摘要:利用中尺度WRF模式对2005年8月西北太平洋台风麦莎(Matsa)进行了精细的数值模拟。使用模式输出资料,对正压浅水方程组进行了数值差分计算,分析它在最大强度时刻的正压特征波动结构和稳定性。结果表明,台风麦莎内部包含有沿逆时针方向传播的重力惯性外波和涡旋Rossby波,两种波动的结构和稳定性存在显著性差异。前者主要存在于台风外围,增长率随波长的减小而增加,台风外围的波动相速度为48.9~68.5 m/s;后者主要位于距离台风中心200 km内,表现为3波最不稳定,半径100 km处相速度约为5 m/s。此外,重力惯性外波的扰动风场与高度场基本相垂直,扰动散涡比值大于3倍,甚至达到10³倍,运动以辐合、辐散为主;涡旋Rossby波的扰动风场基本平行于高度场,扰动散涡比值为10^-1~10^-2,涡旋运动是其主要运动,与内螺旋雨带沿着切向圆周方向的传播具有密切关系。

摘要:基于自主构建的WRF-EnSRF(Weather Research and Forecasting-Ensemble Square-Root Filter)同化系统,同化了ATOVS(Advanced TIROS Operational Vertical Sounder)辐射率资料,以检验该系统同化卫星资料的能力及其在暴雨过程模拟中的效能。对2008年6月6-7日广东地区一次大暴雨过程进行了同化及数值模拟试验,结果表明,同化ATOVS辐射率资料得到的分析场,丰富了对流层高层的大气温度和对流层中低层的大气湿度信息,对风场也有一定的改进。控制试验和同化试验都较好地模拟出了降水的主要落区和发生时段,但控制试验对暴雨、大暴雨的雨区和雨强的模拟效果欠佳;相比而言,同化试验对强降水中心的位置、范围的模拟均有更好的反映,模拟的暴雨强度也与实际降水量级基本一致,同化改进效果明显。

摘要:利用5种观测资料和RAMS(regional atmospheric modeling system)模式对2009年5月2-5日发生在黄海海域的一次海雾过程进行了观测分析和数值模拟研究。结果表明:1)所取个例的整个生命过程受同一高压系统影响,该高压在海雾过程后期的形变促使海雾消散,这在以往的黄海海雾中较为罕见。2)黄海北部形似"7"的雾区形态的出现和演化与1~3℃气海温差的变化吻合,气海温差对海雾形成和演变的重要作用得到再次验证。3)RAMS模式具有一定的海雾数值模拟能力,得到的雾顶高度分布与卫星云图所显示的雾区形态吻合良好。

摘要:采用站网均匀化订正方法处理了中国160站站网1951-2010年冬季(12月-次年2月)气温距平序列,订正后的序列较好地处理了由站网不均匀性引起的方差不均匀。对订正前、后序列分别作了EOF分析,结果表明:1)订正后序列的前2个典型场上的高绝对值区比订正前序列的前2个特征向量有更好的组织性,其高值区主要位于三北地区(西北、华北、东北)及青藏高原,与均方差场的高值区基本一致;2)订正前、后主要模态时间系数演变特征相似(r_h≥0.886,h=1,2),但订正后的前2个时间系数的线性分量和年代际变化分量对它们的方差贡献更加集中于第一模态;3)订正后资料EOF分析的第一个典型场和时间系数中的线性分量可以给出中国最近60 a冬季主要强增暖区的分布;其年代际分量与分析期间中国强年代际变化分布区域的一致性也优于订正前资料的EOF分析结果。

摘要:2009年12月北半球中纬度出现大范围持续低温、暴风雪等天气。采用NCEP/NCAR再分析资料研究了平流层AO(Arctic Oscillation,北极涛动)异常信号下传的特征及其对本次极端气候事件的影响,并讨论了与平流层异常信号下传相关的行星波活动。结果表明:1)与此次极端气候事件相联系的负位相AO异常11月首先发生在平流层,维持将近1个月后于12月初开始下传,并且迅速传至地面。12月整个对流层的位势高度及温度在极区附近出现强的正异常,而中纬度地区则为负异常。2)平流层AO异常信号下传后,地面出现有利于低温降雪过程的环流异常。12月上旬,亚洲大陆东部及北美大陆西部出现异常偏北风,造成了俄罗斯、北美西部大面积负的温度异常;12月中下旬,欧洲大陆盛行偏西北气流,同时蒙古高压增强,欧亚大陆北部包括中国北方出现大片负的温度异常。3)在此次极端气候事件之前,北半球高纬度地区有异常强的行星波上传至平流层,导致平流层出现负位相的AO异常,并维持了一个月;随后,上传到平流层的行星波减弱,同时平流层负位相的AO异常迅速传至地面,导致了有利于低温降雪的环流异常。

