两次降雪天气过程预报中边界层风廓线雷达资料的应用

通过分析2009年10月31日至11月1日和2009年11月9-10日北京两次不同类型降雪天气过程中海淀边界层风廓线仪数据发现:①降雪开始前2h内底层偏东气流建立,且该气流里均有风速突然加强的现象,这对短时临近预报中预报降雪的起始时间有一定参考价值;②700 hPa以上出现冷平流或者冷平流加强且高度降低,也是降雪即将开始的一个特征;③风廓线资料计算得到的温度平流廓线可以较好的反应大气稳定度情况,为判断降雪是否为对流性降雪提供可靠依据.在临近预报中加强风廓线和温度平流的监测,对临近转折性天气的预报有指示意义.     

湿位涡诊断分析在河南台风远距离降水中的应用

应用湿位涡理论,分析了两个发生在河南的台风远距离降水个例,讨论了湿位涡与台风远距离降水形成的关系。结果表明：两个个例中,河南具有有利于强降水发生的湿位涡特征;异常暴雨的发展与湿位涡的变化有很好的对应关系：湿位涡的异常区域对应着最强的降水,对流层高层ζMPV1（湿位涡的垂直分量）正值区与低层ζMPV2负值区相互作用,即高层下滑的干冷空气与中低层由东南急流输送的高温高湿空气交汇,容易储存和释放湿对流不稳定能量,有利于强降水产生。湿位涡理论在河南台风远距离降水诊断中有很好的应用前景。     

高空形势与山东半岛冷流暴雪的关系

采用常规观测资料和NCEP1°×1°资料,对山东半岛2005年、2008年、2010年的几次典型冷流暴雪过程进行了分析。分析结果表明：冷流暴雪的高空形势主要分为高空冷涡型和高空横槽型。高空冷涡型较高空横槽型降雪量偏大,暴雪站点多。高空冷涡型500hPa层以上的位涡值较高空横槽型偏大,高层位涡有利于低层正涡度的加强,促使低层产生低压环流及辐合上升运动,上升运动加强了海面水汽的垂直输送,故高空冷涡型上升速度较高空横槽型强,湿层较厚,高空冷涡型较高空横槽型更容易产生暴雪过程。     

利用GPS伪距导出的多普勒频移测速

推导了利用伪距观测值获取多普勒频移的公式,并利用导出的多普勒频移来确定载体的速度。实测数据表明,利用伪距导出的多普勒频移测速,可以达到dm/s级的水平。在没有原始多普勒观测值或者相位观测出现了频繁周跳的情况下,可以利用伪距导出的多普勒频移获得载体概略的速度信息。     

Wave-dependence of friction velocity,roughness length,and drag coefficient over coastal and open water surfaces by using three databases

The parameterization of friction velocity, roughness length, and the drag coefficient over coastal zones and open water surfaces enables us to better understand the physical processes of air-water interaction. In context of measurements from the Humidity Exchange over the Sea Main Experiment (HEXMAX), we recently proposed wave-parameter dependent approaches to sea surface friction velocity and the aerodynamic roughness by using the dimensional analysis method. To extend the application of these approaches to a range of natural surface conditions, the present study is to assess this approach by using both coastal shallow (RASEX) and open water surface measurements (Lake Ontario and Grand Banks ERS-1 SAR) where wind speeds were greater than 6.44 m s^-1. Friction velocities, the surface aerodynamic roughness, and the neutral drag coefficient estimated by these approaches under moderate wind conditions were compared with the measurements mentioned above. Results showed that the coefficients in these approaches for coastal shallow water surface differ from those for open water surfaces, and that the aerodynamic roughness length in terms of wave age or significant wave height should be treated differently for coastal shallow and open water surfaces.     

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...     

