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1997年  第21卷  第4期

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沙漠绿洲非均匀分布引起的中尺度通量的数值模拟
牛国跃, 洪钟祥, 孙菽芬
1997, 21(4): 385-395. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.01
摘要:
为了研究大气环流模式次网格中尺度通量的参数化问题,本文发展了一个Pielke中尺度边界层与陆面过程的耦合模式,陆面过程模式中包括一个简单植被水热传输模式及一个裸土沙漠模式。利用这一耦合模式,对黑河试验区中沙漠和绿洲这种典型的非均匀下垫面进行了模拟,20多个数值试验的模拟结果表明:(1)中尺度通量在特定的情况下具有和湍流通量相当的重要性,因此,大尺度模式中对中尺度通量的参数化是十分必要的。(2)对于中尺度通量的发展存在一个明显的最优尺度和最优块数,即当绿洲尺度为60 km,3块时,中尺度通量最大。而且当块数增加到一定数目时,可以忽略非均匀效应。(3)背景风速的增大可以使中尺度通量减小;粗糙度的试验说明非均匀块之间的热力差异的减小可使中尺度通量非线性地减小。
有云时大气红外遥感及其反演问题 II. 反演试验研究
李俊, 曾庆存
1997, 21(4): 396-400. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.02
摘要:
本文前一部分提出了用相邻视场同步反演法处理有云时的反演问题。在这部分中,我们将此方法应用到TOVS的模拟和实际观测资料反演中,并提出了一种“广义CO2分割法”来求取云高和云量的初始猜值。试验结果表明,相邻视场同步反演法反演精度明显优于单视场反演法的精度。另外,利用“广义CO2分割法”可以得到较好的云顶气压和云量的初始猜值。
平凉地区强对流钩状回波特征的观测研究
张鸿发, 龚乃虎, 贾伟, 王致君, 张焕儒
1997, 21(4): 401-412. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.03
摘要:
最近10年平凉地区人工防雹试验期间,用雷达测到的强对流雷暴云回波上,发现雹暴云除有强度和云高作判别外,在回波形态和结构上,多数雹云在发展过程中呈气旋形回波形状,其中部分强雹云演变成明显钩状回波,少数特强雹暴云有反气旋钩状回波,并向气旋钩状演变的特点。在钩状回波形成和维持阶段,回波反射率Ze达到最强,之后不再增加,有些钩状回波的云高有时可跃增1~3 km高度,云体出现崩溃,地面有降雹。针对这些观测事实,本文用多年回波资料进行一些统计分析。
全球二氧化碳循环的一维模式研究
石广玉, 郭建东
1997, 21(4): 413-425. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.04
摘要:
本文用一个全球碳循环的一维模式重建了1860年以来的大气二氧化碳浓度。结果表明:(1) 模拟结果与冒纳罗亚(Mauna Loa)的观测结果之间存在极好的一致性;(2) 海洋虽然是人类活动释放的CO2的最重要的汇,但其作为碳汇的能力受到海洋缓冲效应的限制。海洋吸收CO2的速率还与某些响应过程密切相关;(3) 在全球碳循环中,生态系统的作用是双重的:人类活动对它的破坏使它成为CO2的源,而其对过量CO2的响应又使其成为CO2的一个汇。工业革命以来,人类对生态系统的破坏与其自身的恢复大致是同量级的;(4) 陆地生物圈缩短了整个碳循环系统对人为扰动的响应时间。
用机载多普勒雷达资料进行三维风场解析反演 II. 多重解析多普勒方法应用于在CaPE现场实验中获取的机载雷达实测资料
窦贤康, G.Scialom, Y.Lemaitre
1997, 21(4): 426-436. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.05
摘要:
