不均匀地表产生的中尺度通量的数值试验

采用北京大学三维的复杂地形中尺度模式,结合陆面过程模式(SiB),模拟了草原和沙漠并存的下垫面的边界层大气运动.利用SiB模式计算了地表辐射、感热、潜热通量,并且预报地表温度.中尺度模式则模拟了沙漠地区受热抬升,形成的辐合运动,垂直速度的分布,不同高度上水平流场的变化以及中尺度动量和热量通量,把中尺度通量跟湍流通量进行了比较,以确定这种中尺度运动在GCM模式的参数化过程中的重要性.试验表明中尺度通量尤其是热量通量要比湍流通量大很多.     

中尺度数值模式MM5V2评介

由于中尺度数值模式ＭＭ５Ｖ２本身的进步和目前能提供给中尺度数值模式的资料越来越多,使中尺度数值模式系统在灾害天气的预报方面成为一个重要的手段。从ＭＭ５Ｖ２的两大部分,模式初始化和预报模式出发,全面分析和总结中尺度数值模式的特点,并对中尺度数值模式未来发展做一些有益的探讨。     

灾害天气国家重点实验室奥运气象服务

（1）奥运开幕式、闭幕式重要天气过程的分析和多模式预报。参加奥运天气会商的预报方法包括经典统计方法、动力统计方法及中尺度数值模式预报。其中中尺度数值预报模式有：GRAPES_Meso模式、AREMS模式、WRF模式及ARPS模式。此外,中尺度分析LAPS系统也参与了对中尺度系统的诊断分析。     

灾害天气和中尺度气象学研究

该文简要评述了我国经常发生的引致严重灾害的中尺度天气系统及目前国内外中尺度天气外场试验和中尺度模式的研究现状和进展，指出发展我国中尺度数值模式预报系统需要解决的几个主要问题。     

一个用于中尺度研究的非静力平衡模式

本文设计了一个用于中尺度研究的非静力平暂数值模式。在垂直运动方程中考虑非静力项后,为了减小由气压梯度力和重力计算浮力时的误差,模式引进了浮力方程。文中对中尺度环流系统的生成和维持作了一系列对比试验以考察该模式模拟中尺度过程的能力,结果发现,模式能反映中尺度系统生成和维持的一些特征。同时发现,对于较复杂的中尺度运动,初始扰动的发展与扰动本身的动力学和热力学结构有关。而大气稳定度分布对中尺度环流系统的维持起重要作用。通过试验还发现,积分过程中的计算稳定性对初始条件是敏感的。     

中尺度数值预报模式的进展和应用

随着近年来计算机技术的飞快发展,中尺度数值模式作为中尺度气象的一种预报和研究工具,越来越显示其重要性。本文综述了MM5中尺度数值模式的发展现状,并以实例介绍其在中尺度气象研究、区域天气预报、区域气候预报、航空航海气象保障、军事训练和空气质量预测等方面的广泛应用。     

广西特大暴雨过程中两类中尺度系统的模式预报能力研究

针对2008年6月12日广西特大暴雨个例,利用华南野外试验获得的高时空分辨率资料,采用Barnes滤波方法,分离了其中的中尺度系统。对比雷达观测资料和模式模拟结果,发现在不同的降水阶段,造成暴雨的中尺度系统类型不同。暖湿气流中的中尺度涡旋造成了对流降水,冷暖空气交汇带上的中尺度涡旋增强了层积混合降水。通过滤波前后包含不同尺度信息的初值进行模式积分,发现基流稳定的暖湿气流中的弱扰动,不能通过模式积分过程产生,基流变化较大的冷暖空气交汇带上的中尺度扰动,可以通过模式积分产生,AREM模式对不同类型的中尺度系统具有不同的预报能力。      

新疆发展中尺度数值预报模式模拟试验的必要性及可行性分析

根据国内外中尺度大气理论及中尺度数值模式模拟的最新试验结果,分析在新疆开展中尺度数值预报模式模拟试验和研究的必要性和可行性,并提出一些具体的实施方案。     

沙漠绿洲非均匀分布引起的中尺度通量的数值模拟

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。     

论中尺度运动对大尺度模式网格平均的次网格垂直通量的影响

较系统地阐述了中尺度运动对大尺度模式网格平均的次网格通量的影响方式和作用机制 ,提出了在大尺度模式中参数化次网格中尺度通量和地表次网格通量中尺度加强的思想方法 ,初步分析了这些参数化方法的缺陷和局限性 ,对几个在参数化中尺度通量和地表次网格通量中尺度加强时应重点考虑的关键因子提出了建议。最后 ,讨论了参数化非均匀大气的网格平均的次网格通量的一些新的想法及相关问题     

