“雅安天漏”研究 I：天气分析

雅安位于四川盆地西缘、青藏高原东麓。由于特定的地理和地形条件所致,降水特多,夏季暴雨频繁,历来素有“天漏”之称。本文基于大量的“雅安天漏”（区域暴雨）个例资料,从气候、大尺度环流、物理量合成、地形作用和中尺度系统等方面进行了研究。结果表明:“雅安天漏”是在青藏高原东坡特定的地形作用下产生的特殊降水现象,其气候特征具有显著的中尺度特点,“夜雨”显著,环境场条件和中尺度系统的物理量结构等方面,都有异于华北、华东和华南等地的暴雨。     

“2010.1.6”新疆北部特大暴雪过程中的锋面结构及降水机制

利用WRF模式对2010年1月6—7日新疆北部的暴雪过程进行了数值模拟和诊断分析。分析表明,巴尔喀什湖冷涡与新疆以北南压的冷涡横槽的结合过程,以及相应的中高层急流核传播和发展是造成此次暴雪的关键天气过程,并据此建立了暴雪过程的天气学概念模型。通过温度平流以及锋生函数的诊断表明,地形前方的中尺度辐合对于低层局地锋生有正的贡献,而与潜热释放对应的垂直运动项产生了最强的锋生。进一步通过锋面次级环流的诊断表明,低层锋生强迫的垂直运动较为重要。在地形的影响下,低层冷空气在阿勒泰山前有一定的堆积过程,中高层锋面与低层锋面将发生分裂。由地形因素造成的锋面结构变化对于对降雪的微物理过程有明显影响,6日白天的降水与在地形前爬升的暖性气流以及中高层层云降水有密切关系,但降水量相对较小;6日20时以后地形前方暖平流增强并伴有较为清楚的锋生,而分裂过山的锋面结构形成了明显的冰晶播撒-繁殖机制,降水效率有明显增加,因此在7日白天降雪明显增强。     

台风Rananim登陆期间地形对其降水和结构影响的数值模拟试验

应用非静力平衡中尺度模式MM5(V3.6),对0414号台风Rananim在登陆期间移动路径和所产生的降水进行了数值模拟研究,模式较好地再现了台风Rananim的移动路径和所产生的降水,但模拟的过程降雨量与实况值还有所偏差。多普勒雷达探测资料表明,台风Rananim登陆期间,强回波带出现在台风移动的右前方,螺旋云带中镶嵌着大量的对流云团;垂直液态水含量的高值区出现在台风中心的西北侧。作者通过在浙江、福建东部沿海一带进行有无地形的数值对比试验,着重讨论了台风登陆期间地形对台风降水、台风结构特征变化的影响。结果表明:（1）台风登陆期间, 地形的影响对台风降雨量有明显的增幅作用。由地形强迫产生的降雨量和地形走向相一致,迎风坡降雨量增加,背风坡降雨量减少,地形影响使浙江东部一带增加的平均降雨量约占该地区模拟平均总降雨量的40%左右。（2）台风登陆期间,地形的强迫作用有利于在低层台风眼的西北侧形成明显的辐合带,高层为明显的辐散区;在中尺度环流场上,地形的影响有利于台风中心西北侧低层中尺度气旋性涡旋系统的发生发展,从而激发中尺度对流云团,形成中尺度雨团,造成了台风中心南北雨区和雨量的不对称分布。（3）地形的强迫作用,可以使台风流场局部发生改变。当地形强迫产生与台风环流同向的中尺度扰动时,将使台风环流局部明显增强;当地形强迫产生与台风环流反向的中尺度扰动时,将使台风环流局部明显减弱。（4）台风登陆期间,地形的影响可以使台风靠近陆地一侧眼壁内的垂直上升速度增大,位涡明显增强,从而造成台风涡旋的增强。     

A DYNAMICAL INTERPRETATION OF THE WIND FIELD IN TROPICAL CYCLONES WITH THE CONSIDERATION OF OROGRAPHIC FACTORS

Based on the barotropic primitive equation in the polar coordinate system and the appropriate assumption, we obtained the mathematical equation of orographic forcing on unit mass air parcel. With the consideration of the frictional stress of the sea and land, supposing that parcel velocity in tropical cyclones is in linear variation and that the distribution of surface pressure is circular, a set of equations are derived, which describe the impact of orographic slope error, the central pressure error and position error of tropical cyclones on the wind field in the tropical cyclone. Typhoon Wipha (2007) is selected to verify the above interpretation method. The results show that the orographic slope, the frictional coefficient, the intensity and position of the cyclone are the important factors which have great influence on the interpretation of wind information about tropical cyclones. The dynamic interpretation method gives very good results, especially for the coastal area. It is applicable to improving the forecasts of the wind field in tropical cyclones.     

