THE EFFECTIVENESS OF GENETIC ALGORITHM IN CAPTURING CONDITIONAL NONLINEAR OPTIMAL PERTURBATION WITH PARAMETERIZATION "ON-OFF" SWITCHES INCLUDED BY A MODEL

In the typhoon adaptive observation based on conditional nonlinear optimal perturbation (CNOP), the ‘on-off’ switch caused by moist physical parameterization in prediction models prevents the conventional adjoint method from providing correct gradient during the optimization process. To address this problem, the capture of CNOP, when the on-off switches are included in models, is treated as non-smooth optimization in this study, and the genetic algorithm (GA) is introduced. After detailed algorithm procedur...     

广义湿位涡在江淮流域暴雨分析和预报中的应用

利用中尺度数值模式MM5, 以6 h间隔的NCEP/NCAR 1°×1°的格点资料为背景, 加入新一代天气雷达 (CINRAD－SA雷达) 1 h间隔的反演风廓线资料和12 h探空、 3 h常规地面观测进行四维同化模拟得到的输出资料, 检验非均匀饱和大气中的广义湿位涡在2003年江淮流域暴雨动力指示方面的分析和预报能力。理论分析表明: 广义湿位涡综合体现了大气的动力、 热力及水汽作用, 相对于常用的温度、 湿度等物理量来说, 在一定程度上包含了风场、 温度场和湿度场的相互作用, 对实际非均匀饱和大气的热力变化和水汽影响有较好的反映。对模拟结果的诊断发现, 广义湿位涡倾向值的正负及强弱变化对暴雨落区预报和单站降水变化趋势预报都有一定的指示意义。利用NCEP/NCAR 1°×1°格点资料和气象台站观测的实况降水资料, 对1999年长江流域梅雨和2007年淮河流域大洪水时期的广义湿位涡及其倾向变化与区域平均降水变化的对比分析进一步表明了在持续性暴雨发生时期, 在大气中低层(主要在500 hPa以下), 确实持续存在广义湿位涡和广义湿位涡倾向的异常, 这种异常能在一定程度上反映出对应时期的水汽分布和水汽集中特征, 与降水量的变化是一致的, 而850 hPa以下的广义湿位涡倾向在一定程度上也能反映出降水的增强或减弱趋势, 即: 广义湿位涡倾向为正 (负) 异常时, 未来降水量可能增加 (减小), 因此, 广义湿位涡倾向可以定性地给出暴雨是加强还是减弱的强度趋势预报。类似于涡度、 湿位涡等其他动力变量, 广义湿位涡除了可作为一个分析暴雨系统发生发展的动力变量外, 还可体现出暴雨时期高水汽集中的特点, 在暴雨分析中有一定的优势。     

A modified moist ageostrophic <Emphasis Type="Italic">Q</Emphasis> vector

The quasi-geostrophic Q vector is an important rainfall associated with large-scale weather systems diagnostic tool for studying development of surface and is calculated using data at single vertical level. When ageostrophic Q vector was introduced, it required data at two vertical levels. In this study, moist ageostrophic Q vector is modified so that it can be calculated using data at a single vertical level. The comparison study between the original and modified moist ageostrophic Q vectors is conducted using the data from 5 to 6 July 1991 during the torrential rainfall event associated with the Changjiang-Huaihe mei-yu front in China. The results reveal that divergences of original and modified moist ageostrophic Q vectors have similar horizontal distributions and their centers are almost located in the precipitation centers. This indicates that modified moist ageostrophic Q vector can be used to diagnose convective development with reasonable accuracy.     

2006年9月4—5日四川暴雨过程分析

2006年夏季川渝地区旱灾严重,入秋第一场暴雨过程迅速减弱了川渝地区的高温灾害,同时初步缓解了该地区的旱情,由于雨势强劲亦造成不少地区重大经济损失.采用1°×1° NCEP再分析资料对2006年9月4-5日发生在高原东侧的一次暴雨过程进行物理量的诊断分析.结果表明:本次过程中低空急流的位置与以往的过程不同,它出现在低压的北侧,加快了北方冷空气和水汽的输送,此外低空急流出现和消失都早于风场辐合区,是低压发生发展的动力条件.从视热源和视水汽汇分析表明本次降水积云对流活跃,以对流性降水为主.     

