高分辨率WRF三维变分同化在北京地区降水预报中的应用

为迎接2008年北京奥运会,改进北京地区的天气预报,建立了一个基于三重嵌套区域(27/9/3 km)的WRF三维变分同化(WRFVar)和WRF模式的高分辨率快速更新循环同化预报(Rapid-Up-date Cycle)系统,并针对2006年8月1日发生在北京地区的强对流天气进行了一系列数值试验,结果表明:高分辨率的快速更新循环系统很好地预报出了此次强降水过程;在WRF三维变分同化里调节背景场误差和观测误差,提高了降水预报的效果;插值得出的3 km背景场误差可以作为一个合理的近似在3 km分辨率的WRFVar中使用,用户可以不必积累高分辨率的预报场去计算背景场误差,从而节省大量计算资源。3 h频次的RUC已经能满足预报要求,更高频次(1 h)的RUC并没有导致预报的进一步提高。     

北京“623”大暴雨的强降水超级单体特征和成因研究

本文利用雷达、加密地面自动站等高时空分辨率的观测资料,结合NCEP 1°×1°再分析资料、常规观测等资料,对2011年6月23日发生在北京城区的极端强降水事件开展了细致的观测和诊断分析。结果表明,这次极端强降水事件,主要是由向东南移动的东北—西南走向的飑线右端的强降水超级单体（High Precipitation Supercell,简称HPS）造成的,这是目前已有文献记载的中国发生纬度最高的HPS。HPS在移动方向的右后侧和右前侧均有明显的“V”型入流,这不同于已有HPS模型,表明中、低层干冷空气和低层暖湿气流特征显著。在环境条件方面,存在对流层低层逆温层,其能量存储盖作用使得雷暴具有爆发性增强的潜势,但该逆温层是在08:00～14:00（北京时,下同）的6小时内形成的,对业务预报极具挑战性。相对其他大气层结热动力参数, 风暴相对螺旋度和粗理查逊数在14:00较08:00显著增大,对HPS的发生具有一定指示作用。高空偏西风急流和低层偏东风活动显著,使得北京地区的水平风垂直切变增强,形成上干下湿的对流不稳定以及次级环流圈。高空急流造成强烈的相当位温差动平流,促进对流不稳定度发展加强。结合复杂地形作用,在北京西部100 m地形高度线附近形成显著的平原暖湿空气与山地干冷空气的干湿分界线以及风场辐合线。水汽供应主要源自低层偏东风和本地水汽积累。当飑线从西北方向侵入北京并向东南方向移动时,在北部山区,由于条件不足,雷暴没有显著发展加强;然而,在西部山区,在湖面、城市热岛、低层偏东风、冷池出流共同作用下,加之其他有利的环境条件,飑线右端雷暴强烈发展加强,特别是当经过100 m地形高度线附近时发展成为HPS,进而造成石景山区模式口站的大暴雨中心。     

南亚高压强度的年代际变化及可能原因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和NOAA ERSST海温资料,对夏季南亚高压的年代际变化特征及其可能机制进行了分析。结果表明,南亚高压由弱到强的年代际转折发生在1970年代末,或者说南亚高压强度在1978年前后发生了年代际突变。对南亚高压偏弱和偏强两个阶段的对比分析表明,大气环流(包括风场、温度场和垂直运动场等)的异常形势和特征显著不同,几乎是相反的。夏季地表潜热通量异常的分析说明,夏季高原(特别是高原西北部)的地表热通量异常对南亚高压强度的年代际变化有重要影响;相对而言,地表感热通量异常可能对南亚高压强度的年代际变化起更重要作用。夏季热带印度洋海温的全区一致型模态在1970年代末也发生了明显的年代际变化,与南亚高压强度的年代际异常有很好的一致性,表明夏季热带印度洋海温一致型模态异常对南亚高压年代际变化有影响。      

江西2003年夏季罕见高温气候特征及成因分析

对江西省2003年夏季罕见高温干旱的强度、气候历史地位、500hPa环流形势特征和海温特征等进行了分析。结果表明,2003年夏季高温强度在多项指标上均排建国以来第一位;在500hPa环流形势上具有特殊的分布特征;在前期环流形势场和海温场上具有一些前兆特征,有较好的预报意义。     

