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重力波上传破碎对中层纬向平均流拖曳的参数化方案
高守亭,
科学通报 , 2003,
Abstract: 回顾了McFarlane关于重力波破碎对纬向平均气流拖曳作用的参数化理论,针对McFarlane参数化方案中没有考虑重力波破碎耗散作用的问题,对该方案进行了改进,不仅考虑了重力波破碎后尚存的动量通量对纬向平均流的拖曳作用,而且考虑了在重力波破碎区,耗散作用造成的动量损失对纬向平均气流的影响。从理论上得到了比较完整的描写定常重力波破碎对纬向平均气流拖曳作用的参数化方案。
重力波上传破碎对中层纬向平均流拖曳的参数化方案
高守亭,
科学通报 , 2003,
Abstract: 回顾了McFarlane关于重力波破碎对纬向平均气流拖曳作用的参数化理论.针对McFarlane参数化方案中没有考虑重力波破碎耗散作用的问题,对该方案进行了改进,不仅考虑了重力波破碎后尚存的动量通量对纬向平均流的拖曳作用,而且考虑了在重力波破碎区,耗散作用造成的动量损失对纬向平均气流的影响.从理论上得到了比较完整的描写定常重力波破碎对纬向平均气流拖曳作用的参数化方案.
登陆台风莫拉克(2009)的涡度拟能收支分析
,李娜?,崔晓鹏?
气象学报 , 2014, DOI: 10.11676/qxxb2014.088
Abstract: 利用涡度拟能、散度平方项(简记为散度能量)和总变形平方项(简记为变形能量)来表征涡度、散度和变形的强度,并推导这3个物理量的倾向方程.这些方程中既包含代表这些物理量相互转化的符号相反项,也含有代表共同强迫的符号相同项,其中,涡度拟能局地变化主要由涡度拟能与变形能量的共同强迫项、涡度拟能与变形能量的转化项以及涡度拟能与散度能量的转化项组成.针对2009年第8号台风莫拉克,利用美国全球预报系统分析场资料计算这些方程中的强迫项,分析涡度拟能及其收支特征,以此来探讨影响台风莫拉克涡度拟能局地变化的主要物理因素.结果表明,在莫拉克发展和衰减阶段,涡度拟能与变形能量的共同强迫项(涡-形相同项)和涡度拟能与散度能量的转化项(涡-散转化项)是影响涡度拟能局地变化的重要强迫项.涡度拟能与变形能量转化项(涡-形转化项)的贡献相对来说弱一些.影响位涡拟能局地变化的重要物理因素是涡-形相同项和涡-形转化项中的平流输送项和散度耦合项,以及涡-散转化项中散度耦合项.变形能量一方面通过涡-形转化项向涡度拟能转化,直接促进涡度拟能增长;另一方面通过散-形转化项向散度能量转化,再通过涡-散转化项散度能量向涡度拟能转化,间接促进涡度拟能增长.
一次华北暴雨过程中“质量强迫”的数值模拟
史小康-,李耀东-,,文军
高原气象 , 2009,
Abstract: 在暴雨系统中,大量降水会造成湿空气质量的亏损,这种湿空气质量亏损对暴雨系统的发生、发展有一定的强迫作用,称之为“质量强迫”。本文首先从理论上通过对连续方程进行修改,重新推导了ARPS模式中考虑质量强迫作用的扰动气压倾向方程,并利用该模式对一次华北冷锋暴雨过程进行质量强迫作用的数值模拟试验,详细分析了质量强迫引起的云微物理过程的变化。对比分析表明:(1)质量强迫项影响系统的降水量。在本文个例中,质量强迫项起主要作用的高度在5.75km左右,使得大气产生了由该层向上、向下的运动调整,其中向下的运动调整不利于低层对流的上升运动,减弱了系统的对流强度,导致中心降水量有所减少。(2)云水场的分布与质量强迫项的分布吻合较好;降水率的变化和质量强迫项的变化趋势相似,且在5.75km高度上表现明显;降水粒子下落末速度项是引起质量强迫项变化的主要原因。(3)湿空气质量场发生改变将使局地气压发生变化,这种变化又使动力场发生相应的调整,产生辐合、辐散及垂直运动。反之,运动场的调整也影响到气压场的调整,它们之间将是一个相互影响的过程,近而对天气系统发展强度产生较明显的作用。(4)对对比试验中模式控制方程各项的差别分析发现:造成扰动气压局地变化项差的主要原因是由散度项差与垂直速度项差共同作用造成的,其中,质量强迫项差起了间接的作用;造成水汽及云水物质局地变化项差的主要原因是微物理源汇项差,其次是降水粒子下落末速度项差。
台风Wipha云微物理特征数值模拟
杨文霞,,洪延超
科技导报 , 2010,
Abstract: 借助非静力中尺度模式ARPS,利用美国国家环境预报中心(NCEP)全球逐6h最终分析资料(FNL)与中国气象局MICAPS系统地面资料和探空资料进行四维同化作为初始场和侧边界,每6h利用实测雨带反插调整模式初始水汽场,进行三重嵌套细网格模拟,利用模式结果研究0713号台风Wipha不同阶段暴雨云微物理过程水平和垂直特征,对了解台风暴雨不同发展阶段云结构和强降水形成机制具有科学意义。
台风暴雨过程中位势散度波作用密度分析和预报应用研究
,刘璐,李娜,齐彦斌
地球物理学报 , 2013, DOI: 10.6038/cjg20131006
Abstract: 在位涡的基础上,考虑散度效应,把水平风矢量旋转90°后的旋度在广义位温梯度方向上的投影定义为位势散度,并把其二阶扰动量定义为位势散度波作用密度,该波作用密度代表扰动热量的扰动输送,与位势稳定度的发展演变有关.登陆台风Morakot(2009)的诊断分析表明,在台风登陆台湾岛,进入台湾海峡和登陆大陆三个阶段,波作用密度高值区与大陆和台湾降水区相重叠,扰动热量的扰动输送显著;在前两个阶段,大陆和台湾降水区波作用密度逐渐增大,扰动热量的扰动输送逐步增强;在台风登陆福建霞浦市后,大陆地区波作用密度减小,扰动热量的扰动输送减弱.在影响波作用密度局地变化的诸多物理因素中,扰动非地转风位涡项是主要强迫项.统计分析表明,波作用密度与观测降水有一定的相关性,据此发展了位势散度波作用密度降水预报方程,其本质是数值模式预报资料的动力延伸释用,预报应用表明,利用24h模式预报场计算的波作用密度降水能够较好地再现观测降水的落区,对台风Morakot引发的暴雨有一定的预报技巧.
