1991年8月季风涡旋个例形成的模拟研究

季风涡旋对台风活动有重要的影响,因此研究季风涡旋的形成机制有利于提高台风预报的准确性。此研究利用中尺度非静力数值模式WRF-ARW模拟1991年8月季风涡旋的生成过程,并对其生成机制进行分析。模式结果表明,此次季风涡旋个例是由一个中纬度气旋性低压发展而来。初期中纬度高层正位势涡度的强迫作用有利于对流层低层气旋性低压的发展和维持,随后高层动力强迫作用减弱,但中纬度气旋性低压在南移过程中其东南侧对流带逐渐与低纬地区的对流带合并,使得对流潜热释放增强,进而使低压在Gill响应的作用下不断加强并最终形成季风涡旋。同时,涡旋的对流结构表现出明显的非对称性,因而使其得以维持较大尺度。敏感性试验的结果表明对流层高层强迫对于初始低层扰动的发展至关重要,而后期热带地区的潜热释放有利于季风涡旋的增强。     

强对流风暴中同质冻结增温的直接探空观测

通过两个强对流风暴个例,利用探空资料辅以卫星反演方法,揭示了强对流风暴中同质冻结增温这一事实。探空观测到在强风暴中同质冻结潜热释放造成该层内的空气增温达5℃以上,风暴中强上升气流使云滴没有足够的时间长大,云水向雨水转化和云的晶化会被推到更高的高度,在到达同质冻结高度之前,异质核化过程没有太多的时间消耗大量云水,多数云滴被带到同质冻结高度以上时迅速冻结,造成潜热的集中释放,使周围的空气增温。NOAA卫星观测到的云顶的大量由同质冻结形成的小冰粒子以及过顶现象,进一步证实了同质冻结潜热增温。当探空仪靠近风暴、对流层顶又距同质冻结高度层较近时,同质冻结增温作用有可能被探空仪观测到。     

“7.20”华北特大暴雨过程中低涡发展演变机制研究

利用中国地面加密自动站观测资料、北京地区雷达探测资料、NCEP （1°×1°） FNL资料、ECMWF ERA Interim （0.125°×0.125°）逐日再分析资料等,对造成2016年7月19-20日华北极端暴雨中的低涡系统发展演变的结构特征和加强机制进行了研究。华北地区这次特大暴雨过程出现了3个阶段降水,其中与低涡系统强烈发展对应的第2阶段降水是本次华北暴雨过程的主要降水阶段。针对该低涡的分析表明：（1）850 hPa以西南低涡为中心的低压带中,在河南西北部新生低涡系统,并且其在向华北地区移动过程中显著加强,该低涡系统在空间结构上,从倾斜涡柱逐渐发展成近乎直立的、贯穿整个对流层的深厚低涡系统;（2）中低层低涡系统快速发展过程与高低空系统构成耦合作用有关：低层低涡系统显著加强之前,对流层上层（300-200 hPa）首先出现高空槽异常加深并向南发展,该高空槽发展的开始阶段与其本身冷暖平流造成的斜压发展过程对应;而后,随着高纬度平流层高位涡沿等熵面向南运动,造成华北地区对流层上层涡度增强,形成正位涡异常区;当这一正位涡异常区叠加在对流层中低层锋区上空时,造成对流层中低层气旋快速发展并向下伸展,诱发河南西北部的新生气旋;低涡系统的发展进一步强化了低空暖平流,促使低空气旋向东北方向发展"移动"（本质上是暖平流前端造成的气旋发展）,这一动力学过程反过来使高层的涡度增强;这一正反馈过程形成的耦合环流不仅造成了整个涡度柱强度增强,而且垂直结构上逐渐由倾斜涡柱演变为近乎于直立的涡柱;（3）随着低涡系统增强,极大地加强了垂直上升运动并触发了对流,形成大范围的强降水,大量的凝结潜热释放,造成了低层低涡系统在强降水开始阶段的快速发展和增强;20日00时（世界时）以后,虽然对流活动显著减弱,但低涡系统的加深维持了大范围强降水过程的持续。强降水与低涡发展的正反馈过程是这次华北暴雨得以长时间维持的重要机制之一,这一过程形成的持续性潜热释放也是对流层中上层低涡系统热力结构发生改变的重要原因。     

