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2006年  第30卷  第2期

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数值模式不同分辨率和地形对东亚降水模拟影响的试验
高学杰, 徐影, 赵宗慈, JeremyS.PAL, FilippoGIORGI
2006, 30(2): 185-192. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.01
摘要:
为探讨东亚地区降水数值模拟中水平分辨率和地形的作用,使用RegCM2区域气候模式,采用不同的模式分辨率和地形,对东亚降水进行对比模拟试验.结果表明,东亚地区降水的模拟效果取决于模式的水平分辨率,模式分辨率越高,模拟的效果越好.使用实际地形的模拟效果好于使用平滑地形的.但同时,使用较高分辨率的平滑地形的模拟,效果好于使用次高分辨率的实际地形的模拟.这表明在东亚地区降水模拟中,分辨率与地形相比,起着至少同样重要的作用.结果指出,对东亚地区降水的模拟而言,使用60 km及以上分辨率可能是必需的.
球面正压大气的不稳定与南亚夏季风爆发动力机制的探讨
张铭, 朱敏, 张立凤
2006, 30(2): 193-201. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.02
摘要:
通过球坐标正压原始方程谱点的计算,发现南亚夏季风爆发前有正压不稳定发生,不稳定罗斯贝波其最大增幅位于南半球的西风急流处,可向低纬传播并能在低纬激发出旺盛的积云对流,该积云对流可造成已失稳的大气基本场发生重大调整,从而导致南亚夏季风的爆发.
长江中下游夏季降水异常变化与若干强迫因子的关系
魏凤英
2006, 30(2): 202-211. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.03
摘要:
首先,利用三次样条函数方法对1905~2000年长江中下游夏季降水量和太阳黑子、地球自转速率、赤道东太平洋海温和北极涛动等强迫因子序列进行年代际和年际尺度的分离,并分析了它们年代际尺度的位相变化特征.然后,使用30年滑动相关的方法,分析了长江中下游夏季降水量与上述各因子之间的相关随时间的变化.最后,利用旋转因子分析方法,对年代际及年际尺度因子的潜在结构对长江中下游夏季降水的影响进行了研究.结果表明,长江中下游夏季降水量和强迫因子序列均存在显著的年代际变化特征,它们之间的相关系数随时间变化呈现显著的阶段性,
建筑物对大气污染物扩散影响的大涡模拟
张宁, 蒋维楣
2006, 30(2): 212-220. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.04
摘要:
利用一个大涡模式对一个方形建筑物周围的气流场进行了模拟,并与相应的风洞实验结果进行比较,对比结果表明大涡模拟方法可以精细地反映建筑物周围的流场特征.在此基础上,将拉格朗日随机游动扩散模式与大涡模式相结合,对在受建筑物影响的气流场中的大气污染物扩散进行模拟,模拟结果表明该方法可以很好地模拟出在建筑物影响下的气流变形所引起的各种污染物散布情况.建筑物周围的气流结构特性使得建筑物顶部污染源位置的细小变化可能造成建筑物周围污染物分布形势的很大不同,特别是对建筑物背风侧的空腔区内地面污染物浓度有着很大的影响.当排放
城市边界层过程在北京2004年7月10日局地暴雨过程中的作用
孙继松, 王华, 王令, 梁丰, 康玉霞, 江晓燕
2006, 30(2): 221-234. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.05
摘要:
从大量的观测事实入手,结合简要的理论分析,揭示发生在北京城区的一次相对孤立的β中尺度对流暴雨系统的启动机制以及城市边界层在这次局地暴雨过程中的作用.研究结果表明:(1) 2004年7月10日北京暴雨前后,局地水汽和天气尺度低空水汽输送条件是非常有利的,但是天气尺度系统的垂直运动对这次北京局地暴雨是存在抑制作用,至少没有明显的帮助.这一点与区域性降雨带中出现的中尺度暴雨中心具有明显区别.(2)暴雨发生在偏南暖湿气流中,首先,可能是位于北京西南的河北涞水和易县附近强雷暴群激发的重力波传播,触发对流不稳定能量释
模式探空的评估分析及其在强对流天气预报中的应用研究
陈子通, 闫敬华, 苏耀墀
2006, 30(2): 235-247. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.06
摘要:
分析华南地区强对流天气高发季节(4~5月)的模式探空与实际观测的比较结果.从模式探空的直接评估分析中发现,地面和较高层次的预报要素误差比较大,而中间层次误差比较小,在比较多个观测站和实时预报误差分析的基础上初步探讨其可能的原因.在不稳定度指数评估分析中发现,仅考虑中间层次要素的不稳定度指数性能比较稳定,而考虑地面要素的一些不稳定度指数则有可能比较敏感,在用地面观测订正后其质量有很大的提高.在强对流天气个例的应用研究中,认为逐时预报的模式探空有非常好的应用价值,以订正的对流有效位能指数为例进行了一些分析,表
基于遗传算法的四维变分资料同化技术的研究
胡娅敏, 丁一汇, 沈桐立
2006, 30(2): 248-256. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.07
摘要:
将遗传算法应用于四维变分资料同化问题,提供一种新的较为有效的数值预报初始场优化方法,给出了相应的理论依据和详细算法,并结合变分问题本身的特点,设计合理的遗传编码、遗传操作和遗传参数.同时,以二维的浅水方程模式为例建立基于遗传算法的变分同化模型,并从多方面与伴随模式变分同化方案进行分析比较.数值试验结果表明,基于遗传算法的变分同化方案取得了比较满意的同化效果.
