海冰离散元模型的研究回顾及展望

为描述极区及副极区海冰在不同尺度下的离散分布特性,以及海冰与海洋结构相互作用过程中的破碎性能,海冰的离散单元模型从上世纪80年代发展起来并不断完善。本文将海冰离散单元模型分为地球物理尺度( ~100km)、浮冰块尺度(10m ~ 10km)和海洋结构尺度(1m ~ 100m)等三种不同尺度,讨论了不同尺度下海冰的离散分布规律或海冰由连续状态向离散状态转化的动力过程。通过对块体、圆盘和颗粒不同形态的海冰离散单元模型的介绍,对其在极区海冰的动力特性、海冰重叠堆积及其与波浪的作用过程、海冰与海洋结构的相互作用中的应用进行了分析,对海冰强度的尺度效应进行了讨论。最后,讨论了海冰离散单元模型中存在的问题和重点研究内容。     

基于形态学的多尺度遥感图像分割方法

基于形态学提出了多尺度遥感图像分割方法。首先使用面积形态学算子处理原始图像,构造不同尺度下的遥感图像;然后提取多波段遥感图像梯度,充分利用遥感图像的多波段信息;再在不同尺度的图像上使用区域标记方法提取标记,作为分水岭分割算法的生长点;最后使用分水岭分割实现对遥感图像的多尺度分割。该方法在Matlab中予以编程实现,并将其应用于江苏省海安SPOT影像中,实现对图像不同尺度的分割,能够有效提取出多波段遥感图像中不同尺度下的地物。     

动力协调的扰动场在风暴尺度集合预报中的效果改进试验

利用WRF模式,对1977年5月20日发生在美国俄克拉荷马州的超级单体风暴进行理想化的集合预报试验。基于具有明确统计意义的蒙特卡洛扰动法和扰动变量动力协调性的考虑,构造了两个集合预报系统（EPS）,一个是由包含多时次扰动误差信息并能够使各个扰动变量与动力模式相协调的初始扰动场生成集合成员;一个是由蒙特卡洛扰动法生成集合成员。对比检验了两个EPS的性能,结果表明：与动力模式相协调的扰动场形成初始扰动的EPS预报效果要好于蒙特卡洛扰动法产生的EPS;Talagrand分布和离散度情况表明前者可以获得更适宜的离散度,模式对初始扰动的平滑作用更小,比后者更为合理。     

使用岭回归对哈萨克斯坦月平均气温的统计降尺度研究

哈萨克斯坦是世界最大的内陆国家,拥有典型的大陆性气候和多样的地理环境及生态系统,同时哈萨克斯坦的自然环境和人类社会对于气候变化这一全球性问题是敏感的、脆弱的,需要运用科学的研究方法应对气候变化的挑战。通常,区域或局地尺度的气候变化影响研究需要对气候模式输出或再分析资料进行降尺度以获得更细分辨率的气候资料。近年来,大量验证统计降尺度方法在各个地区能力的研究见诸文献,然而在哈萨克斯坦地区验证统计降尺度方法的研究非常少见。本文使用了岭回归的方法对哈萨克斯坦地区11个气象站点1960~2009年的月平均气温进行了统计降尺度研究。结果显示,使用前30年数据和岭回归模型建立大尺度预报因子和观测资料的统计关系可以较好地预测后20年的月平均气温,预测能力在各站各月均有不同程度的差异,地形复杂的站点预测效果较差,夏季预测结果好于冬季;此外,将哈萨克斯坦地区平均来看则与观测数据相吻合。     

