高分辨率WRF模式中土壤湿度扰动对短期高温天气模拟影响的个例研究

本文利用WRFV3.6中尺度预报模式就土壤湿度扰动对2003年7月22~23日和29~30日短期高温天气过程的影响进行了高分辨率模拟研究。结果表明:(1)WRF模式地表气温对土壤湿度扰动有较强的敏感性,且随着土壤湿度的增加(减小)而降低(升高)。同时,模式中土壤湿度对地面气温影响的强度对模式分辨率具有较高的依赖性。(2)不同模式分辨率下气温随土壤湿度变化的规律一致;由于更高分辨率的地形资料的应用,提高分辨率可在较大程度上改善模拟效果。(3)不同土壤湿度试验模拟的地表感热、潜热通量可直接影响气温变化;(4)土壤湿度扰动通过间接影响高温发展的近地层各物理过程使得地表气温发生变化。这些过程中,对流(平流)过程在全天表现为增温(冷却)的作用,强度在白天均随土壤湿度的减小而增加。在较干的土壤条件下,非绝热增温在白天的主导地位加强;在夜间,非绝热冷却的强度减弱,且小于占据主导的对流绝热增温的强度。以上结果表明,在模拟和预报高温天气时土壤湿度非常重要,也意味着通过土壤湿度扰动的集合预报方法来改进模式高温模拟预报具有较大的潜力。     

WRF模式对青藏高原南坡夏季降水的模拟分析

利用中尺度数值模式WRF研究积云对流参数化方案、网格嵌套技术和模式分辨率对陡峭的青藏高原南坡夏季降水模拟的影响。对2006年7月青藏高原南坡地区降水的模拟分析表明:降水对积云对流参数化方案的选择很敏感,不同方案模拟的结果差异显著,采用Grell-Devenyi质量通量方案时的模拟效果优于其他方案。在此基础上,通过5种试验方案比较发现,使用积云对流参数化方案、提高模式分辨率和应用网格嵌套技术能改善降水强度和空间分布的模拟,组合使用时模拟的降水与观测资料更接近。它们均能改进风场,使得水汽的输送和辐合过程的模拟更加准确;还能影响大气的垂直加热状态,导致不同的对流发生,使垂直速度的分布趋于合理。未使用积云对流参数化方案时,大气湿度偏小,而模式分辨率和网格嵌套技术对大气湿度的影响不大。      

不同参数化方案对安徽一次暴雨过程模拟的影响分析

使用WRF v3.4模式对2012年7月12—14日安徽的一次暴雨进行模拟。保持其他参数如辐射、陆面过程等不变, 将不同微物理过程(Eta、Kessler、Lin方案)与积云参数方案(KF、BMJ、GD方案)进行组合成9个试验。将试验模拟结果与实况进行对比分析, 发现:微物理方案的选取对于降水的雨强、位置、雨区范围的模拟都有一定的影响。积云参数化方案对于降水的范围, 雨带的位置模拟也都有影响, 但对于雨强的影响不大。将各试验模拟的逐小时降水与实况进行比较, 发现试验Eta-GD和Lin-GD模拟降水日变化与实况更接近。通过TS评分、ETS评分和系统偏差分析, 表明试验Eta-GD在此次暴雨过程的降水模拟中表现最好。     

WRF模式2m温度在山东预报效果的评估

利用山东省内123个国家气象站2017年11月至2018年2月逐时观测地面温度对WRF模式08：00和20：00起报的2 m温度进行检验,评估了预报时效为72 h的逐时温度与日最低（高）温度的预报效果并初步分析了个别站点大值误差成因。结果表明：WRF模式08：00起报2 m温度的准确率要高于20：00起报,白天预报的效果优于夜晚;鲁西北和半岛地区的2 m预报温度的平均绝对误差总体低于鲁中和鲁南地区,全省大部分站点负误差比例高于正误差比例;WRF模式对于日最高温度的预报效果优于日最低温度;模式地形高度误差造成泰山站2 m预报温度正误差较大,基于两种温度梯度方案对泰山站2 m温度进行订正,订正后的平均绝对误差总体下降,利用单一的温度梯度在有的预报时刻出现负的订正效果,利用随预报时刻变化而变化的温度梯度在各预报时刻订正效果更为稳定;泰安站出现焚风时2 m预报温度有较大负误差,这主要是受WRF模式泰山站地形高度误差影响;WRF模式在微山湖区域土地类型与真实土地类型存在差异是薛城站夜间2 m温度负误差较大的重要因素之一。     

Synoptic and dynamic analysis of a flash flood-inducing heavy rainfall event in arid and semi-arid central-northern Iran and its simulation using the WRF model

The synoptic and dynamic aspects of heavy rainfall occurred on 5th May 2017 and caused flash flooding in arid and semi-arid central-northern Iran is analyzed by the Weather Research and Forecasting (WRF) model. This system synoptically is attributed to a surface low-pressure centered over southern Iran extended to the central parts, linking to a mid-tropospheric tilted-trough over western Iran, and advecting significant moisture from the Mediterranean Sea and the Red Sea to the studied area. The dynamical analysis revealed that the penetration of the upper-tropospheric potential vorticity streamer up to 300 hPa level was not related to such heavy rainfall. Contrarily, the low-level factors such as extensive moisture advection, mid-tropospheric diabatic processes such as the latent heat release, daytime deep convection, and topographical impact of Zagros Mountains were found as the key factors leading to this system. This study also examines 11 different convection schemes simulated by the WRF model and verified against rainfall observation. The forecast skills of the output simulations suggest the Grell-Devenyi scheme as the superior configuration in simulating observed precipitation of the event over the area.     