冬季风异常对西北太平洋海温影响的区域性特征
秦正坤, 孙照渤
2006, 30(2): 257-267. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.08
摘要:
分析东亚冬季风异常对西北太平洋海温的影响,结果表明其影响存在显著的区域性特征.冬季风强(弱)年,黑潮流域及我国近海区出现明显的降温(升温),而太平洋暖池区北部和亲潮区海温出现一定的上升(下降)趋势.进一步的物理机制分析和数值模式的结果表明,东亚冬季风对影响西北太平洋海温变化的热力因子与动力因子都有十分显著的影响,区域性特征的成因主要是各海区的大气和海洋对冬季风异常的响应方式存在差异.
降水量的直接同化对初始场的影响
邵明轩, 陈敏, 陶祖钰, 仲跻芹
2006, 30(2): 268-276. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.09
摘要:
四维变分法用严格的数学方法、合乎逻辑的物理过程根据观测资料和模式本身来获得一个最优的初始场,是当前最先进的四维资料同化方法之一.作者用四维变分法对自动站降水量作直接同化,对初始场增量进行了分析.结果表明降水量的同化对初始场中热力性质的量影响相对较大,对低层的影响大于高层,大部分增量在925 hPa至850 hPa层间达最大.通过同化,北京地区对流不稳定性明显增加.对风场的增量分析表明,同化增加了一些中尺度信息.对于散度场和水汽通量散度场,同化有使低层辐合加强的趋势.通过同化,在MM5初始场上增加了原先没有
中国北方干旱化年代际特征与大气环流的关系
李新周, 马柱国, 刘晓东
2006, 30(2): 277-284. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.10
摘要:
用CRU和ECMWF资料分析了近代中国北方干湿变化特征及其与东亚大气环流异常特征的关系.结果表明:中国北方干旱化具有显著的年际、年代际特征,20世纪70年代末干湿发生显著转变,西北东部和华北地区变干趋势明显,北方大部分地区干旱现象严重;中国北方地区当前的干旱化时空格局与东亚夏季风异常特征密切相关,夏季风减弱以及由此造成水汽输送量减少是导致干旱化发展的主要原因,而低层大气反气旋环流增强和气旋性环流减弱是引起干旱化的异常环流特征.
