京津冀区域龙卷风灾害特征分析

基于气象报表、中国气象灾害大典、气象灾情数据库以及档案馆地方志等历史资料,查阅1956—2016年京津冀区域的龙卷风个例,按照"增强藤田级别"龙卷风强度等级分类标准,采用专家评定法对龙卷风个例进行定级,并运用时间序列、趋势分析和空间分析方法,对龙卷风的时空分布、灾害特征进行了统计分析。主要结论如下:①1956—2016年,京津冀区域共确认龙卷风个例188个,空间分布上,龙卷风发生最多的区域有2个,一是张家口坝上4县:张北、尚义、沽源、康保,二是京津冀东部地区,特别是沧州、天津、唐山、秦皇岛沿海地区是龙卷风高发区;②时间分布上,1985—1993年龙卷风发生次数最多,90年代以后呈下降趋势;③龙卷风在夏季发生次数占总数的81.9%,龙卷风主要发生时段为11:00—20:00;④对有灾情记录的122个龙卷风个例,经专家评定,EF4和EF3级各1例,EF2级14例,EF1级52例,EF0级54例。     

不同时间尺度上的热带海气耦合扰动

本文从热带地球流体运动的物理特征出发,建立了适合热带地区特点的海气耦合模式方程组并对之进行了系统的尺度分析,指出时间尺度不同的运动其受控的物理过程各异。基于这种时间尺度的差异,我们有可能将不同时间尺度的运动分开来研究。计算结果表明,去掉海洋中的波动过程,仅仅考虑与海洋表面温度场的变化相联系的扰动形式会对耦合系统及耦合扰动的性质造成很大影响。由此看来,Ｎｅｅｌｉｎ所谓的“快波极限”不是一种好的近似。     

城市中水体布局对大气环境的影响

城市下垫面状况在很大程度上决定城市大气物理环境的特征。在城市区域增加湿地等自然地表有利于城市的减温增湿,促使局地流场发生变化,改善局地微气象条件以及大气物理环境。城市规划大气物理环境多尺度数值模拟系统为城市规划大气物理环境定量评估提供了有效的模拟工具。利用该系统中的城市尺度模式模拟了水体布局为集中型和分散型,水体面积占有率分别为4%、8%、12%和16%条件下,城市大气温度、湿度、风速、城市大气扩散条件的变化及其对城市大气环境的影响,利用北京市城市水体气象观测数据,分析了水体周边和商业区、交通区温、湿度的差异,并对模式模拟结果进行了验证,揭示了城市水体布局对城市大气物理环境影响的可能机制。模拟和观测结果显示,城市水体布局会对城市微气象环境产生一定影响。无论分散型或集中型布局,城市水体面积的增加,都在一定程度上使城市气温降低、湿度增加、平均风速增大。比较而言,分散型水体布局对城市区域微气象环境的影响更为显著。     

下击暴流实例分析

通过实地灾情调查,本文提供了一个证据较为充分、说服力较强的下击暴流实例,加深了人们对下击暴流的感性认识。实践证明,在观测密度(时间和空间上)远不能满足中小尺度分析要求、探测手段受到很大限制的情况下,用实地灾情调查和地面拍照的办法进行下击暴流这类中小尺度系统的分析是可行的。     

MM5模式中不同对流参数化方案的比较试验

应用MM5中尺度模式, 在60、20和10 km模式分辨率下, 分别选用4种不同对流参数化方案 (KUO方案、GRELL方案、KAIN-FRITSCH方案和BETTS-MILLER方案, 以下简称KU、GR、KF和BM方案) 对1996年8月3~4日石家庄暴雨过程进行数值模拟试验.模拟结果的对比分析及其与观测的比较表明:主要雨带位置对参数化方案并不是十分敏感, 但随分辨率提高, 雨带分布特征的模拟更接近实况; 当分辨率提高到10 km时, 虚假的降水中心也明显增加; 模拟的暴雨中心强度随分辨率的提高而增强并随参数化方案的不同有所变化, 但均比实况偏弱.分析还发现, MM5模式的GR、KF及BM方案的次网格降水对总降水的贡献率随分辨率的提高而减小, 而KU方案的情况则呈现出不合理的缓慢增加态势.虽然4种方案下模拟的水平环流特征有较好的一致性, 但模拟的云物理特征和垂直运动特征还是存在一定差别的, 这种差别对定点、定量降水和天空状况、地面气温、湿度等要素的准确预报都会产生影响.因此, 在预报和模拟中应考虑预报和研究对象的特点来选择对流参数化方案.     

