大气凝结水汽汇、凝结潜热作用与积云对流参数化

从引入包含质量(水汽)源、汇的连续方程出发,重新推导出大尺度凝结降水和积云对流凝结降水之水汽汇起作用的热力学方程,从而重新给出气压、气温预报方程及地面气压与高空位势高度预报方程。发现,在此基础上,才能实现凝结3个作用:气块水汽质量流失与气压降低;气块虚温降低;加热气块;和通过大气运动方程,实现大气凝结潜热“热机”作功。这时,对于预报气压、气温场,积云对流参数化方案中的参数在凝结3个作用中保持一致。否则,通过积云对流参数化方案,虽可以近似实现对于预报气压和气温场的凝结3个作用,但不可能调好参数的降水物理特性及其时空分布特征。且对于静力模式预报地面气压和高空位势高度场,不可能实现上述的第一凝结作用。最后表明,当模式分辨率提高到只用降水显式方案、不再用积云对流参数化方案后,则必须引入包含水汽源、汇的连续方程。因在热带海洋面上的水蒸发过程,水汽进入大气将改变地面气压场,且蒸发潜热可分为内潜热(水汽内能)和外潜热(水汽压力能),内潜热立即成为大气热能的一部分,而外潜热直接对大气层作功,使得大气位能增加。文中研究了大气中的大尺度凝结降水和积云对流凝结降水对气压场与位势高度场的影响。一般积云对流参数化方案都已考虑内潜热对大气的加热作用,但还须考虑因凝结与降水造成地面气压场及高空位势高度场的变化,后者应是外潜热作用的结果。在上述研究过程中,必须引入考虑凝结作用的连续方程,且最终可以改变有降水(包括大尺度凝结降水和积云对流凝结降水)发生时的数值预报模式动力框架。     

滨州沿海蒸发量与海盐产量的关系研究

海盐生产主要依靠自然蒸发,蒸发量预报对海盐生产有重要的指导作用。通过对1993—2007年滨州沿海蒸发量和海盐产量的分析,海盐产量的时间分布特征与净蒸发量基本一致,净蒸发量是影响海盐生产的决定性因素。分析蒸发量与气象要素之间的关系,分月建立了逐步回归方程,经检验可作为蒸发量的一种客观预报方法。     

FURTHER STUDY ON THE PROPERTIES OF OPERATORS OF ATMOSPHERIC EQUATIONS AND THE EXISTENCE OF ATTRACTOR

The equivalent operator equation is derived from the full primitive nonlinear equations of theatmospheric motion and the properties and physical senses of the operators are studied.In theinfinite dimensional Hilbert space,the global asymptotic behavior of the atmosphere system withthe non-stationary external forcing is studied under the assumption of the bounded externalforcing.The existence theorems of the global absorbing set and the global attractor are obtained.Thus,the conclusions deduced from the large-scale atmosphere(Li and Chou 1996 a;1996 b)areextended to the general atmosphere.     

THE RELATIONSHIP BETWEEN HORIZONTAL VORTICITY INDUCED BY VERTICAL SHEAR AND VERTICAL MOTION DURING A SQUALL LINE PROCESS

The horizontal vorticity equation used in this study was obtained using the equations of motion in the pressure coordinate system without considering friction, to reveal its relationship with vertical shear. By diagnostically analyzing each term in the horizontal vorticity equation during a squall line process that occurred on 19 June 2010, we found that the non-thermal wind term had a negative contribution to the local change of upward movement in the low-level atmosphere, and that its impact changed gradually from negative to positive with altitude, which could influence upward movement in the mid- and upper-level atmosphere greatly. The contribution of upward vertical transport to vertical movement was the largest in the low-level atmosphere, but had negative contribution to the upper-level atmosphere. These features were most evident in the development stage of the squall line. Based on analysis of convection cells along a squall line, we found that in the process of cell development diabatic heating caused the subsidence of constant potential temperature surface and non- geostrophic motion, which then triggered strong convergence of horizontal acceleration in the mid-level atmosphere and divergence of horizontal acceleration in the upper-level atmosphere. These changes of horizontal wind field could cause a counterclockwise increment of the horizontal vorticity around the warm cell, which then generated an increase of upward movement. This was the main reason why the non-thermal wind term had the largest contribution to the strengthening of upward movement in the mid- and upper-level atmosphere. The vertical transport of large value of horizontal vorticity was the key to trigger convection in this squall line process.     