一次区域性大暴雨环境特征分析

通过对冀东南、鲁西北一次区域性大暴雨的分析表明：除有利的大尺度环流背景以外，超低空急流是大暴雨不稳定能量和水汽的主要输送者，高能区不稳定能量释放，产生大暴雨所需的强烈上升运动。暴雨落区与超低空急流前部最大风速切变区的位置密切相关。     

水汽和潜热释放对背风波影响的数值试验

利用中尺度数值模式ARPS进行了理想场的数值模拟,分析研究了水汽和潜热释放对大气层结稳定度的影响以及其在背风波的发展和演变过程中的作用,研究发现,潜热释放对大气层结分布的影响要远大于水汽对大气层结分布的直接影响,如果没有潜热的释放,水汽对背风波的发展和演变的作用非常小,而潜热释放可以使湿层结稳定度急剧下降,迅速破坏原有的层结分布,使这个区域出现非拦截的强烈的垂直运动,波动的崩溃更加迅速和明显。但需要说明的是在试验中,将数值模式里控制潜热释放的参数设为:0、1/2、2的假定情况,则在实际的大气运动过程中是不可能存在的。     

气候变化在今后1000年中是不可逆的

NOAA的Amanda Scott等最近的研究表明,即使CO2排放减少,它对全球温度变化的影响在今后很长时期仍然会非常显著,而且这种变化是不可逆的。影响包括全球海平面升高和某些地区降水减少。变化的后果可能会表现为供水紧张、火灾频繁、沙漠扩大以及农业歉收。研究人员指出,目前海洋通过吸收热量使全球变暖减缓,最终会将这些热量释放回大气,导致更为显著的全球性增温,格陵兰和南极的冰原融化引起海平面上升。     

暴雨区的能量积聚和释放

从第二类有限区域湿有效能量收支方程出发,计算方程主要几项的数值,分析广东省三次暴雨的能量积聚和释放。结果表明：暴雨区及其临近地区在暴雨过程之前、暴雨中期和暴雨之后,不但各项的数值有很大差异,而且各项所起的作用也明显不同。     

Roles of Mesoscale Terrain and Latent Heat Release in Typhoon Precipitation： A Numerical Case Study

The mesoscale orographic effects on typhoon Aere＇s precipitation are simulated using an Advanced Regional Eta-coordinate Model （AREM） version 3.0. In particular, the effects of the latent heat release are studied by two comparable experiments： with and without condensational heating. The results show that the typhoon rainfall is tripled by the southeastern China mesoscale terrain, and the condensational heating is responsible for at least half of the increase. One role of the latent heat release is to warm the atmosphere, leading to a depression of the surface pressure, which then causes a larger pressure difference in the zonal direction. This pressure gradient guides the water vapour to flow into the foothills, which in turn amplifies the water vapour flux divergence amplified, causing the typhoon rainfall to increase eventually. The other role of the latent heat release is to make the convection more organized, resulting in a relatively smaller rain area and stronger precipitation.     

Impact of Anthropogenic Heat Release on Regional Climate in Three Vast Urban Agglomerations in China简

We simulated the impact of anthropogenic heat release （AHR） on the regional climate in three vast city agglomerations in China using the Weather Research and Forecasting model with nested high-resolution modeling.Based on energy consumption and high-quality land use data,we designed two scenarios to represent no-AHR and current-AHR conditions.By comparing the results of the two numerical experiments,changes of surface air temperature and precipitation due to AHR were quantified and analyzed.We concluded that AHR increases the temperature in these urbanized areas by about 0.5℃-1℃,and this increase is more pronounced in winter than in other seasons.The inclusion of AHR enhances the convergence of water vapor over urbanized areas.Together with the warming of the lower troposphere and the enhancement of ascending motions caused by AHR,the average convective available potential energy in urbanized areas is increased.Rainfall amounts in summer over urbanized areas are likely to increase and regional precipitation patterns to be altered to some extent.     

滆湖沉积物理化特征及磷释放腄

对滆湖表层底泥、柱状层祥和间隙水进行理化分析,模拟不同条件下的沉积物磷释放。结果表明,0～20cm深度范围内,各项理化指标变化较大;大于2cm后差异较小。当提高沉积物-水体系温度、降低氧含量(或Eh),提高pH及施以水动力作用时,可促进沉积物磷释放进程。无菌条件对磷释放有抑制作用。采用实验室模拟和间隙水浓度扩散模型计算得到的磷总释放量分别为10.65t/a和9.40t/a,其中湖面网围区释放量占全湖总量的28.2～35.4％。建议适度控制网围养殖规模,以减少内源磷污染。