南海夏季风建立的气候特征及其机制的讨论

使用1998年南海季风试验期问高质量资料和NCEP／NCAR40年再分析资料分析了南海季风建立前后的大尺度环流特征和要素的突变及爆发过程。发现南亚高压迅速从菲律宾以东移到中南半岛北部，孟加拉湾槽加深加强，赤道印度洋西风加强并向东向北迅速扩展和传播，以及伴随的中低纬相互作用和西太平洋副高连续东撤是南海夏季风建立的大尺度特征。与此同时，亚洲低纬地区的南北温差和纬向风切变也发生相应的突变。数值试验结果表明，印度半岛地形的陆面加热作用在其东侧激发的气旋性环流对于孟加拉湾槽的加强有重要作用，并进而有利于南海夏季风先于印度夏季风爆发。     

A Large-Eddy Simulation and Lagrangian Stochastic Study of Heavy Particle Dispersion in the Convective Boundary Layer

Large-eddy simulation and Lagrangian stochastic dispersion models were used to study heavy particle dispersion in the convective boundary layer (CBL). The effects of various geostrophic winds, particle diameters, and subgrid-scale (SGS) turbulence were investigated. Results showed an obvious depression in the vertical dispersion of heavy particles in the CBL and major vertical stratification in the distribution of particle concentrations, relative to the passive dispersion. Stronger geostrophic winds tended to increase the dispersion of heavy particles in the lower CBL. The SGS turbulence, particularly near the surface, markedly influenced the dispersion of heavy particles in the CBL. For reference, simulations using passive particles were also conducted; these simulation results agreed well with results from previous convective tank experiments and numerical simulations.     

梅雨锋次天气尺度涡旋旋转风和辐散风动能收支

本文选取１９９１年７月５日２０：００－６日２０：００梅雨锋上移动性次天气尺度涡旋引起的长江中下游特大暴雨为实例。采用准拉格朗日球坐标系的旋转风和辐散风动能方程，计算得到次天气尺度涡旋发展和成熟两个阶段对流层各层旋转风动能和辐散风动能的收支特征为：在对流层高层（１００－４００ｈＰａ）两个阶段的旋转风动能源汇相同，辐散风动能源汇有异，即水平动能通量项和“摩擦”项符号相反；在中层（４００－７００ｈＰａ）     

一次华北暴雨过程的数值模拟及水汽螺旋度和水汽涡度收支应用分析

运用WRF模式对2009年8月发生在华北地区的一次暴雨过程进行了数值模拟,按照性质的不同对模拟降水进行了研究,还进行了湿度场试验,最后利用模式输出结果对水汽螺旋度和水汽涡度收支进行了诊断分析。结果表明,数值模式比较合理地再现了本次暴雨天气过程。显式降水在模拟的总降水量中占了很大的比重,但是在暴雨爆发初期,积云降水起了重要作用。对流层中层的水汽饱和程度对模拟降水性质及降水量大小有重要影响,显式降水一般发生在空气饱和程度较高的区域,而位势不稳定则是诱发积云降水的主要原因。对流层中低层水汽螺旋度的强度变化在一定程度上代表了降水系统的强弱变化,其高值区与强降水落区在出现的时间和空间上都存在较好的一致性。水汽涡度收支对于水汽涡度及水汽螺旋度的变化具有很好的指示意义,可以作为预报降水的一个动力指标。     

西安市近50年来气候变化多时间尺度分析

利用Ｍｏｒｌｅｔ小波变换法分析了西安市近５０年月平均气温距平和月降水量距平变化的多层次时间尺度结构，发现西安市气候变化除１年的自然周期变化和２０－４０年尺度范围的周期变化信号在全时间域中都强小，其它时间尺度的周期变化在时间域中分布很不均匀，具有很强的局部化特征，西安市月平均气温距平变化主要表现为随机振荡，无特征尺度，而月降水量距平变化则有显著的４～５月的时间尺度，西安市气候变化受地理条件的影响较大