2006年超级台风“桑美”强度与结构变化的数值模拟研究

使用一个高分辨率、非静力数值模式WRF模式对2006年超级台风Saomei强度和结构进行了数值模拟研究.首先,评估了Makin的粗糙度长度公式对台风Saomei强度和结构变化的影响,结果表明,采用新参数后,使得模拟的台风强度变化与实况最佳路径资料的强度变化更一致,对超级台风Saomei强度预报有改进;但对台风路径的影响不大.通过QuikSCAT、雷达和TRMM非常规资料的验证,进一步表明模拟的台风Saomei的结构与实况很接近,可以再现台风内核区域的部分"双眼墙"和"Annular"结构.其次,通过对台风Saomei边界层过程模拟的改进,表明在平均风速大于40 m/s时边界层各物理量明显改善,使得模式最大强度比传统的简单外推插值方案有显著改进,特别是在台风最强阶段,当台风Saomei眼墙区域的海表面拖曳系数C_d的相对变小,使得其眼墙区域的平均切向风速、径向风速、垂直风速、温度距平、涡旋动能和绝对角动量等物理量均有增强.表明台风Saomei眼墙氏域(20-40 km)各物理量的贡献对其强度和结构变化的影响十分重要.最后,在此基础上进一步分析模式海温和大尺度环境垂直风切变对台风Saomei强度和结构变化的可能影响,讨论了台风Saomei在其增强和消弱阶段中,大尺度环境垂直风切变对其强度变化的负反馈作用.     

珠峰绒布河谷温度垂直分布观测研究

青藏高原以其独特的动力和热力作用.影响着东亚地区乃至全球的天气、气候和环境变化过程.高原山区陡峭的地形和多样的地表状态带来了复杂的局地环流系统和边界层特征.为研究青藏高原大型山地局地环流系统,2007年5～6月中国科学院大气物理研究所和中国科学院青藏高原研究所共同在珠峰北坡绒布河谷组织实施了喜马拉雅山北坡地区地面大气与对流层大气交换研究(HEST2007)强化观测实验,对该地区的局地环流以及辐射和热力状况进行观测.本文采用该实验观测资料,对LAP-3000风温廓线仪获得的声学虚温资料进行反演,并对该地区温度垂直分布和日变化进行了初步分析.研究表明,声学虚温与真实温度之间存在明显的差异,通过反演计算可以有效地减小两者间的差异,绒布河谷清晨和下午大气垂直分布存在明显不同.     

黑河地区行星边界层大气的气候分析

分析指出:气温和比湿的季节变化基本上呈峰谷相当波型;各月气温和比湿的直减率分别小于和略大于自由大气的直减率。整层各月为准无辐散和弱有旋的西北气流,风速的季节变化在近地层也呈谷峰相当波型,其振幅随高度迅速增强,但位相恰与温、湿波型相反。张掖单站分时次的月平均资料分析表明,风向、风速和层结稳定度都有明显的气候日变化;当考虑湿度层结时,夏季7月19时的平均层结是真潜不稳定,其余季节和时次仍为稳定层结。扩展域边界层月平均温、湿、风场的分析指出,黑河地区近地层在1、4、10月基本上位在平浅温度槽区,而7月却处在纬向水平温度梯度矢端;该区比湿7月相对最高,而其余各月很低;全域近地层流场仅7月稍复杂点,黑河试验区位于弱辐合流场中,其余月份黑河地区边界层平均基本上为平直西北气流所控制。     

西北太平洋台风“海棠”结构的GPS下投式探空仪观测分析

以0505号强台风“海棠”为例,利用“侵台台风之飞机侦察及下投式探空仪观测实验”(Dropsonde Observations for Typhoon Surveillance near the Taiwan Region,DOTSTAR)提供的高垂直分辨率GPS下投式探空仪(Dropsonde)观测资料,研究和比较了...     

The Vertical Transport of Air Pollutants by Convective Clouds. Part I: A Non-Reactive Cloud Transport Model

A convective cloud transport model, without chemical processes, is developed by joining a set of concentration conservative equations into a two-dimensional, slab-symmetric and fully elastic numerical cloud model, and a numerical experiment is completed to simulate the vertical transport of ground-borne, inert gaseous pollutant by deepthunderstorm. The simulation shows that deep convective storm can very effectively transport high concentrated pollutant gas from PBL upward to the upper troposphere in 30 to 40 minutes, where the pollutant spreads laterally outward with strong anvil outflow, forming an extensive high concentration area. Meanwhile, relatively low concentration areas are formed in PBL both below and beside the cloud, mainly caused by dynamic pumping effect and sub-cloud downdraft flow. About 80% of the pollutant gas transported to the upper troposphere is from the layer below 1.5 km AGL (above ground level).     