淮河流域暴雨过程模拟分析

以2003年7月3～4日发生在淮河流域特别是安徽省北部的强降水过程为例,利用全物理过程的中尺度气象模式MM5对此次暴雨过程进行数值模拟,通过对暴雨过程中、低层的环境背景、降水量、降水生命期和降水总体分布随时间演变的趋势以及中尺度对流系统的雷达回波特征等方面的检验,发现MM5模式对此次大暴雨过程具有一定的模拟能力,模式基本可以模拟出中α尺度和100km左右的中β尺度天气系统,但对于时空尺度更小的且发展比较强盛的中β（γ）尺度系统,则有较大的局限性。利用高分辨率模式输出结果验证了低层中β尺度辐合线是造成此次大暴雨的中尺度影响系统,并通过对物理量场特征的分析得到该辐合线的三维结构特征。     

中γ尺度大暴雨的生成与特征

利用天气图、多普勒雷达回波图及FY-2C卫星云图资料对一次中γ尺度大暴雨天气过程进行天气背景、生成机制等方面分析,发现这次中γ尺度大暴雨具有如下特征:暴雨产生必须有充足的水汽源和输送路径;特定的地形有利于对流的生成和加深发展;稳定少动是孤立云团产生大暴雨的保证;地面辐合线、辐合区、逆风区的出现有利于暴雨定位和定量的精确预报;消散雷暴云的西侧或后部也能生成新的对流,并能形成强降水.     

海口美兰机场夏季一次夜间雷暴的分析

利用GMS-5红外逐时Tbb资料和客观分析资料,分析2000年夏季海口美兰机场一次特大雷暴天气产生的云图特征和相应大尺度环境场特征.认为该强对流天气是由中-α尺度对流系统造成的,该中-α尺度对流系统产生于热带低压外围合适的大尺度环境场背景中,在有利的水汽场、涡度场、垂直速度场中发展起来的.     

2007年7月江淮流域降水过程云分辨尺度模拟研究——数值模拟及验证

利用美国Goddard中心的云分辨尺度模式,对2007年7月2—9日江淮流域的一次暴雨过程进行了高分辨率的模拟研究。首先利用NCAR/NCEP再分析资料、地面降水观测以及卫星云图等常规和非常规观测资料,对此次降水过程开展了天气尺度分析,对过程降水特点有了初步了解;进而利用NCAR/NCEP再分析资料形成云模式大尺度强迫场,对降水过程开展了长度约8天的高分辨率数值模拟。通过观测与模拟的地面雨强以及雷达反射率等的对比分析发现,模式很好地模拟出了此次强降水过程的时空分布和演变特征,以及主要的雷达回波结构特点,模拟结果可用于进一步针对江淮流域地面强降水过程细致的定量诊断分析研究。     

全国各省市气象科技期刊文章摘编（39）

1 10天～30天延伸期数值天气报的策略思考一直面混沌 摘要：10天～30天的延伸期预报是有相当难度的科学问题.针对大气系统的混沌特性,提出10天～30天延伸期数值天气预报的策略思考。可预报性问题,实质上是时空尺度问题,10天～30天的预报虽然超出了逐日天气的可预报时限,但仍存在着可预报的分量。以数值模式为基础,阐述了10天～30天延伸期可预报分量的提取方法。     

多尺度大气数值预报的技术进展

随着计算机和计算理论的发展,数值模式正在向全球化、精细化发展,以适应多尺度、多目的应用的要求,从而模糊了大气环流模式和中尺度数值模式的界限,其主要手段就是改进模式动力框架、离散化手段、计算方法、物理过程的普适性。在实际应用中如何提高模式的多尺度计算性能则是问题关键。该文从模式球面坐标系、网格构造、离散化方法的动力特性、垂直坐标和地形处理以及对物理过程的要求出发,探讨分析多尺度大气数值模式的特点:全球/区域可选、非静力近似、具有良好的频散关系和详细的物理过程,垂直高度坐标和"剪切"地形对多尺度通用模式的改良十分重要。除上述特点外,模式所采用的计算方法也应该最大限度地描述大气动力过程特性,采用高性能计算方案有利于多尺度预报。结合当前多尺度预报的国际研究热点和开发前沿,探讨我国新一代多尺度数值预报系统GRAPES的进一步发展及改进方向。