NUMERICAL SIMULATION OF THE GENERATION OF MESOSCALE CONVECTTVE SYSTEMS IN LARGE－SCALE ENVIRONMENT

The generation of mesoscale convective systems is simulated by a 7-level primitive equation model. The large-scale parts of observed, data at 1200 Z June 11, 1983, which are obtained by low-pass filter, are used as the initial data. The results show that the generation of mesoscale convective systems can be simulated from fields of meteorological variables on the large-scale background. When the low-level south-west jet stream is very moist, mesoscale convective systems can develop ahead of the wind speed maximum in the warm sector of Jiang-Huai (Changjiang-Huaihe Rivers) cyclone, where the potential stability tends to remain negative. Furthermore, they are similar to the mesoscale convective complex (MCC), which appears frequently in the central part of the United States during the warm season (March to September), in dynamical and thermal structure, distribution of precipitation and the process of generation and development.     

An assessment of geosynchronous satellite soundings retrieved with the aid of asynoptic radiosonde profiles

Summary Geosynchronous satellite soundings from the VISSR Atmospheric Sounder (VAS) have difficulty resolving thermal variations in the troposphere associated with mesoscale dynamical processes. For example, VAS soundings retrieved during a late winter storm on 6 March 1982 scarcely resolved a mid-tropospheric cold pool and a low-level inversion which were captured by a special radiosonde network established as part of an Atmospheric Variability Experiment (AVE) in the south-central United States. In this paper, VAS radiances from the 6 March 1982 AVE/VAS case are re-processed using supplementary radiosonde soundings obtained at NWS radiosonde sites in the central United States to construct a local regression retrieval matrix. The re-processed VAS retrievals are compared to the original VAS retrievals and to an independent mesoscale radiosonde network located in north-central Texas. The re-processed VAS retrievals delineate the three-dimensional mesoscale temperature fields for this case with significantly improved accuracy, indicating that the poor resolution from the previous retrievals was not due to unexpected limitations in the satellite radiometer. More importantly, in order to obtain accurate upper-air temperature analyses over the United States at mesoscale resolution, the results from this case suggest that it may be necessary to develop a system which combines temperature and moisture profiles observed at selected sites in an asynoptic ground-based network (using either balloons or upward-looking microwave sensors) with infrared radiances observed at 30 km horizontal resolution from the geosynchronous sounder, using the VAS satellite data to fill in the gaps between the ground-based measurements.With 11 Figures     

A survey of unbalanced flow diagnostics and their application

1.IntroductionImbalanceisdefinedintermsoftowhatextenttheflowdepartsfromabalancedstate.Despitetheapparentcomplexityofatmosphericmotions,thepressure(massfield)andvelocity(momentum)distributioncanberelatedbyrathersimpleapproximateforcebalances(sothatparcelaccelerationscanbeignored).Davisetal.(1996)pointedoutthattheunderlyingassumptionofbalanceddingnosticsisthatthenowevolvesinawayconsistentwiththerestrictionsimplicitwithinthediagnosticframework.ThesimplesttwobalancerelationsaregeostrOPhl'cbalance…     

On the consideration of mesoscale transports in climate modelling

Summary The dynamical effect of land surface heterogeneity on heat fluxes in the atmospheric boundary layer (ABL) is investigated using numerical simulations with a non-hydrostatic model over a wide range of grid resolutions. It is commonly assumed that mesoscale or dynamical fluxes associated with mesoscale and convective circulations simulated by a high-resolution model (subgrid (SG) model) on the subgrid scale of a climate model (large-scale (LS) model) represent additional processes in the ABL, which are not considered by the turbulence scheme of the LS-model, and which can be parameterized using the SG-model. The present study investigates the usefulness of this methodology for small-scale and large-scale idealized heterogeneities using a SG-model resolving mesoscale or even microscale circulations to compute the mesoscale fluxes on the scale of the LS-model. It is shown that the dynamical transports as derived from the SG-model should not be used to correct the parameterized turbulent fluxes of the LS-model. The reason is that the subgrid circulations simulated by the SG-model interact with the fields of wind and scalars in the ABL, which results in reduced turbulent fluxes in the ABL. Thus the methodology of previous studies to use mesoscale/dynamical fluxes for the correction of flux profiles simulated by climate models seems to be questionable.     