模拟结果证明,在机载雷达的技术参数下,多重解析多普勒(MANDOP)方法能够提供误差可以接受的三维风场反演。 1991年夏在美国的佛罗里达州举行的CaPE现场实验中首次应用了机载双束多普勒雷达,并获取了珍贵的雷达实测资料。用MANDOP方法分析1991年8月9日观测到的一个飑线,取得类似于以往用地基雷达资料得到飑线内部大气环流结构。另外,机载雷达资料与 地基雷达资料联合反演的结果与纯粹用机载雷达资料反演的结果之间很好的相关性证明了机载雷达资料的可靠性。
数字滤波方法在月尺度数值预报中的应用 I. 初始场滤波的作用
杨燕, 纪立人
1997, 21(4): 437-448. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.06
摘要:
本工作将数字滤波方法用于T42L9谱模式的月预报实验。为了去除高频扰动误差的影响,保留对月预报有意义且可预报性较强的低频过程,用滤波器对观测资料的序列进行处理,得到10天以上的低频分量作为初始场进行预报。结果说明,与不进行滤波的控制实验相比,误差增长明显减慢,预报效果在10~20天时段内提高最显著。进一步分析表明,延伸预报效果随时间的变化主要是由其中低频分量的预报效果决定的。初始场滤波后预报效果的提高也主要是由于其低频分量报得更好,而在此低频背景下新产生出来的高频扰动误差也相应较小,因而总体的预报效果好于控制实验。而如果在控制实验预报后提取低频分量进行检验,则对逐日预报的改进不明显。经过初始场滤波后对1~10天至1~30天平均场的预报也有较显著的提高。对旬平均预报改进最大的是在第二个10天。对500 hPa环流形势的预报也更接近实际。本工作的结果说明,在中长期预报中如果能用适当的方法提取出低频过程的信息,则可望提高预报水平。
夏季北半球地气耦合非定常距平模式中瞬变量与定常量关系的诊断分析
胡增臻, 黄荣辉
1997, 21(4): 449-458. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.07
摘要:
本文用ECMWF的10年资料对北半球夏季(6~8月)地气耦合非定常距平模式中瞬变量与定常量的相关关系进行了诊断分析。并指出J(Φ',^ξ')与J(Φ,^ξ)+J(Φ,^ξ+ξ+f),J(Φ',^Φ'/p)与J(^/Φ,^Φ/p)+J(Φ,(Φ+Φ)/p以及J(ψs' ,^Ts')与J(ψs,^Ts)+J(ψs,^Ts+Ts)间存在着明显的负相关,相关的空间尺度均比较小,瞬变量是距平模式方程中的大项。计算还表明,瞬变量对定常量的作用不是一种随机过程,而是一种较强的负反馈式的相互作用过程,显著的负相关位于中高纬度,与夏季西风带的位置基本一致。此外,在瞬变量与定常量的相关中,气候基本态以及它与月平均距平态间的相互作用有着十分重要的贡献。在地气耦合非定常距平模式中进行瞬变量的参数化研究,对于提高模式预报准确率是十分有意义的。
LASG η坐标有限区域数值预报模式对一次登陆台风特大暴雨的数值试验
蔡则怡, 宇如聪
1997, 21(4): 459-471. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.08
摘要:
本文用LASG η坐标有限区域数值预报模式,对1975年8月河南地区登陆台风特大暴雨进行了数值试验。这次暴雨有很强的局地性,主要表现在水文站的雨量极值远超过气象站的最大雨量值,为3~16倍。一般有限区域数值预报模式预报的雨量都比气象站的最大雨量值小。与水文站的雨量极值相差更远。LASG_η坐标有限区域数值预报模式考虑了我国复杂的地形作用,具有能量和质量守恒的动力框架,考虑了与降水有关的主要物理过程。用该模式对著名的“75·8”特大暴雨5~7日3天3次暴雨作了24小时数值试验,取得了较好的预报结果:其预报最大雨量为气象站的最大雨量值的1~5倍,达水文站的雨量极值的34%~49%,为模式网格面积平均的最大深度的54%~98%。预报最大雨量中心位置偏离气象站雨量中心的距离约为0.67~1.47个网格距,偏离雨量极值的水文站的距离为0.23~1.07个网格距。这3次特大暴雨的强度、位置和其变化趋势的预报都与实况相近。同时,模式对暴雨系统和大尺度形势的预报也都与实况基本一致。该模式之所以对这种局地性很强的突发性特大暴雨有较好的预报能力,是由于它有较强的地形处理能力。还有,由控制试验和4种地形敏感性试验的结果可见,山脉的相对高度和陡峭程度,以及山脉与暴雨系统的相对位置等对暴雨的强度是非常敏感的,对地形稍有改变,其暴雨强度将减少3/4以上。这次数值试验为今后提高登陆台风特大暴雨预报水平,以及用数值模式探讨登陆台风造成的特大暴雨的物理机制,提供了良好的条件。
