中国西北夏季降水特征及其异常研究

本文利用中国西北五省（区）90个测站，1960～1990历年6～8月降水量资料，采用EOF、REOF、波谱分析及大气环流模式，对夏季降水量的空间异常特征、时间变化规律以及降水异常的主要成因进行了诊断研究和数值试验。结果表明:未旋转的前3个载荷向量场可以较好地反映西北夏季降水整体异常结构，即全区一致的多雨或少雨型；东西相反变化的东多（少）西少（多）型；南北相反变化的南多（少）北少（多）型。旋转后的前6个载荷向量可较好地代表西北夏季降水的6个主要异常敏感区:青藏高原东侧区、渭水流域区、青海高原区、北疆区、沙漠盆地区和河西走廊区。旋转主分量和代表站资料反映出近30～60年中，西北地区最干旱的时段在60至70年代。80年代至90年代初，除沙漠盆地外，各区程度不同地呈现出降水增加趋势。当初夏（6月）青藏高原下垫面感热异常偏强时，有利于同期西北大部地区降水偏多，而使7～8月西北西部、北部降水偏少；东部、南部降水偏多。利用IAP 2-L AGCM数值试验表明，在夏季青藏高原下垫面感热大面积异常增强时，由于西太平洋副热带高压脊明显西伸，江淮处于副高西伸脊控制下，冷暖气流在长江和黄河上游交绥，有利于中国西北东南部降水偏多，多雨区在青海东南、甘肃南部及陕西东部。少雨中心区在西北地区西部。     

“00.7”北京特大暴雨模拟中气象资料同化作用的评估

针对2000年7月4～5日北京地区的一次特大暴雨过程(24 h降水量达240 mm),文中利用MM5/WRF三维变分系统和MM5非静力模式,对此次特大暴雨过程中的各种气象监测资料(地基GPS大气柱水汽含量、常规探空、高空测风、地面常规观测和地面自动气象站)的同化作用通过观测系统数值试验进行了评估.结果表明与传统的客观分析方案相比较,MM5/WRF三维变分同化系统可直接引入非常规地基GPS大气柱水汽含量监测资料,提供更好的大气初始分析场.在三维变分同化方案下,各种大气监测资料均对改进此次特大暴雨模拟有不同程度的贡献,其中,常规探空和高空测风监测资料对改进预报结果的影响最大,地面常规观测和地面自动气象站观测资料作用次之,地基GPS大气柱水汽含量资料在与其他大气监测资料相互优势互补后,可很好地改善模式大气的分析质量,通过三维变分同化技术在区域数值天气预报模式初始场中引入地基GPS大气水汽监测网资料,使此次强降水个例的6 h和24 h测站降水预报的TS评分值在1,5,10和20 mm预报检验阈值下分别提高了1%～8%.研究结果对利用三维变分数值系统,评估气象监测网资料在改进高影响天气事件预报中的作用有借鉴意义.     

一次梅雨锋结构及锋区强度对锋面结构影响的数值模拟

利用中尺度模式MM5对1999年6月下旬发生在长江中下游地区的一次锋上西南低涡发展的梅雨锋暴雨过程进行了研究。通过敏感性试验, 探讨了低涡对锋强、 锋生的敏感性, 锋生、 锋消与低涡发展演变的时间空间上的联系等问题\.结果表明, 低涡对中层锋面强度的变化敏感, 中层锋强发生改变会导致整层涡度发生同位相的变化。中层系统对梅雨锋气旋的发展起主要作用, 中层锋面对低涡发展的影响比边界层锋更关键。中层锋面强度改变会激发出中低层的垂直次级环流, 低层的辐合上升运动发生改变, 最终影响到低涡强度的发展。敏感性试验证明, 锋面强度变化对低涡发展造成的影响有超前性, 中层锋面先发生变化, 6 h左右以后低涡强度发生改变。锋区强度和低涡强度发生变化的地理位置基本在同一经度上, 锋强变化的位置在涡强变化位置的北面。     