一次江淮气旋及其中尺度系统的数值模拟

本文在十一层原始方程模式中引入Fritsch-Chappell一维云模式，对1982年5月12日江淮气旋上中尺度系统进行了模拟试验，分析表明:Fritsch-Chappell一维云模式对深厚积云的考虑细致合理，比郭晓岚积云参数化方案优越，它能模拟出中尺度系统的一些特征。通过数值计算发现:中尺度江淮气旋是对流层低层的天气系统，气压场上具有中尺度低压的某些特征；对流天气的出现，使得中尺度江淮气旋得到发展，但这种发展有一个变化过程，在对流发展加强时，对流引起的动量变化以及下沉气流造成的低层冷却作用，使其有一个暂时的减弱过程，当对流运动趋于减弱时，气旋才得以发展。     

东北地区中尺度对流复合体的卫星云图特征

通过１０年（１９８３－１９９２年）卫星云图资料的分析，综合归纳了东北地区中尺度对流复合体（ＮＭＣＣ）的基本特征及其发展演变过程，由于受地理条件的影响，ＮＭＣＣ与美国大平原以及我国西北和华北平原上的ＭＣＣ有明显差别，作为一类特殊的对流性天气系统，ＮＭＣＣ与一般中尺度对流云图特征有明显差异。     

登陆台风Matsa (麦莎) 中尺度扰动特征分析

地面中尺度自动站和多普勒雷达资料的分析都表明, 台风Matsa登陆后的低层螺旋云带中活跃着中尺度气旋性涡旋系统。本文使用新一代中尺度WRF模式对台风Matsa登陆后的变化特征进行了数值模拟, 使用四维变分多普勒雷达分析系统 (4D-VDRAS) 对台风Matsa多普勒雷达径向风进行了风场反演。在此基础上对台风Matsa登陆后中尺度扰动特性进行了初步探讨; 对台风Matsa与其螺旋云带的中尺度系统之间动能和涡度的相互转换进行了诊断分析。分析表明: (1) 数值模拟和雷达风场反演结果表明, 登陆台风Matsa的低层螺旋云带中活跃着中尺度气旋式涡旋系统, 与之相伴随的为较强的中尺度上升区, 而且, 中尺度垂直上升运动的强弱与雷达对流回波强度成正相关, 中尺度垂直上升运动越强, 雷达对流回波发展越旺盛。 (2) 台风Matsa与其中尺度系统动能转换的诊断分析说明, 低层中尺度系统从台风Matsa环流中获得动能而发展; Matsa在陆地上长久维持主要是从高层获得动能。 (3) 台风Matsa与其中尺度系统涡度转换的诊断分析说明, 低层中尺度系统向Matsa输送正涡度主要依靠中尺度垂直运动来完成; 高层正涡度的转换通过水平输送和垂直输送共同来完成。所以, 中尺度系统所产生的正涡度源源不断地向Matsa输送, 使Matsa的气旋性环流可以在陆地上长久维持。     

一个中尺度海-气耦合模式的研制

将L inux系统的管道通信技术运用到大气-海洋耦合模式的研究,实现了中尺度大气模式与海洋模式的双向耦合。使用这个模式研究中尺度海-气相互作用,有较多的优点,不但可以提高模式的稳定性和运行效率,且可移植性强,利于模式的独立升级和改进。     

天津市中尺度数值预报业务系统的设计与实现

为适应省级中尺度数值预报业务的需要,设计实现了天津市中尺度数值预报业务系统。该系统由高性能计算机系统、中尺度数值预报模式以及业务运行流程组成的,其设计与实现涉及到高性能计算机系统的建设、中尺度数值预报模式的业务数据流转以及系统运行监控流程的设计等多个方面。高性能计算机系统的建设包括系统选型、功能设计和安装调试等部分,中尺度数值预报模式的业务数据流转以及系统运行监控流程的设计是整个系统业务化的关键。天津市中尺度数值预报业务系统通过工程建设和技术开发完成了奥运期间的气象预报服务任务,已投入业务化运行。