锋生过程对扰动发展的影响
王兴宝
1997, 21(4): 472-484. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.09
摘要:
本文用WKBJ方法讨论了叠加在Hoskins-Bretherton[1]]锋生模型背景上的小扰动发展问题。考虑了大尺度变形场、锋区斜压气流及锋生环流对扰动发展的作用,发现锋生过程有利于与锋平行的中小尺度扰动发展,而锋消则有利于沿锋传播的横波型扰动发展。
东亚西风异常活动对热带西太平洋西风爆发及ENSO发生的作用
傅云飞, 黄荣辉
1997, 21(4): 485-492. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.10
摘要:
本文通过观测资料分析和数值模拟,对80年代两次ENSO事件产生过程中,东亚西风异常活动对热带西太平洋西风爆发及ENSO发生的作用进行了研究。资料分析结果表明,热带西太平洋低层西风异常的发生,与东亚低层西风异常向南向东传播有关。数值模拟结果表明,东亚低层西风异常向南向东传播至赤道附近,然后继续向东传播,可以在赤道中、东太平洋产生El Ni?o现象。相关分析结果表明,东亚西风异常向南传播过程中,欧亚大陆有欧亚遥相关环流形势与之配合,使得赤道西太平洋西风异常猛烈发展,并且随着西风异常东传,从而造成强的 El Ni?o 事件发生。
多因变量矩阵回归预报方法
严华生, 张永昆, 曹杰, 谢应齐, 尤卫红
1997, 21(4): 493-498. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.11
摘要:
本文针对一个因变量多元回归在气象预报应用中的不足和局限,引入多因变量多元回归,讨论了应用中的公共预报因子问题和因子筛选问题,并对多因变量回归与单因变量回归、场展开预报、逐步回归、逐段回归等方法进行了比较,探讨了其特点及应用效果。
Wave-CISK与快速增长的对称不稳定
张颖, 张铭
1997, 21(4): 499-505. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.12
摘要:
本文应用一准两维的非静力平衡数值模式研究了凝结加热反馈对线性及非线性对称不稳定的影响。数值试验结果表明:当Ri<1时,对于一定的加热廓线,Wave-CISK可以激发出快速增长的线性对称不稳定,其指数增长率比无加热时增加一倍半,并产生向暖区的移动,而加热廓线对对称不稳定的发生发展及结构都有明显的影响。具有凝结加热的非线性对称不稳定在其发展初期与线性情况相同,当扰动增长到一定强度,非线性作用增强,其不稳定增长速度就减慢,原来对称的环流结构被破坏,正环流不断减弱,负环流不断增强。
QBO形成过程中重力内波的活动特征
张代洲, 秦瑜, 田中浩, 钱公望
1997, 21(4): 506-512. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1997.04.13
摘要:
本文利用一个沿赤道的经度-高度二维原始方程模式,在下边界处采用一个东传、波数为1(波1E)和一个西传、波数为2(波2W),相速度绝对值均为31 m/s的两个波作为强迫波,对赤道平流层低层的大尺度运动进行了模拟,再现了平均纬向流的准两年周期振荡(QBO)式变化,振荡周期约为36个月,东西风带的最大风速达48 m/s,远远超过两个强迫波的相速度。波动分析表明,通过波与波的非线性相互作用,产生了许多新波,新波中波数为1的西传波(波1W)和波数为2的东传波(波2E)在QBO形成过程中起了一定的重要作用,强迫波1E和2W可分别将西风带和东风带加速到31 m/s,对于东风带,相速度约为91 m/s的波1W可进一步加速平均流到48 m/s];而对于西风带,波2E在20 km以下对平均流有一定的加速作用,最大风速的产生则是由波1E的自加速引起的。