TRMM卫星的闪电观测资料在中尺度数值模式中的Nudging同化应用研究
RAN Lingkun,周玉淑 ZHOU Yushu
大气科学 , 2011, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.06.13
Abstract: 在以往研究的基础上,本文提出一种利用TRMM卫星闪电观测资料改善中尺度数值模式水物质初始场的Nudging同化技术,这是把物理初始化方法与Nudging同化方法相结合的一种技术。根据TRMM卫星闪电观测水平分布,对水汽和云凝结物进行Nudging同化,对积云对流参数化方案进行调整,改变模式初始水汽和云凝结物场的含量,以达到提高中尺度数值模式初始场质量的目的。本文把这种Nudging同化技术应用于一次短时降水过程的中尺度数值模拟,结果分析表明,这种Nudging同化技术有利于增加模式初始场中水汽和云凝结物含量,特别是水汽和云水的含量,实现水汽和云凝结物的合理空间分布,改善中尺度数值模式短时降水和云凝结物的预报效果,这在一定程度上验证了该Nudging同化技术的可行性。
台风莫拉克动力结构的高分辨率数值模拟及诊断分析
周冠博,,高守亭,李娜
气象 , 2015, DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2015.06.007
Abstract: 本文利用中尺度非静力数值模式wrf对2009年8号台风莫拉克进行了高分辨率数值模拟,模拟过程采用三重嵌套,最高分辨率为2km,共积分72h(3d)。对实际观测资料与模式模拟结果进行了细致对比和验证分析,结果表明,“莫拉克”台风的发展演变以及登陆过程得到了较好模拟再现,模拟的台风路径与观测路径较为一致,同时“莫拉克”台风的强度演变过程以及主要的雷达回波特征也有较好再现。利用物理量广义波作用密度因子对“莫拉克”引发的暴雨过程进行诊断分析,结果表明,波作用密度的异常值区始终伴随着降水区的发展而起伏变化,两者在水平分布和时间演变趋势上都较为相似,表明“莫拉克”台风降水活动受波动影响明显,广义波作用密度能够综合表征莫拉克台风降水系统动力场和热力场扰动的典型垂直结构,对强降水落区有较好的指示作用。
江淮流域旱涝年夏季e-p通量特征分析
姚文清,徐祥德,
气象 , 2004, DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2004.4.003
Abstract: 利用1958~1997年ncar/ncep全球再分析资料和1951~1998年全国160站月降水资料研究了江淮流域旱涝年夏季e-p通量的分布状况,旱年e-p通量在40°n附近呈强辐合特征,涝年在30°n附近呈强辐合特征,其分布形式与降水的对应关系显著。旱涝年e-p通量不同的分布形式促使江淮流域旱年40°n附近的高空西风急流得到加强,涝年30°n附近的高空西风急流得到加强,使得相应地区的风场高层辐散、低层辐合得到加强,形成了有利于降水生成的动力条件,是江淮流域及中国区域不同形式的降水分布形成的重要因素。
基于ncep/gfs资料的中国东部地区雷暴预报研究
李娜?,,孙建华?,李耀东?
气象学报 , 2015, DOI: 10.11676/qxxb2015.029
Abstract: 基于来自美国国家环境预测中心(ncep)的gfs(globalforecastingsystem)分析及预报场资料,将多个能够表征雷暴发生动力、热力环境的对流因子作为预报因子,通过费希尔判别准则及逐个引入因子法,建立集合多个对流参数的雷暴预报模型,从而进行较长时效(12—24h)的区域性雷暴预报。依据临界成功指数(csi)最高的原则,建立最优预报模型,不同地区所选用的对流参数不同,雷暴模型预报雷暴发生与否的临界值也不同,从而不仅能够得到较好的集合多个对流参数的雷暴区域性预报,还能充分考虑不同地区雷暴发生的地域性特点和气候背景。将建立的预报方法应用于2012年6和9月的两次强对流过程的预报,发现雷暴预报模型较好地预报出两次过程的雷暴落区。进一步,为了能够在强天气预报中客观有效地区分出雷暴与暴雨区,引入集合动力因子暴雨预报方法。集合动力因子暴雨预报方法在诊断和追踪强降水的发展演变中表现凸出,而集合对流参数雷暴预报方法则对包含短时强降水、冰雹、大风等在内的对流性天气有较好反映,综合两套预报方法各自的优势,建立了集成动力因子-对流参数强天气预报方法,用于降水和雷暴的预报,同时对雷暴加降水型、雷暴无降水型、降水无雷暴型等强天气进行区分预报。对中国多个典型城市的预报效果分析发现,该方法不仅能够较好地预报出较长时效(24h)的雷暴和降水落区,对区分降水雷暴、无降水雷暴和无雷暴降水也表现出一定的能力。
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