副高北进过程的个例数值研究

就一次出梅时西太平洋副热带高压北进过程,用数值试验的方法,对副高北进的原因进行了分析研究,重点分析了非绝热过程在副高北进过程中所起的作用。结果表明:1）对应出梅时的环流形势,大气内部的动力调整过程具有使副高增强北进的趋势,是副高北进的主导因子。2）在3～5天时间尺度上,非绝热过程的作用不可忽视,其总效应使副高减弱。就各非绝热因子而言,净辐射过程的总效应使副高减弱,不利副高北进;降水凝结潜热释放有利副高的维持和增强,有利副高北进。就地区而言,南亚季风区加热具有同副高南侧热带辐合带加热相同的作用,正的加热增强有利副高增强北进。     

A Closure Study of Aerosol Hygroscopic Growth Factor during the 2006 Pearl River Delta Campaign

Measurements of aerosol physical, chemical and optical parameters were carried out in Guangzhou, China from 1 July to 31 July 2006 during the Pearl River Delta Campaign. The dry aerosol scattering coefficient was measured using an integrating nephelometer and the aerosol scattering coefficient for wet conditions was determined by subtracting the sum of the aerosol absorption coefficient, gas scattering coefficient and gas absorption coefficient from the atmospheric extinction coefficient. Following this, the aerosol hygroscopic growth factor, f(RH), was calculated as the ratio of wet and dry aerosol scattering coefficients. Measurements of size-resolved chemical composition, relative humidity (RH), and published functional relationships between particle chemical composition and water uptake were likewise used to find the aerosol scattering coefficients in wet and dry conditions using Mie theory for internally- or externally-mixed particle species [(NH₄)₂SO₄, NH₄NO₃, NaCl, POM, EC and residue]. Closure was obtained by comparing the measured f(RH) values from the nephelometer and other in situ optical instruments with those computed from chemical composition and thermodynamics. Results show that the model can represent the observed f(RH) and is appropriate for use as a component in other higher-order models.     

苏通大桥桥位江面风速的数值试验

用WRF中尺度模式对苏通大桥桥位江面的风速进行了数值模拟。在修改了模式自带的静态地形数据后模拟效果较修改前有所改善。并发现在对天气系统有较准确模拟的情况下模式对桥位江面最大风速的模拟也较为精确,反之结果相差较多。挑选了其中两个个例并使用修改过静态地形数据的模式分别对地形和一些物理方案作敏感性试验,发现各种因素对模拟结果都有着不同程度的影响,起决定性作用的是水陆分布;在没有强对流天气系统的情况下各种微物理参数化方案对模拟结果均不产生明显影响;模拟时需加入长短波辐射参数化和边界层参数化方案,并且其中YSU边界层参数化方案的模拟结果最为理想。在缺乏江面风观测数据的时段里模式对江面风速的模拟结果具有一定的参考价值。     

WRF模式三维变分中背景误差协方差估计

利用WRF模式2008年5-10月逐日预报结果,通过NMC方法进行背景误差协方差(B)估计.给出其结构特征,进行单点数值试验,并利用不同B进行1个月的数值模拟试验,检验模拟降水效果.结果表明:通过单点数值试验验证估算的B结构合理.不同的B,资料同化过程差别较大,应用重新统计的B,同化效率更高,目标函数收敛更稳定.模式模...     

汛期西南涡暴雨的数值模拟研究

利用西南区域数值预报模式系统SWCWARMS,结合全国汛期高空加密观测资料,对2013年6月29—30日的一次西南涡暴雨过程进行数值模拟和敏感性试验。结果表明,与控制试验相比,同化试验模拟的降雨与实况更为接近,并成功模拟出四川东部的强降雨中心,对于西南涡的模拟,同化试验西南涡出现时间更早,强度更强。并且,通过两组试验初值差异对比发现,同化试验初值在四川盆地对流层中低层表现出更强的低压,更强的涡度以及更强的旋转风扰动,四川盆地西部边坡也存在更强的上升气流,这都有利于西南涡的发生、发展。另外,同化汛期高空加密观测资料对强降雨中心单站的预报改进也较明显。因此,加强汛期加密气象观测,有利于揭示西南涡的发生、发展及其降雨天气影响,也有助于提升数值预报业务技术水平。