Seasonal Predictions of Summer Precipitation in the Middle-lower Reaches of the Yangtze River with Global and Regional Models Based on NUIST-CFS1.0

Accurate prediction of the summer precipitation over the middle and lower reaches of the Yangtze River(MLYR) is of urgent demand for the local economic and societal development. This study assesses the seasonal forecast skill in predicting summer precipitation over the MLYR region based on the global Climate Forecast System of Nanjing University of Information Science and Technology(NUIST-CFS1.0, previously SINTEX-F). The results show that the model can provide moderate skill in predicting the i...     

海陆差异对一次强暴发性气旋影响的数值模拟研究

本文利用多种观测资料、再分析资料及WRF（Weather Research and Forecasting Model）模式,对2017年12月23—25日发生于中国东部沿海入海加强的一个强暴发性气旋进行了研究,并探讨了海陆地形和热力差异对暴发性气旋发展的影响。该暴发性气旋的最大加深率为1.7Bergerons,其下垫面经历的“海洋-陆地-海洋”的复杂变化对其发展过程产生了显著影响。该气旋登陆朝鲜半岛时,气温降低,水平风速减小,上升运动增强,降水增加;而离开朝鲜半岛后,气温升高,上升运动减弱,降水减少。海陆差异的敏感性试验表明,陆地下垫面对气旋发展的动力作用主要是通过地面摩擦和地形抬升来实现的,而海洋对气旋发展的作用则主要表现在海表面热量和水汽传输方面。当气旋经过陆地时,由于陆地表面摩擦较大,气旋中心近地面水平风速减小。而较高的地形则会产生较强的上升运动,形成较强降水,促进类CISK（Conditional Instability of Second Kind）机制,使气旋加强。当气旋位于海面上时,冬季海面温度高于陆地,海洋向气旋输送更多的热量和水汽,从而更有利于气旋的发展。     

北京地区景观城市化进程对暴雨过程的影响——以“7·21”暴雨为例

利用美国环境预测中心（NCEP）和美国国家大气研究中心（NCAR）等美国科研机构开发的气象模式WRF 3.8版本,采用北京地区不同时期的土地利用数据,选取影响北京的一次典型暴雨过程,应用包含多层城市穹顶模式的模式参数化方案对其进行模拟研究。从小时降水模拟结果来看,景观城市化区域（城市下垫面）的扩张使得暴雨持续更久,使用2010年土地利用数据模拟的2012年7月21日暴雨过程小时降水量大于16 mm的时长较使用1990年土地利用数据模拟的结果增加了1 h;从累积降水结果来看,使用2010年土地利用数据模拟的24 h累积降水大于150 mm的区域较使用1990年土地利用数据模拟的结果增加了1534 km ²。本文中模拟的逐小时降水与实际情况存在一定的差距,未来的工作会深入研究模式的参数化方案和降水产生的机理进而深入地研究景观城市化进程对暴雨过程的影响。进一步研究需针对城市人为活动产生的大气气溶胶粒子、景观城市化密度变化等因子,探究景观城市化对暴雨的可能影响。     

Fedore Core 4.0下 WRF模式系统的配置安装及运行

介绍操作系统平台为Fedore Core 4.0下,WRF模式的安装和运行。重点介绍了PGI6.16编译器的配置、Fedore Core 4.0的配置和WRF模式的多重嵌套及其运行步骤的关键设置。     

Simulation Study on Precipitation Recycling Ratio in the Tibetan Plateau from 1982 to 2005

A dynamical downscaling approach using a regional climate model WRF (Weather Research and Forecasting Model Vision 3.5) driven by a global climate model CCSM4 (The Community Climate System Model Version 4) was adopted, and the downscaling results for the historical period (1982-2005) were evaluated for annual mean precipitation rate and evaporation rate over the Tibetan Plateau (TP). Furthermore, the spatial distribution and seasonal variation characteristics of Precipitation Recycling Ratio (PRR) simulated by CCSM4 and WRF were analyzed with the QIBT (Quasi-isentropic Back-trajectory method). The results show that the historical spatial distributions of annual mean precipitation rate and evaporation rate over the TP were found to better reproduce in the dynamical downscaling modeling compared to its coarse-resolution forcing. The PRR of the TP is 32% simulated by WRF, with a higher PRR in the wet season and a lower PRR in the dry season for the river basins in the northern TP, but the opposite seasonal variation was found for the river basins in the southern TP. In addition, the different land covers over the TP are more precisely represented in the WRF model, the PRR of grassland, shrubland and sparsely vegetation is higher than that of other land cover types.