摘要:采用1980-2004年NCEP/NCAR再分析资料,从影响越赤道气流的大气内、外强迫因子(主要指大气凝结潜热释放及下垫面热力差异)出发,结合诊断分析和数值试验,探讨了强迫因子对澳洲北部由南向北越赤道气流强弱变化的影响。结果表明,冷澳洲大陆有利于强澳高或频繁冷空气活动的形成,通道南部弱下垫面加热有利于弱Walker环流的形成,南海-中南半岛较强海陆热力差异或菲律宾强对流加热有利于通道北部强辐合带的形成,它们都对应澳洲北部由南向北强越赤道气流的形成。弱越赤道气流对应的强迫因子及环流因子的特征则与上述情况相反。

摘要:利用淮河流域4省20:00-次日20:00逐日降水量资料,界定了1961-2006年淮河流域持续性强降水过程,并利用NCEP资料,应用合成分析方法对强降水过程和前期环流特征进行了研究。结果表明,从持续性强降水开始之前到强降水过程中乌拉尔山附近阻高减弱,贝加尔湖以北到鄂霍次克海附近的阻高偏强;西太平洋副热带高压在500 hPa上表现为西伸北抬,但在850 hPa上西伸明显,基本无北抬;南亚高压范围明显扩大,尤其是淮河流域以北地区200 hPa高度明显增大,在中国东部到日本上空200 hPa急流中心也有明显变化。850 hPa西南急流的建立与西太平洋副热带高压的西伸有关,同时乌拉尔山附近高压减弱,冷空气南下,东西气压梯度增大也有利于西南急流的建立。

摘要:利用1948-2010年NCEP/NCAR春季逐日再分析资料,采用倒算法计算了青藏高原地区大气热量源汇的值,分析了春季青藏高原地区大气热源的气候变化特征及春季高原热力异常与前冬大气环流的关系。结果表明:春季青藏高原东部和西部为大气热源变化的活跃区域;春季青藏高原东部和西部大气热源变化表现出反相关的关系;东亚冬季风的强弱对春季青藏高原热源的异常有一定的影响。

摘要:利用2001-2009年冬季四川省二郎山观冰站的覆冰资料和气象资料,在明确影响导线覆冰因子及建立覆冰模型理论框架的基础上,分析了覆冰厚度与若干气象因子的联系,结果发现覆冰增长与水汽压、风速等单一气象指标之间的相关并不理想;尝试用若干气象指标综合成水汽输送量指标,该指标与覆冰增长率有较显著的相关。在此基础上建立了一个以风速、温度、水汽压等常规气象观测要素为参数的导线覆冰模型,将综合覆冰拟合的冰厚与实测冰厚值进行比较,拟合结果较好地模拟了实际覆冰,达到工程应用的目的。

摘要:针对安徽省天长和宿松气象站建站至2010年逐年平均风速资料,分别利用直接检验方法和3种间接检验方法:标准正态均一检验(the standard normalhomogeneity test,SNHT)、惩罚最大t检验(the penalized maximal t test,PMTT)和惩罚最大F检验(the penalized maximal F test,PMFT),对这两个气象站逐年平均风速序列进行了均一性检验,并对不同检验方法的效果进行了对比分析。研究结果表明:1)站址迁移、观测场环境变化、仪器变更以及测风手段变化等均能对年平均风速序列的均一性产生影响,其中测风手段变化的影响最为明显。2)由于以气象台站观测记录为依据,直接检验得到的结果最为真实可信;此外SNHT、PMTT和PMFT方法对年平均风速序列的间断点均有一定的检验能力,但遗漏间断点的情况也比较明显。因而在年平均风速序列的均一性检验中,若气象台站观测记录相对较齐全,首先考虑采用直接检验,然后再考虑补充采用其他间接检验手段。