一类双曲-抛物型方程的广义解

讨论了一类奇摄动双曲-抛物型方程广义初边值问题,在适当的条件下,用Galerkin方法研究了广义解的存在性、唯一性,同时得到了解的渐近估计式。     

湿斜压大气中暴雨中尺度系统发展的一种可能机制

根据暴雨中尺度系统发生时的大气运动特征,在绝热、无摩擦条件下,从湿斜压原始方程出发,考虑大气运动的涡度及散度演化不仅受动力场的制约,而且还受到热力场的约束,采用不同于传统研究涡度及散度方程的分析方法,导出了新形式的涡度及散度方程。在此基础上,分析了湿斜压大气中对流层中低层气流旋转与辐合持续增长的动力特征,初步揭示了湿斜压大气中暴雨中尺度系统发展的动力机制。     

基于普通数码立体影像的同名核线搜索方法

普通相机拍摄的像片越来越成为近景摄影测量的主要数据来源,针对普通相机内方位元素不固定、图像畸变较大的问题,论文提出了先对立体影像进行内方位元素(x0、y0)和畸变系数k1改正、再建立核线影像的操作流程,推导了相关的数学模型,根据实例验证,得到了很好的效果。     

一种优化的频率域三维声波有限差分模拟方法

为提高频率域有限差分（FD,finite-difference）正演模拟技术的计算精度和效率,基于旋转坐标系统的优化差分格式被广泛应用,但是只应用于正方形网格的情况.基于平均导数法（ADM）的优化差分格式,应用于正方形和长方形网格模拟.这些频率域有限差分算子,各自具有不同的差分格式和对应的优化系数求解表达式.本文基于三维声波方程发展了一种新的优化方法,只要给定FD模板形式,可直接构造频散方程,求取FD模板上各节点的优化系数.此方法的优点在于频率域FD算子的优化系数对应各个节点,可扩展优化其他格式.运用此优化方法,计算得到了不同空间采样间距比情况下27点和7点格式的优化系数.数值实验表明,优化27点格式与ADM 27点格式具有相同的精度,优化7点格式比经典的7点格式具有更小的数值频散.     

不同气候情景下华北平原蒸发与径流时空变化分析

基于中国气象局国家气候中心生成的IPCC第四次评估报告中23种气候模式的情景集成数据,采用Schreiber公式和Thornthwaite方法计算实际蒸发和径流,分析了2001-2060年SRES A1B、A2和 B1这3种情景下,华北平原气温、降水、蒸发与径流的时空变化。结果表明：未来华北平原气温呈升高趋势,且冬半年升温幅度大于夏半年;降水亦呈增加趋势,而冬半年降水增加幅度小于夏半年;与此相应,华北平原蒸发和年径流呈增加趋势,增幅和空间差异随时间推移而增大,到2041-2060年蒸发将上升7.1%～9.4%,径流将增加8.7%～10.7%。     

祁连山林区大气降水特征与森林对降水的截留作用

通过对连山寺大隆林区定位站1975－2000年的降水特征与森林对降水的再分配分析，建立了祁连山大隆林区降水与温度，降水与湿度，林冠截留的关系式。该区多年平均降水量为433.5mm，年变幅在326.4-539.7mm;降水量最大出现在夏季，占全年降水量的65．70％；海拔高度每升高100m，年了量平均递增4．55％，林区温度和湿度均与降水有较好的拟合关系。青海云杉林与祁连圆柏林林冠对大气降水的平均截留率分别为37．5％，31．7％，灌木林的截留率平均高达66．5％。青海云杉林林冠层平均截留率随着降雨量的增大逐渐减小，当降雨量为18.67mm时，林冠截留量达到最大，为14.72mm；青海云杉树干径流量占降水量的0．51％，当降雨量超过12.0mm时，才开始产生树干径流。青海云杉林枯枝落叶层对降雨的截留量随降雨量级增加而增大，截留率则随降雨量减小而增大，枯枝落叶层所具有的截留降雨和调蓄降雨作用使祁连山林区基本不发生地表径流。分析结果表明，祁连山林区对水源涵养和水流出山的时间调控有重要意义。