边界层参数化对海南岛海风环流结构模拟的影响

利用WRF V3.7详细分析了应用8种边界层参数化方案（YSU、MYNN2.5、MYNN3、ACM2、BouLac、UW、SH、GBM）所模拟的2014年5月25日海南岛海风环流结构的差异,其中YSU、ACM2和SH为非局地闭合方案,MYNN2.5、MYNN3、BouLac、UW和GBM为局地闭合方案。结果表明:对于海风环流水平结构的模拟,15时,YSU、ACM2、BouLac、UW和SH模拟的北部海风较强,SH和GBM的内陆风速偏大。温度与海风发展强度相对应,MYNN2.5与MYNN3模拟的岛屿温度偏低,海陆温差小,海风相对较弱。对于海风环流垂直结构的模拟,09时海风开始,但强度较小,且存在残余陆风,向内陆传播距离较短,YSU、MYNN2.5和SH方案的海风相对较强。12时,海风已呈现出较为清晰的环流结构,YSU和ACM2的海风厚度及向内陆传播距离相对强于其它方案,MYNN3的环流结构则不太明显,且向内陆推进距离短,海风相对较弱。15时,海风发展强盛,MYNN2.5和MYNN3方案模拟的海风垂直强度较小,ACM2方案的海风垂直环流特征最为明显。18时,海风的强度和扰动均有所减弱,ACM2、BouLac和UW的整体海风相对强于其它方案。21时海风已基本转为陆风,BouLac与UW的陆风环流结构最为清晰。位温、水汽及海风垂直环流强度的发展变化与海风的演变过程基本一致。造成ACM2模拟海风偏强的原因是其边界层垂直混合偏强,形成了足够的湍流混合强度所致。对于边界层高度的模拟,ACM2的边界层顶最高,这与此方案所模拟的海风强度偏大相吻合,其它方案的边界层高度与海风强度并不完全一致。      

层状云数值模式与实际观测研究

改进了一维层状云雨滴分档模式,利用雨滴分档模式在计算雨滴粒子谱型及数浓度自然演变方面中的优势,对吉林省长春市6月21日3个不同时刻的降雨进行了模拟,并与实测资料进行了比较。结果表明,改进后的模式计算稳定,可以模拟出与实际降水谱型相接近的雨滴谱;对于层状云中上升气流速度难以直接测量的问题,通过选用不同的上升气流速度方案,并将计算所得的雷达回波反射率廓线与实际地面雷达观测值相拟和的方法,从而为实现通过雷达回波与模式计算相比较来测量定量降水提供一个新的思路;与实际观测结果比较可知,暖区碰并过程对本次降水的贡献在10%左右,与上升气流的速度有关。     

多积云参数化方案热带气旋路径集合预报试验

利用MM5模式采用5种积云参数化方案选项研究了2004～2006年共8个热带气旋路径的集合预报。结果表明,热带气旋路径预报对积云参数化方案的选取是敏感的,积云参数化方案之间优劣互补,而选择无积云参数化方案选项对热带气旋路径的预报有积极的贡献。采用3种路径集合预报方案研究的结果表明,集合方法对热带气旋路径预报有明显的改善,其中无积云参数化Grell、Betts—Miller和Kain—Fritsch4种积云参数化方案选项组合的集合预报效果最好,平均路径误差最小。     

ENSEMBLE PREDICTION EXPERIMENTS OF TRACKS OF TROPICAL CYCLONES BY USING MULTIPLE CUMULUS PARAMETERIZATION SCHEMES

Ensemble prediction experiments of the tracks of eight tropical cyclones occurring between 2004 -2006 over the western Pacific have been performed by using MM5 with five cumulus parameterizations chemes. The results show that the predictions of the tracks of the tropical cyclones are sensitive to the selection of cumulus parameterization schemes. Each scheme has its own advantage and disadvantage, and the predications without cumulus parameterization schemes are not the worst, sometimes even better than the others. And all of the three ensemble methods improve the predictions of the tracks significantly, among which the ensemble method without parameterization schemes, the Grell, Betts-Miller and Kain-Fritsch schemes are the best.     

植被动力学模式中物候方案的研究进展

植物物候是指植物生长过程中呈现出的季节性现象,一般与植物所处的气候与环境变化密切相关。植被动力学模式研究的物候主要表现为叶面积指数变化,直接影响陆气间的碳通量与水热交换,同时影响物种间的竞争,从而间接地影响生态系统的结构组成。按照建模方法的差别,目前模式中使用的物候方案可分为使用卫星观测资料的物候方案、基于物候——气候关系的统计模型和基于叶碳平衡(周转)的动力学模型三大类。将植物物候分为物候期的触发和物候期叶片的发育过程两部分,分别对国际上广泛使用的八种全球植被动力学模式进行分类描述,对比其优缺点。最后探讨了植被动力学模式中物候方案的进一步发展方向。     