摘要:使用耦合了Morrison双参数微物理方案的中尺度WRF模式V2.2,对2008年1月25-29日发生在我国南方的冰雪天气过程进行了数值试验。在模式准确再现了此次天气过程形势演变特点的基础上,对模式微物理方案中云滴数浓度影响累积降水量的情况进行了敏感性试验,发现云滴数浓度对降水量的影响是复杂和非线性的。对此次天气过程中的微物理量进行了详细的分析,并从各种水成物粒子的发展演变上,讨论了云滴数浓度的增加在暖云和冷云两种降水机制上对降水产生的不同影响。结果表明,云滴数浓度越大,云水混合比就越大,云滴的尺度越小。雨滴对不同云滴数浓度的响应与云滴的情况相反,随着云滴数浓度的增加,雨滴数浓度减小,雨水也减少,暖云降水过程受到了抑制;冰晶和雪晶的数浓度的演变过程没有明显变化,而冰晶和雪晶的混合比是相应增加的,冷云降水过程得到了一定程度的增强。从本文模拟的个例来看,设置不同云滴数浓度所得到的总累计降水量的差异在1%以内。总的来说,增加云滴数浓度,降水量会减少。从比例上来看,增加云滴数浓度对暖云降水过程的抑制作用比对冷云降水过程的增强作用更为显著,但是在本文模拟的个例中,冷云降水过程占主导地位,减少的降水和增加的降水的绝对值在同一个量级上并且数值相近,它们相互抵消后得到的结果是降水量变化的绝对值大大减小了,这解释了增加云滴数浓度后模拟的总累积降水量变化不明显的原因。

摘要:利用2008年5月16日至2009年4月17日太湖地区多光谱旋转遮光辐射仪(multi-filter rotating shadow-band radiometer,简称MFRSR)的观测资料进行反演,得出415、500、615、675和870 nm 5个波段大气气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,简称AOD)及各季节浑浊度系数和波长指数的统计结果。结果表明,5个波段AOD的最大值分别为1.9、1.6、1.3、1.2和1.0;它们谱分布的半宽度分别为0.90、0.70、0.55、0.45和0.25;AOD频率分布极大值处所对应的AOD值分别为0.750、0.550、0.475、0.425和0.425。5个波段AOD的平均值在春季最大,夏季次之,除870 nm外,均为冬季最小。浑浊度系数变化范围为0~1.25,其中大于0.2的占97%以上,大于0.4的占66%以上。春季、夏季、秋季和冬季的波长指数变化范围分别为0~3.0、0~2.8、0.2~2.0和0.2~2.0,表明太湖地区大气污染较为严重,且受人为源的影响显著。相对于秋冬季,春夏季有较大粒径的气溶胶粒子存在。

摘要:利用中国2008-2010年的闪电定位数据,分析了闪电次数的空间分布和时间变化,结合Price理论,估算了闪电产生的氮氧化物(LNOx)量,初步分析了LNOx的时空分布特征。结果表明:闪电的高发期为7、8月,广州、武汉为闪电高发区;LNOx主要分布在(105~125°E,25~40°N)地区,其中武汉、广州、成都、重庆、长沙、南京和南昌地区量值较大;7月和8月 LNOx的产量明显高于其他几个月,8月产量最高;此外,LNOx的分布具有明显的季节特征,春夏秋冬四季产量分别占总产量的4.8%、89.4%、5.3%以及0.5%,春季的LNOx主要出现在广州地区,夏季LNOx高值区分布北移,分布范围较广;秋季分布范围减小,最大值出现在广州地区,冬季产量明显变小,最大值出现在武汉的西南方向。

摘要:利用2006-2010年江苏省气象部门闪电定位系统的观测资料,对南京、苏州、徐州、南通和连云港5个代表性地区闪电频数的季节、月、日变化和空间分布特征以及闪电强度分布区间进行对比研究,探讨了各地闪电分布差异和全省闪电活动特征。结果表明,5个地区四季负闪均多于正闪;闪电频数年变化显著,南京峰值出现在7月,其他地区出现在8月;闪电日变化特征明显,各地区峰值出现在14:00-17:00。全省闪电频数的空间分布不均衡,苏南大于苏北和苏中地区,南京、镇江、常州部分地区分布着多个闪电密集中心。大部分闪电强度集中在20~50 kA,100 kA及以上的闪电很少,各地区正闪强度均高于负闪。