多普勒雷达对华北春季强降水过程的动力学诊断

主要应用多普勒雷达基数据资料,结合天气图实况物理量场,对2004年4月25日出现在华北区域的一次大范围较强降雨过程进行了分析。应用MGS法改进的EVAD技术,计算出垂直高度层的平均散度和平均垂直速度,初步分析了此次降水过程的动力学特征。发现由雷达数据计算出的散度和垂直速度与天气图吻合得非常好,而且降水的雨强和雷达探测范围内各高度层的辐合、辐散有比较密切的关系,这为预报降雨生消以及有效地实施人工增雨作业提供了一定的理论依据。     

青藏高原东南部MCC的地域特点分析

青藏高原东南部是一个对流天气频繁发生的地区。在该地区生成发展的MCC不仅给当地造成大范围的雷电和强降水天气,还对长江中下游地区的天气产生明显的影响。文中通过对2001~2002年6~9月发生在该地区的16个MCC个例的分析,得出其具有明显的地域特点:(1)MCC最易发生在100°E附近的横断山脉地区和105°E附近的成都平原地区,且后者多于前者;(2)它们都具有生命史短,水平尺度较小和生消变化快的特点,但东部型生消时间晚,降水量大;西部型生消时间早,降水量小;(3)东部型和西部型MCC发生前的环流背景和成熟阶段的垂直结构也有明显不同。东部型MCC在形成前中低层有明显的水汽输送,在成熟阶段中低层有较强的正涡度环流,有较弱的垂直风切变,具有较为典型的MCC特征;而西部型MCC在形成前中低层水汽输送不明显,成熟阶段的正涡度环流不强,处于较强高空急流的正下方,具有与强风暴相类似的一些特征。     

北京“7.21”特大暴雨环流形势极端性客观分析

2012年7月21日(简称“7.21”),北京发生了自1951年以来最强的暴雨事件。利用倾斜旋转T模态主成分分析法和美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心再分析资料,探讨了北京“7.21”特大暴雨的大尺度环流形势的极端性。结果表明,北京“7.21”暴雨日所属的大尺度环流型在1951—2012年夏季出现的频率为10.9%,而在“7.21”同类环流型中暴雨出现的概率为4.51%。和同类暴雨日平均场相比,“7.21”暴雨日当天西太平洋副热带高压西伸更强,北京地区对流层低空急流更强,并伴随环境大气中极端充沛的可降水量和较大的风垂直切变。在“7.21”同类环流型下的621 d中,“7.21”暴雨日北京南侧的低空急流排在第54位,北京局地风垂直切变排在第209位,可降水量排在第8位,显示出其在低空急流和可降水量上的极端性。1951—2012年夏季,具有“7.21”暴雨日同类环流形势、且925 hPa低空急流和可降水量均达到或超过“7.21”暴雨日值的个例有3次,相当于每21年发生一次。     

青藏高原纳木错湖区大气边界层结构分析

利用2007年8月8~19日期间系留气球低探空和GPS无线电探空资料,分析了纳木错湖区大气边界层高度、风、温、湿等要素的垂直结构。结果表明:纳木错湖的冷湖效应推迟了边界层湍流混合及对流边界层出现的时间,边界层高度日变化非常明显,对流边界层高度最高可达1750 m;在晴天条件下,边界层内湖陆风日变化非常明显,湖陆风控制范围常超过边界层高度,可达对流层中部;边界层内比湿变化呈V型变化,白天减小,夜间增大,早晨08:00出现峰值。     

土壤湿度对不规则起伏地表雷电垂直电场传播影响的研究

本文采用二维fractional Brown motion(f Bm)随机分形界面模拟不规则起伏地表,基于Longmire-Scott提出的土壤电参数等效模型(L-S模型),分析研究不规则起伏地表的土壤湿度对地闪回击垂直电场传播的影响。结果表明:(1)地表的不规则起伏程度主要会引起垂直电场峰值的衰减和上升沿时间的滞后。随着地表不规则起伏程度的增大,垂直电场峰值衰减越明显,且波形上升沿时间增长。(2)无论地表不规则程度如何,随着土壤湿度的增大,垂直电场的衰减反而减小。(3)总的来说,地表的不规则程度越大,土壤湿度越小,垂直电场的峰值衰减越大,波头上升沿时间越长。