天山地形对新疆强降水天气影响的数值模拟研究

2009年5月24日夜间~26日夜间,新疆地区自西向东出现了明显的降水、大风、降温天气过程。为研究此次天气过程中天山地形的作用,本文用WRFV3.1模式对其进行了数值模拟,并通过改变天山山脉的地形高度设计了一组敏感性试验没,分析了天山地形对此次强天气过程中大风和降温的影响作用。结果表明,（1）天山山脉的地形作用是此次强降水天气过程在天山山区形成暴雨的主要原因之一;随着地形的升高,雨带在天山迎风坡一侧的带状分布特征越明显,迎风坡一侧的降水量极值越大;地形的抬升作用对暴雨在山脉迎风坡一侧的降雨量有明显的增幅作用,对其雨带分布也有显著影响;（2）天山山脉对5﹒25强降水天气过程中的西南暖湿气流有明显的分流与阻挡作用。天山山脉将西南暖湿气流分为南北两支,使北支的水汽混合比极大值减小,湿区范围增大;使南支的水汽混合比极大值增大,湿区范围增大。（3）天山山脉的地形抬升作用为5﹒25强降水过程在天山山区发生暴雨天气创造了水汽的垂直上升运动条件,对昆仑山北坡暖湿气流的垂直上升运动的也有一定的贡献作用。     

克拉玛依山区人工增水效果的再评价

利用１９８４～１９９５年１２年的资料,仍以年径流量作统计参量,对在新疆克拉玛依油田主要供水源的白杨河上游进行的山区人工增水效果做了重新评价。结果表明,在人工增水期间,白杨河年径流量在α＝０．０２５的显著性水平上增长,其中９０％概率的相对增率为１１．６％。     

Evaluating and Improving Wind Forecasts over South China: The Role of Orographic Parameterization in the GRAPES Model

Unresolved small-scale orographic(SSO) drags are parameterized in a regional model based on the Global/Regional Assimilation and Prediction System for the Tropical Mesoscale Model(GRAPES TMM). The SSO drags are represented by adding a sink term in the momentum equations. The maximum height of the mountain within the grid box is adopted in the SSO parameterization(SSOP) scheme as compensation for the drag. The effects of the unresolved topography are parameterized as the feedbacks to the momentum tendencies on the first model level in planetary boundary layer(PBL)parameterization. The SSOP scheme has been implemented and coupled with the PBL parameterization scheme within the model physics package. A monthly simulation is designed to examine the performance of the SSOP scheme over the complex terrain areas located in the southwest of Guangdong. The verification results show that the surface wind speed bias has been much alleviated by adopting the SSOP scheme, in addition to reduction of the wind bias in the lower troposphere. The target verification over Xinyi shows that the simulations with the SSOP scheme provide improved wind estimation over the complex regions in the southwest of Guangdong.     

五台山区地形雨减少对水资源量的影响

海河流域水资源量减少的原因倍受关注,以五台山地区为例分析地形雨减少对水资源量的影响,分析五台山站与山下周边的5个站点年降水量之比——地形强化因子(R_o)的减少趋势以揭示地形雨的减少;并利用水热耦合平衡方程定量评估地形雨减少对该地区水资源量的影响。结果表明,近50年间R_o减少了0.53(27%),即地形雨大幅度减少;导致南庄水文站控制的五台山地区天然年径流量减少了1.9亿m3/a,占径流总减少量的70%,为多年平均年径流量的26%。中国很多地区的降水观测站网都缺少位于山上的雨量站,难以估计山区地形雨的减少,导致根据降水进行径流计算时,会低估水资源的减少量。