积云模式下三维闪电分形结构的数值模拟

为了提高积云模式对雷暴云内电过程的模拟能力,将Mansell提出的放电参数化方案在起始击穿阈值和闪电通道感应电荷的分配过程上进行改进,耦合了已有的三维强风暴动力—电耦合模式中。对STEPS(Severe Thunderstorm Electrification and Precipitation Study)试验中一次雷暴个例以及对中纬度地区理想雷暴个例的模拟表明,引入了新放电参数化方案的模式模拟出闪电在发展特性和几何结构上和观测结果有较好的一致性。模拟结果还表明:闪电的类型与极性取决于背景电荷结构以及闪电的起始位置,只有底部存在正电荷堆时才会产生负地闪,且负地闪的起始点均具有较高的负电势。闪电通道上感应电荷的沉降会改变通道附近水成物粒子上携带的电荷,这对雷暴云内复杂电荷结构的形成有重要作用。经统计,模拟的地闪和云闪通道的分形维数平均值分别为1.47和1.69。对起始击穿阈值的敏感性试验表明,随着起始击穿阈值的增大,首次闪电时间会向后推迟,当采用逃逸击穿时首次闪电产生的时间最早;闪电数量随起始击穿阈值的增大而减少;当使用固定击穿阈值(100,150和200 k V)时得到的云地闪比均小于使用逃逸击穿时得到的云地闪比,使用逃逸击穿时得到的云地闪比与观测结果最为接近。     

滇西实验场地震中短临动态跟踪综合预测方案及其实践运用

对滇西实验场1992年以来地下流体前兆观测资料进行分析研究,选取应震效果通过R信度检验（对应MS≥5.0级地震）的8条单项前兆指标。综合考虑单项前兆指标虚报率和漏报率对指标信度的影响,对单项前兆指标利用数学模型进行综合处理,减少了虚报和漏报的次数,预测效果明显提高。利用分级预警模式分别建立了中期（T≤6个月）和短临（T≤3个月）预测模型。综合预测方案还提供了地点判定原则和震级估算原则。最终提供地震短临预测三要素。运用本综合预测方案对2011年腾冲5级双震、2013年洱源5级双震和德钦两次5级地震作用了较为成功的短临预测。     

An improved diagnostic stratocumulus scheme based on estimated inversion strength and its performance in GAMIL2

Based on satellite data and the estimated inversion strength (EIS) derived by Wood et al. (2006), a feasible and uncomplicated stratocumulus scheme is proposed, referred to as EIS scheme. It improves simulation of cloud radiative forcing (CRF) in the Grid-point Atmospheric Model of IAP/LASG version 2 (GAMIL2.0) model. When compared with the original lower troposphere stability (LTS) scheme, the EIS scheme reproduces more reasonable climatology distributions of clouds and CRF. The parameterization partly corrects CRF underestimation at mid and high latitudes and overestimation in the convective region. Such improvements are achieved by neglecting the effect of free-tropospheric stratification changes that follow a cooler moist adiabat at middle and high latitude, thereby improving simulated cloudiness. The EIS scheme also improves simulation of the CRF interannual variability. The positive net CRF and negative stratiform anomaly in the East Asian and western North Pacific monsoon regions (EAWNPMR) are well simulated. The EIS scheme is more sensitive to sea surface temperature anomalies (SSTA) than the LTS. Therefore, under the effect of a warmer SSTA in the EAWNPMR, the EIS generates a stronger negative stratiform response, which reduces radiative heating in the low and mid troposphere, in turn producing strong subsidence and negative anomalies of both moisture and cloudiness. Consequent decreases in cloud reflection and shading effects ultimately improve simulation of incoming surface shortwave radiative fluxes and CRF. Because of the stronger subsidence, a stronger anomalous anticyclone over the Philippines Sea is simulated by the EIS run, which leads to a better positive precipitation anomaly in eastern China during ENSO winter.     

有限差分格式与物理量守恒性

为了成功地开展大气数值模拟,如何构造相应的离散格式是一项十分重要的工作.本文以大气球面浅水方程为例,从不同形式的微分方程组出发,分别构造了能量守恒格式、准辛格式和多守恒格式,并作相应的数值检验和比较,从中可以清楚地看到三类格式的优劣.这三类格式构造方法不同,所保持的物理守恒性不完全相同,数值计算时所需机时也不同,这些比较结果为实际工作的不同使用需求提供了选择依据.     

Seismic data compression based on integer wavelet transform

Introduction With the development of the seismological observation technique and deep-going of seismicdata application fields, especially the digitization of data in earthquake station networks, theimprovement of the precision, the data quantity increases as geometric order, which bringdifficulty to saving and transfering these data. To keep all information, seismic data, like medicalimages, should be compressed without error in many applications. In generally, traditionalcompression meth…