旋转扰动流体中壁面湍流不稳定及其拟序结构研究Ⅱ：数值模式

对第一部分的实验结果进行了讨论,指出局地最大、最小涡度的存在与所谓的正压不稳定和大气中经常观测到的滚动涡有关。速度廓线中的拐点和涡度极大值点对应不稳定发展的位置。另外,为了改进湍流的模拟,根据“准正则”近似,发展了一个三阶闭合模式。这个模型已被证明可以描述与湍流过程有关的流体动力学变量的趋势。     

2008年北京奥运会沈阳极端天气事件气候背景分析

利用1951～2005年沈阳7月下旬至9月上旬的日最高气温、降水量、风和天气现象等观测资料,分别以旬为单位统计了高温、暴雨、大风、大雾和雷暴等对体育竞赛影响较大的极端天气气候事件发生的概率及分布特点,以期为2008年北京奥运会足球沈阳分赛场的足球小组赛提供气候背景服务信息。结果表明:7月下旬至9月上旬,沈阳易出现高温、暴雨、大风和雷暴等不利天气,对举办足球比赛等赛事将会产生不利影响;相对而言,8月中旬至9月上旬期间,这些不利天气发生的概率较小,对举办足球比赛等赛事较为有利。     

INTERDECADAL VARIATION OF THE INTENSITY OF SOUTH ASIAN HIGH

The characteristics and possible physical mechanism of interdecadal variation of the intensity of the South Asian High (SAH) in summer are analyzed using the NCEP/NCAR reanalysis data and NOAA extended reconstructed sea surface temperature (SST) data. The results indicate that a remarkable interdecadal transition occurred in the late 1970s that increased the intensity of SAH, or, an abrupt climate change was around 1978. A comparative analysis between the weak and strong period of the SAH intensity shows that the related anomalous patterns of the atmospheric circulation (including wind field, air temperature field and vertical velocity field) are nearly opposite to each other. The surface latent heat flux anomalies over the plateau (especially in the northwest of the plateau) in summer exert great influence on the interdecadal variation of the SAH intensity and the surface sensible heat flux anomalies play a more important role. Consistent with the interdecadal variation of the SAH intensity, the monopole mode of the tropical Indian Ocean SST in summer also experienced a low to high transition in the late 1970s. To some extent, this can reveal the impact of the anomalous monopole mode of the tropical Indian Ocean SST in summer on interdecadal variation of the SAH.     

海冰非均匀条件下大气环流模式和海洋环流模式耦合的实现

通过采用一种较好地考虑了海气通量交换对下垫面特征非线性依赖的通量计算方案,利用较成熟的逐日通量距平耦合方案实现了次网格尺度海冰非均匀条件下一个全球大气环流模式和一个全球海洋环流模式在高纬地区的耦合,并完成了一个50年的长期积分。模拟结果表明,通量计算方案中水道的作用是合理的,耦合模式能较好地模拟出北半球高纬海冰的主要地理分布特征,但夏季北冰洋内部靠近欧亚大陆部分边缘海区海冰密集度偏大。     

Raman spectroscopic study of K-lingunite at various pressures and temperatures

K-lingunite is a high-pressure modification of K-feldspar that possesses the tetragonal hollandite structure. Variations of the Raman spectra of K-lingunite were studied up to ~31.5 GPa at room temperature, and in the range 79–823 K at atmospheric pressure. The Raman frequencies of all bands were observed to increase with increasing pressure, and decrease with increasing temperature for K-lingunite. This behavior is in line with those observed for most of other materials. New sharp Raman bands appear at pressures greater than 13–15 GPa, suggesting a phase transition in K-lingunite with increasing pressure. The transition is reversible when pressure was released. The appearance of these new Raman bands may correspond to the phase transition revealed earlier at around 20 GPa by X-ray diffraction studies. Instead of transforming back to its stable minerals, such as orthoclase, microcline or sanidine, K-lingunite became amorphous in the temperature range 803–823 K at atmospheric pressure.     

The effect of anatase, rutile and sodium titanate on the dissolution of boehmite and gibbsite at 90 °C

Industrial plants that refine bauxite to alumina using the high temperature process have always held the belief that anatase was detrimental to the extraction of boehmite while rutile was not. This study shows that this effect is real and that it is observable at temperatures as low as 90 °C. The extraction of gibbsite is shown to be unaffected which leads us to believe that the kinetics of both the Ti-bearing mineral and the Al-bearing mineral is important in this phenomenon. In addition, it is shown that not only is the presence of anatase an issue in boehmite extraction but so too is the presence of sodium titanate. Rutile was found to have the least impact of the three mineral phases.