一次四川暴雨过程的非线性对流—对称不稳定分析

以NCEP/NCAR再分析资料和区域加密观测资料为背景场对2004年9月3—5日四川省一次特大致洪暴雨过程进行数值试验。在对降水模拟有较好结果的基础上,用模式大气资料分析了暴雨过程的非线性对流—对称不稳定,结果表明,近地面层条件性不稳定和地形强迫的共同作用触发了对流,而中高层的条件性对称不稳定促进对流的进一步发展,由此引发的深厚湿对流形成了持续大暴雨。     

远距离热带低压影响下山东半岛特大暴雨成因分析

用1948～2000年共53年的NCEP/NCAR再分析资料,分析了南北半球大气质量交换的周期变化特征和两半球大气质量交换通道的空间分布.结果表明:两半球的大气质量交换从长时间来看基本上是平衡的.两半球质量交换的季节变化表现为明显的半年周期,冬季和夏季的交换比较显著,且以夏季为主;具有显著的十年际变化;年际变化特征总体来看不显著,只在1980年代～1990年代存在较为显著的2～5年的年际振荡.NCEP资料存在较大变更的三个时段(以1968、1979年为分界)的周期变化特征确实存在一定的差异.全球平均异常向南的越赤道质量输送不存在很强的季节依赖性,主要由低空北半球太平洋-大西洋副热带高压南侧东北信风和亚洲季风区对流层高层副热带高压南侧的越赤道东北气流决定,亚洲季风区冬季南下的冷空气也起到很大的作用;而异常向北的越赤道质量净输送则主要发生在夏季,主要由亚洲季风区越赤道西南季风决定,特别是索马里越赤道急流从对流层低层到高层整层的向北输送,同时对流层低层赤道中东太平洋-大西洋信风区的东南信风也有较大的贡献.     

Sensitivity of Cyclone Tracks to the Initial Moisture Distribution:A Moist Potential Vorticity Perspective

1. IntroductionExtratropical cyclones are an important class ofsynoptic-scale weather systems. These systems playimportant roles not only in the long-term balances ofenergy, momentum, and water vapor in the climatesystem, but also in the regional weather …     

北太平洋夏季的两个典型层积云区与海温和大气低层热力过程的关系

比较ISCCP D2层积云云量的季节平均图后发现:除了大洋东部常年有层积云外,北太平洋夏季也存在一片大值区.在副热带东北太平洋和中纬度西北太平洋各取一个10°×10°的区域,分别记为NEP和NWP.利用OI-SST、NCEP/NCAR再分析资料和ERBE资料,通过相关和气候分析,提出了新的物理意义明确的稳定度判据,比较了NEP和NWP两个区的夏季层积云云量与海温、大气热力过程的异同.结果表明:夏季,NEP和NWP都有正的稳定度,有利于层积云的形成和维持.NEP区和NWP区夏季的海气温差、感热通量、潜热通量有明显的差异.从海温和夏季层积云云量的相关分析发现:在NEP区,海温滞后于层积云云量,其相关于滞后3个月时有最大负值,这可能是由于海洋有较大的热惯性,对层积云遮蔽太阳辐射而导致洋面降温的响应需要3个月;而在NWP区,则是海温超前于层积云云量,其相关于超前1个月时有最大负值,这可能是由于从5月份开始海温低于气温,且有暖空气平流,有利于随后层积云、层云和雾的形成.     

一例台风诱发副高西北侧连续性暴雨过程的动力学机制分析

利用ncep 1°×1°再分析资料和地面加密自动站资料,采用动力诊断分析方法,对2008年9月22～ 26日发生在四川盆地西北部连续性暴雨的形成机制进行探讨.分析表明:连续性暴雨天气过程前期(对流性降水阶段),湿位涡正负区叠置的形式有利于低层气旋式辐合发展,强降水出现在对流层中下部MPV1 ＜0和低层MPV2＞0的范围内,而MPV1负值中心和MPV2正值中心及其包围的密集区,是暴雨产生的警戒区.后期(稳定性降水阶段),对流层高层MPV2负值位涡舌的向下伸展,有利于中低层大气斜压性增强,使垂直涡度发展,降水维持.湿螺旋度垂直分布能很好地反映暴雨发生时大气的动力特征,暴雨区上空低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制.强降水发生时段,湿螺旋度有显著增加,这对于降水发生的预报要优于z螺旋度.     

强对流天气分析与预报中的若干基本问题

大量的预报业务人员对强对流天气中的大多数基本概念和基础理论＂即熟悉、又陌生＂,这是造成强对流分析、预报过程中许多概念和理论被滥用,预报思路不清晰的重要原因。针对上述问题,本文从预报实践的角度讨论了与强对流有关的基本概念、基础理论以及它们在实际强对流预报中的应用问题。内容包括：湿度与水汽质量的关系,冷空气在降水过程中的作用,与静力不稳定、动力不稳定有关的基本理论,探空分析与不稳定参数,螺旋度、湿位涡理论与不稳定的关系,抬升速度、辐合线与对流垂直运动的关系,天气系统空间结构与强对流现象之间的内在关系等。