一次暴雨过程的EOF分析

在用21层η坐标细网格模式对1998年7月21～22日发生在武汉地区的一次持续性特大暴雨过程数值模拟的基础上， 利用较高时空分辨的模式输出结果对暴雨过程做经验正交函数分解（EOF分析）尝试。结果表明:EOF第1主分量的空间分布代表典型的暴雨环境背景场的低值系统；EOF第2主分量的空间分布与人字形切变线（西部为冷式切变，东部为暖式切变）相联系，是影响这次暴雨的重要形势场；利用相轨线分析方法发现，暴雨过程中EOF第1主分量和EOF第2主分量的时间系数在暴雨临近阶段，两者正相关，激发暴雨，在暴雨后期两者负相关，促使这次暴雨趋于减弱结束。     

中尺度大气波动的波谱和谱函数——数学模型和计算方法

作者得到了准二维Boussinesq方程组，并用其研究了中尺度大气波动的波谱和谱函数。在一定条件下对该方程组线性化并取标准模后，可将其初边值问题转化为矩阵的广义特征值问题来进行数值求解，这样就可知原问题波谱和谱函数的性质。当无基本流且取地转参数、层结参数为常数时，可求得其波谱和谱函数的解析解。此时该模式中仅包含有一对重力惯性内波模态，且各模态均是简谐波；模态越高，垂直波数越大则波动传播得越慢，所有的模态均为离散谱，并存在聚点。对此作者用数值解作了验算，结果表明，该数值求解方案合理可行，对不太高的模态其精度也令人满意。在无基本流然而考虑层结的垂直变化后，则一般无法求取解析解，为此进行了数值求解。这时该模式仍仅包含有一对重力惯性内波的离散谱模态，不过由于层结参数的变化，各模态结构与简谐波出现了偏差。     

南海沿岸近海地区大气特征分析

近年来气候变化使得局地大气特征发生明显变化,为了更好的研究南海海域气候特征,文章利用多年的南海区域站点观探测资料,采用统计分析的方法分析南海沿岸近海地区的温度、湿度等常规大气参数以及云、能见度等天气特征的时空分布特征,并统计了航空危险天气条件(低云量≥5成,云底高≤300 m且能见度1 km)出现的频率分布,为科研和海洋天气预报提供有力的数据支持。     

垂直能量螺旋度指数及其在槽前型雷暴大风预报中的应用

引入垂直能量螺旋度指数( VEH ) 的概念并分析其物理意义,同时采用NCEP 1°×1° 再分析资料和MICAPS重要天气报文资料,将该指数应用于2009 年7 月4—7 日华北地区一次槽前型雷暴大风过程的预报中;在此基础上,利用华北地区2008 —2009 年夏季4 次槽前型雷暴大风个例,对该指数的普适性进行验证。结果表明,该指数反映了气块在螺旋上升过程中释放不稳定能量的能力,是诊断和预报槽前型雷暴大风的有效指数;并将该指数应用于一次华北典型槽前型雷暴大风的预报中,通过对比其它指数,证明其有效;用14 时的VEH 指标,预报20 时前的雷暴大风天气,这种天气一般在VEH 超过1.4 J·m·kg^-1·s^-2的3～6 h 之间出现。     

华北产生雷暴大风的动力热力综合指标分析及应用

应用MICAPS重要天气报告数据,筛选出2005-2010年夏季华北地区26次典型雷暴大风过程。选取K指数、对流有效位能、大气可降水量、大风指数、中低层垂直速度、垂直螺旋度、垂直能量螺旋度等7个动力或热力指标,利用NCEP 1°×1°再分析资料计算和统计了槽前型和西北气流型雷暴大风发生时的指标阈值。基于统计结果,进一步设计了指标叠套技术,将其应用于2011年6月华北地区两次不同类型雷暴大风的潜势预报中。结果表明,雷暴大风实际发生区域与指标叠套区域一致性较好,验证了该方法对华北雷暴大风预报的有效性。     

垂直切变基流中的非平衡不稳定

采用计算横波型扰动波谱和谱函数的方法,研究了当基本气流具有垂直线性切变、层结参数为常值时横波型扰动的不稳定,给出了不稳定扰动的结构,讨论了不稳定的性质。发现：对于三支波动连续谱区互不重叠的天气尺度情况,若此时出现不稳定扰动,其性质属于纯涡旋波的准地转不稳定,与Eady模态类似,是Rossby波的斜压不稳定;在中 尺度中高端,其不稳定性质仍是纯涡旋波的不稳定,即准平衡的斜压不稳定;在中 尺度低端则出现了第一类混合波的非平衡不稳定,包括涡旋-逆传重力惯性混合波的不稳定和涡旋-顺传重力惯性混合波的不稳定,前者低层体现了涡旋波的特点,高层体现了重力惯性波的特点,后者反之;在中 尺度波段,若存在不稳定则均为非平衡的涡旋-重力惯性混合波不稳定,其包括第一类和第二类混合波的不稳定,后者低层体现重力惯性波的特点,中层体现涡旋波的特点,高层则又体现了重力惯性波的特点。     

大气横波型扰动连续谱的结构

采用数值方法计算了当基本气流有垂直线性切变、 层结参数为常值时横波型扰动的谱点和谱函数, 并将数值计算的结果与理论分析作了对照和讨论。当三支波动连续谱区相互不重叠时该计算结果与理论分析完全一致, 但当发生连续谱区重叠时则须采用谱函数重组的方法来得到连续谱的结构。重组的基本原则是在波谱重叠区对计算得到的谱函数作预处理后, 再对频率相邻的谱点和谱函数进行滑动平均, 并将该滑动平均后的结果作为重组后的谱点和谱函数。分析该重组后的谱函数可知, 此时扰动结构呈现涡旋－重力惯性混合波的形式, 出现了新波型。在连续谱三波重叠区域, 该混合波的谱函数在对流层中层有涡旋波的临界层并体现了涡旋波的性质, 在对流层的上、 下层则分别有顺、 逆传重力惯性波的临界层并体现了重力惯性波的性质。     

城市周边永久基本农田划定方法与技术探讨

介绍了城市周边基本农田划定工作过程中采用的有效划定方法和技术以及取得的良好成果,并总结了经验,可为今后其他的相关工作提供一定的借鉴和参考。     

武汉地区“98.7”暴雨过程大气稳定性分析

文章从环境场的稳定性角度进行研究,取boussinesq近似的二维数学模型,从数值模式每小时输出的预报场中提取暴雨过程中的环境场,通过计算函数极小值的方法,求取层结参数及加热率,讨论实际暴雨过程中不稳定的作用。其结果表明,凝结加热对暴雨不稳定的发生发展作用明显。暴雨初期和强盛期的环境场都可以出现动力不稳定,且不稳定扰动传播方向与基本气流有一个斜交角,属于二维平面波的不稳定。“98.7”暴雨的发生发展是热力和动力共同作用的结果。     

南海区域红外波段大气透过特征分析

利用MODTRAN大气辐射传输模型,输入我国南海区域大气廓线数据,对比分析气溶胶对红外波段大气透过特性的影响。研究表明,气溶胶、温度和季节对该波段在大气中传输均有一定影响;南海区域大气透过率随季节变化很大,夏季比冬季小10%以上,00时大气透过率略大于12时;采用近似国外模式大气带来的误差最大可达到50%以上。该研究结果充分说明:在红外波段大气透过率计算中引入实际大气廓线数据具有重要的军事和工程应用意义。