拟, 以常规近地面气温观测资料和Landsat卫星观测的地表反照率资料对模拟结果进行比较, 结果表明: TEB方案对原大气边界层模式的模拟效果有明显改善, 对近地面热力场的改善效果尤为明显, 可以很好地模拟出城市冠层中的“陷阱效应”。     

边界层温度廓线遥感反演的本地化改进研究

采用MODIS资料和美国发展的MODIS大气温、湿度廓线统计反演算法,估算大气温度、湿度廓线作为初始场,应用101层快速透过率模式(PFAAST)估算了大气透过率,并采用Newton非线性迭代算法反演中国西北荒漠戈壁地区大气温度廓线。结果表明:该方法对边界层高度及以上部分的大气温度反演得比较好,误差基本都在2 K范围内,边界层范围内的温度反演误差较大,反演误差与气溶胶光学厚度增量和地表温度估算误差呈显著正相关关系,与大气水汽混合比的关系较差。文中从敏感性试验和理论分析角度阐述了地表温度和气溶胶光学厚度估算误差对大气温度反演误差的影响,发现不同光谱波段的地表温度权重均随地表温度的增加有不同程度增加,地表温度反演误差增加将增加地表温度权重,提高地表温度估算误差有助于提高地表温度权重的精度;荒漠戈壁地区大气边界层中气溶胶浓度较高,光学厚度较大,使边界层大气透过率降低,进而降低卫星红外遥感波段的地表温度权重和空气温度权重。由于该模式没有很好地考虑边界层中沙尘气溶胶的影响,使卫星反演的大气透过率偏高,以至于高估地表温度权重和大气温度权重,使得反演的表面温度和空气温度偏低。该研究结合太阳光度计获得的光学厚度资料,采用统计方法对气溶胶效应引起的大气透过率误差和表面温度估算误差进行校正,并对物理算法进行本地化改进,实现了边界层温度廓线的反演。     

WRF模式对山谷城市边界层模拟能力的检验及地面气象特征分析

利用先进的WRF中尺度模式中3种边界层参数化方案(YSU、MYJ和ACM2),模拟了2005年1月25~28日兰州市冬季地面温度和风速的变化,并与同期系留探空和自动气象站的实测资料进行了对比分析。结果表明:对兰州冬季大气边界层地面温度日变化的模拟,局地闭合的MYJ方案优于非局地闭合的YSU和ACM2方案;3种方案模拟的夜间位温廓线较好,白天的较差;在边界层低层,考虑局地和非局地闭合的ACM2方案模拟的位温廓线与观测值比较一致;在边界层上部,局地闭合的MYJ方案则更适合于描述大气湍流对位温垂直分布的影响;3种边界层参数化方案模拟的兰州地区冬季温度场空间分布特征相似,但MYJ方案模拟的夜间温度低于YSU和ACM2方案,白天则高于YSU和ACM2方案。     

北京2008年8月10日暴雨天气过程短时临近预报思路

2008年8月10日为北京奥运会比赛的第二天。这天北京绝大部分地区出现暴雨,局部为大暴雨,10日下午一些室外赛事受到短时强对流天气的影响,中断比赛或取消比赛。在这天的气象保障工作中,短时临近预报发挥了很大的作用,预报服务准确及时,取得良好的效果。通过这次短时临近预报工作思路的总结,希望对今后的工作有一些借鉴作用。     

北京“7. 31”局地暴雨过程的天气分析

利用常规观测资料、云图资料、雷达资料及T213数值产品资料等对北京2006年7月31日的局地暴雨天气过程进行分析,并计算分析了对流有效位能(CAPE)等几种环境指数在这次强降水中的作用。得出以下主要结论:1)北京7月31日的强降水是一次中小尺度天气过程,是对流层中下层冷空气入侵触发的。2)前期高温高湿天气所积蓄的不稳定能量释放是导致强降水形成的有利条件。3)大气稳定度指数K指数、沙氏指数(SI)对这次强降水有较好的指示意义;对流有效位能(CAPE)对北京这次强降水有较强的反应能力,是一个比较好的预报指数工具;4)海淀特殊地形和地面辐合线是7月31日强降水出现在海淀的重要原因。5)很可能是降水诱发了边界层急流的产生。超低空东风急流在这次局地暴雨中起着非常重要的水汽输送作用,边界层急流和海淀局地强降水可能出现正反馈现象。     

雾日期间边界层特性分析

利用常规观测资料、微波辐射仪和风廓线仪等资料对2007年10月25～27日期间雾天气过程进行分析。结果表明:(1)此次雾天气过程是在大的天气背景下形成的,高低空和地面形势均有利于雾形成和维持;(2)微波辐射仪反演产品可以清楚地看出高低空湿度的配置以及雾维持的机理;(3)进一步分析温湿特点可以看出,地面温度、2 000 m高度下的逆温厚度和最大强度变化与能见度、雾、浓雾、强浓雾之间的转换关系密切;雾出现对应地面降温幅度最大,雾期间有逆温(特别是贴地逆温);雾期间地面相对湿度均在83%以上,浓雾在90%以上,强浓雾在97%以上;雾刚生成并没有液态水,1 h后出现液态水,在天气系统接近前均是100 m高度上液态水含量最大;(4)雾期间边界层内600～700 m高度以下,水平风速比较小,在600 m高度上下水平风速切变很明显;(5)雾过程期间边界层维持微弱的上升和下沉运动。