前期中高纬大气环流异常与我国汛期雨带类型关系的研究
严华生, 杨素雨, 胡娟, 陈建刚
2006, 30(2): 285-292. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.11
摘要:
使用国家气候中心提供的1951~2002年北半球500 hPa高度上的月平均格点资料,对前期(1~5月)中高纬大气环流的异常与中国汛期雨带类型分布的关系进行了研究.结果表明,冬季(1~2月)500hPa环流的时空演变与中国汛期雨带类型分布有明显的相关,春季(3~5月)是转换季节,与雨带类型分布的关系不如冬季密切.尽管不同的雨带类型对应不同的高度距平合成场,但各雨型的高度距平之间只存在三个显著性差异区,且各雨带类型的西风指数显著性差异区与同期高度距平合成场的显著性差异区的经度范围一致.1、2月第一与第二显著
基于激光雷达遥感和参数化模式研究城市混合层的发展机制
贺千山, 毛节泰, 陈家宜, 韩淑云
2006, 30(2): 293-306. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.12
摘要:
利用北京大学的微脉冲激光雷达(MPL)观测的偏南气流条件下的混合层高度和夹卷层厚度探测资料,研究简单天气条件下城市混合层的发展机制并与GB94的参数化方案相互映证.通过激光雷达遥感的混合层高度和夹卷层厚度计算了混合层顶的夹卷率A,得到其平衡夹卷阶段的值为0.24.在不考虑机械混合前提下反演了地面感热通量,结果表明遥感的反演值与梯度法的计算值有系统性偏差,但总体上仍旧有较好的相关.偏差量的大小反映了影响混合层发展的机械湍流的参数B,进一步通过GB91模式的模拟确定该参数的最佳值约为3.5.在此基础上讨论了混
东亚-北太平洋偶极型气压场及其与东亚季风年际变化的关系
赵平, 张人禾
2006, 30(2): 307-316. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.13
摘要:
利用美国NCEP/NCAR的月平均再分析资料,研究东亚-太平洋地区地面气压的耦合模态与东亚副热带季风异常的关系,结果表明:在亚洲大陆和北半球太平洋之间气压场的偶极子模态主要反映了东亚地区东西向气压梯度的异常.从20世纪60年代到70年代中期,东亚-太平洋的这种偶极子表现为蒙古地区气压偏低和太平洋地区气压偏高的特征,而从20世纪70年代后期到90年代,则表现为蒙古地区气压偏高和太平洋地区气压偏低的特征.在偶极子指数值较高的年份,冬季(或夏季)蒙古高压(或蒙古低压)和太平洋阿留申低压(或太平洋副热带高压)较强
对流天气系统自动站雨量资料同化对降雨预报的影响
丁伟钰, 万齐林, 闫敬华, 蒙伟光, 陈子通
2006, 30(2): 317-326. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.14
摘要:
利用GRAPES(Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System,全球/区域同化预报系统)三维变分同化系统,针对对流天气系统特点,用改进的郭晓岚对流参数化方案作为观测算子,同化广东省自动站记录的对流天气系统的雨量资料,并且与同化探空资料进行了比较.在雨带有明显改进的区域,分别同化这两种资料都可以调整大气低层水汽辐合增加(或辐散),对流层中下层增暖增湿(或变冷变干),从而增加(或减少)降水,表明降水的同化方案对初始场的调整在一定
02.6梅雨期一次暴雨β中尺度系统结构和演化的数值模拟研究
隆霄, 程麟生, 文莉娟
2006, 30(2): 327-340. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.15
摘要:
通过利用观测资料和中尺度数值模拟结果,对2002年6月18~19日("02.6")的一次梅雨锋暴雨β中尺度系统结构和演化及其发展机理进行了研究,分析发现:(1)此次暴雨过程发生在500 hPa东亚大槽不断加深发展的阶段,也是中纬度大气长波调整的时期.东亚大槽后的冷空气和副热带高压前缘的暖湿气流在江淮流域交汇为此次暴雨的产生提供了有利的大尺度条件.同时,对流层低层不断加强的西南气流为此次暴雨过程提供了有利的水汽条件.(2)1小时观测的降水量和TBB的分析表明,此次暴雨的产生主要是由于β中尺度对流云团发展分裂
锋面云系降水中的增雨潜力数值研究
李宏宇, 王华, 洪延超
2006, 30(2): 341-350. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.16
摘要:
采用中尺度模式MM5模拟研究2002年4月4~5日出现在河南省境内的一次冷锋云系宏观和微观结构特征、云系降水机制以及区域内水分循环收支、"拟降水效率"与云系增雨潜力.模拟结果显示,这次大范围冷锋降水云系分层、非均匀性结构明显,高层主要由冰相粒子构成,中层是冰-水混合层,低层为液水层.云系内同时存在较强的冷、暖云过程,低层和中层首先由暖云过程生成大量云水,而高层冰晶出现后不断向雪转化,大量的冰雪晶由高层降落至中层高云水含量区,促使雨水大量产生,云系存在明显的"播种-供给"云降水机制.此外,模拟显示云系降水主
降水的雷达反射率因子与大气相对湿度的相关关系研究
秦琰琰, 李柏, 张沛源
2006, 30(2): 351-359. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2006.02.17
摘要:
从理论上分析了雷达反射率因子与相对湿度的关系,并利用2003年福建省三明地区大田、尤溪、建宁、宁化、将乐、永安气象站的气象观测资料,首先根据天气现象和逐时降雨量算出雨强,再通过Z-I关系,把观测时的雨强转换为回波强度,然后统计出不同气温下降水的雷达反射率因子与当时大气相对湿度的相关关系,从而为雷达回波强度资料通过转化为大气相对湿度值进入数值模式提供科学依据.