新疆天山南麓一次冰雹天气成因分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°的6h再分析资料和地面加密自动气象观测资料,分析了2010年5月15日发生在新疆沙雅县境内的一次强冰雹天气。分析显示,巴尔喀什湖低槽、冰雹区上游的中尺度切变线是冰雹天气的直接影响系统,其水汽源于塔里木盆地西部和中部地区,水汽在低层集中和输送,冰雹区上空的辐合上升运动为冰雹出现提供了水汽和动力条件,强冰雹产生在地面高能区附近,冰雹发生前低层和整层大气存在不稳定能量。此次强冰雹过程中对应地面上有中尺度低压、中尺度辐合线和中尺度涡旋,强冰雹是由γ中尺度对流单体产生的,中尺度辐合线维持5h,中尺度涡旋维持3h,γ中尺度对流单体的生命史为30min左右。     

The Development of a Nonhydrostatic Global Spectral Model

With the development of numerical weather prediction technology,the traditional global hydrostatic models used in many countries of the world for operational weather forecasting and numerical simulations of general circulation have become more and more unfit for high-impact weather prediction.To address this,it is important to invest in the development of global nonhydrostatic models.Few existing nonhydrostatic global models use consistently the grid finite difference scheme for the primitive equations of dynamical cores,which can subsequently degrade the accuracy of the calculations.A new nonhydrostatic global spectral model,which utilizes the Eulerian spectral method,is developed here from NCAR Community Atmosphere Model 3.0(CAM3.0).Using Janjic's hydrostatic/nonhydrostatic method,a global nonhydrostatic spectral method for the primitive equations has been formulated and developed.In order to retain the integrity of the nonhydrostatic equations,the atmospheric curvature correction and eccentricity correction are considered. In this paper,the Held-Suarez idealized test and an idealized baroclinic wave test are first carried out,which shows that the nonhydrostatic global spectral model has similar climate states to the results of many other global models for long-term idealized integration,as well as better simulation ability for short-term idealized integration.Then,a real case experiment is conducted using the new dynamical core with the full physical parameterizations of subgrid-scale physical processes.The 10-day numerical integration indicates a decrease in systematic error and a better simulation of zonal wind,temperature,and 500-hPa height.     

“96·8”特大暴雨和中尺度系统发展结构的非静力数值模拟

1996年8月3～5日(“96     

线性准地转模型中副热带环流对潜热加热的定常响应I.基本性质及特征分析

利用线性理论模型进行解析和模拟是大气科学的重要基础研究方法之一, 其简单明了, 解释了如Rossby波形成等重要的环流现象。近年, 有研究 (Chen et al., 2001) 运用定常线性准地转模型研究副热带高压的形成, 在相似加热强迫下, 其结果与理论研究和GCM的研究不同。本文运用该模型系统研究了由季风降水产生的潜热加热所激发的副热带定常波的结构特征, 以理解其结果与GCM不一致的原因。研究表明基本流对热强迫的定常波的结构有重要的影响: (1) 当基本流为东风或为零时, 定常波在垂直方向上表现为第一斜压结构, 波动振幅随东风的增大而减小; (2) 当基本流为西风时, 呈现向上的传播特征, 振幅随高度的升高而增大。而且存在一个临界风速Uc(约3 m/s), 此时, 波动振幅最强; 基本流的平流作用具有非对称性, 西风时平流作用远远强于东风。由此揭示了该线性模型解的本质: 加热在热源区所激发的经向地转涡度输送必须能够平衡加热的位涡制造和纬向位涡平流; 基本流的经向和垂直方向的变化使得气旋和反气旋中心偏向热源中心北侧, 并进一步发现当基本流为夏季亚洲季风区纬向平均的纬向风场时, 线性模型的解中位于中低层的反气旋中心显著抬升, 而不出现在地面上, 与完整的大气环流模式的结果接近。说明即使在线性模式中, 洋面副高的形成也不能完全用季风潜热加热来解释; 另外, 静力稳定度对热强迫的副热带环流的影响也很重要, 使热源的强迫作用放大。     

非静力中尺度模式的现状及发展趋势

随着高性能计算机与大气探测技术的发展 ,使得非静力中尺度数值预报模式的业务化成为可能 ,世界上主要的气象中心最近几年纷纷发展非静力中尺度模式 ,并取得了重要进展 ,这其中尤以英国气象局新发展的非静力通用模式最为突出。基于此 ,介绍了近年来国际上发达国家的非静力中尺度预报模式的现状及发展方向 ,并对该类模式设计中应注意的一些问题进行了阐述     

98.7湖北特大暴雨的天气分析与降水模拟

1998年7月20～23日，湖北省南部发生了一次持续性特大暴雨过程，采用双向嵌套的非静力中尺度数值模式(MM5)对这次强暴雨过程进行初步模拟试验。结果表明，粗、细网格均能较好地模拟出雨带的走向和变动以及武汉地区的暴雨中心，尤其是嵌套域(细网格)模拟的降水强度比粗网格有明显改进，和实际观测结果更接近；另外，对引发这次特大暴雨的对流层低层的中尺度系统也能够很好地模拟出来。     

两方程湍流模型对内背风波数值模拟的影响

为了深入理解非静力近似下的波-湍相互作用问题,本研究在σ坐标的海洋环境研究和预报模型(MERF)中引入常用的Mellor-Yamada两方程湍混合参数化方案(MY2.5),评估垂向湍混合对小尺度背风波传播过程的影响.瞬时状态场的模拟结果表明,无论是否为非静力近似条件,上述湍参数化方案的引入都会减弱背风波传播的模拟效果.从时间平均场的试验结果来看,垂向湍混合过程会显著减小非静力近似和静力近似之间的差异.此外,能量收支分析的诊断结果表明,MY2.5方案会显著抑制陆坡地形下的背风波传播过程,进而将更多的潮能转化到不可逆的湍混合过程中.     

一次低空暖切变线引发的暴雨天气过程分析

对2005年9月18—19日发生在山东省的一次区域性暴雨过程进行了分析。结果表明：该过程是由850hPa暖切变线北上引发的，暴雨主要产生在暖切变线强盛时期和转为冷槽时的变性阶段。西风带小高压在鲁北地区的滞留对稳定和延长暖切变线对暴雨区的影响时间起了关键作用。高空急流与低空较强西南气流的有利配置为暴雨区的对流运动提供了大尺度环境场。0516号台风和副高西北侧的两支偏南气流结合，为暴雨区输送了充足的水汽和不稳定能量。500hPa短波槽和850hPa湿静力能量锋是触发不稳定能量释放的主要系统。     

青岛地区边界层结构的数值模拟

本文建立了一个非静力的三维细网格边界层模式，对青岛地区复杂下垫面条件下的边界层结构和湍流特征作了数值模拟，模式采用能量闭合方案，舍弃了静力近似，以提高空间分辨率和模式精度。模拟以实测资料为初始输入，对该地区风场和湍流场作了较细致的模拟分析，与观测资料相比，结果合理地一致。结果表明了陡峭地形和不规则海岸线对局地风场和湍流场影响很大。