北京雷暴大风气候特征及短时临近预报方法

北京地区雷暴大风的预报准确率低而且时效短.为了提高对这种灾害性天气的预警能力,在气候统计的基础上,研究了潜势预报方法和临近预报算法.对1998-2007年134个雷暴大风过程的统计结果表明,北京地区绝大多数的雷暴大风具有下击暴流特征,而且冰雹的落区附近也是大风的爆发区之一.因此,负浮力的作用和对冰雹具有指示性意义的因子是研究雷暴大风预报方法应主要考虑的因素.500hPa环流背景分析表明,尽管绝大多数雷暴大风爆发时对流层中层有干空气侵入,但是还有少数个例产生在偏南暖湿气流中.目前,对后一类大风产生的机制仍然不清楚.研究表明,当对流层中层有干空气侵入时,有利于雷暴大风出现的环境条件是:下沉气流具有较大的不稳定性,同时对流层低层环境大气的温度直减率较大.此外,还讨论了经验指数--大风指数在北京地区的应用.基于上述的研究,形成了北京地区雷暴大风短时潜势预报方法,还使用相关分析和多元回归分析技术建立了基于雷达观测和环境条件的雷暴大风临近预报方程.个例分析表明,临近预报方程对于飑线和弓形回波等带来的地面大风具有一定的预报能力.     

INSTABILITY OF SYMMETRIC TYPHOON CIRCULATION AND ADAPTIVE OBSERVATION

This study presents a new way to identify the sensitive areas for typhoon adaptive observations, that is, sensitive areas are determined by invoking the negative anomalies of moist potential vorticity (MPV). It is found that the areas of negative MPV are the symmetric instability areas and can be taken as sensitive areas for typhoon adaptive observations. Three typhoons in 2008, Nuri, Fung-wong, and Fengshen, were simulated with the help of MM5 model. It is shown that these typhoons are well simulated in the first 12 hours. Based on these investigations, the calculations of MPV are carried out sequentially. The result shows that the negative maxima of MPV are always around the typhoon eyes for all the cases, which means that the sensitive areas are also near them all the time.     

SF6气体的辐射强迫和全球增温潜能的研究

IPCC(2007)指出, 六氟化硫(SF6) 作为臭氧消耗物质 (ODSs) 的部分替代物质, 近年来排放量大大增加。它作为控制排放的人造长寿命温室气体之一已经被列入《京都议定书》。但是, 目前在臭氧消耗物质替代品中, 对SF6的辐射强迫和全球增温潜能的研究较少, 而且所用的谱吸收资料陈旧。本文采用最新的分子吸收数据库HITRAN2004中的SF6的吸收截面数据, 利用Shi(1981) 的吸收系数重排法, 建立了SF6的相关k分布的辐射计算方案, 在此基础上研究了SF6在晴空大气下的辐射效率和全球增温潜能, 并首次计算了SF6的全球温变潜能, 与其全球增温潜能进行了比较。本文的研究表明: SF6的辐射效率为0.512 W/m2, 经过大气寿命调整之后的辐射效率为0.506 W/m2, 二者差别不大; 根据IPCC (2007) 给出的排放情景, 到2100年, SF6在大气中的体积分数将达到35×10-12～70×10-12, 引起的相应辐射强迫将在0.004～0.028 W/m2之间变化; 相对于二氧化碳的100年全球增温潜能为2.33×104, 比IPCC(2007)的结果大2.2%; 100年的持续排放的全球增温潜能为2.26×104, 与其他长寿命人造温室气体一道, 其对全球变暖的长期影响不容忽视。     

用有限区域风速场准确求解流函数和速度势场的方法

流函数和速度势是气象业务和研究中常用于表述风速的一组变量。用有限区域风速场, 使用有限差分方法求解得到的流函数和速度势场重建初始风速场, 由于受区域边界的限制往往有明显的偏差。虽然有许多求解方法的研究, 但是, 至今仍尚未见到一种真正准确的求解计算方案。首先, 介绍用Arakawa A网格和D网格分布的有限区域风速场求解流函数和速度势场的一般有限差分计算方法, 探讨用它们的解重建风速场产生误差的原因。然后, 针对这些原因, 对给定的有限区域, 通过线性外推初始风速场, 扩展求解计算区域, 使用协调、一致的有限差分格式方案, 准确计算求解区域的边界有旋风速、散度风速和速度势的定解边界条件, 以及恰当选择流函数、速度势、涡度和散度等变量的分布网格, 设计了用上述两种网格分布的风速场准确求解流函数、速度势场的方案, 并对其正确性加以证明, 它们可以推广应用于其他Arakawa网格。用实际资料试验同样显示, 方案避免了重建风速场误差的出现, 与初始风速场相比, 全场风速最大偏差精度达到10-12m/s或以上, 在计算机精度造成的计算误差影响范围内。本文的研究很好解决了长期以来用有限区域风速场、 使用有限差分方法无法准确求解流函数和速度势场的问题。