华南沿海一次暴雨中尺度对流系统的形成和发展过程

应用观测分析和数值模拟方法研究了2004年5月13～14日发生在华南西部沿海的一次暴雨中尺度对流系统（MCS）。结果发现：MCS开始发生在低层切变线南侧的偏南气流中，强盛时其水平范围达中口尺度，生命史近10个小时。在MCS的形成和发展过程中，低层的涡旋环流不明显，但其上空对流层中层500hPa上有流场的扰动与之对应。观测分析及数值模拟结果均表明沿海地形引起的辐合在对流的启动中有重要的影响。而对流发展起来后，由于凝结加热的作用，中层的扰动得到加强和发展，主要表现为涡度的增大，气旋性环流在500hPa高度附近表现最为明显，并在MCS东移发展的过程中起着重要的组织作用。MCS在有利地形触发作用下发生。并通过对流层中层扰动组织发展的过程，有别于华南其它一些暴雨过程常伴有低层涡旋系统向上发展的形式，有其独特的特征。还对中层扰动的增强过程和物理机制进行了分析，并提出了一个用于解释中层扰动对MCS组织发展影响的观点。     

AN ANALYSIS OF DISTRIBUTION AND MESOSCALE STRUCTURE OF PRECIPITATION ABOUT LANDFALL TROPICAL CYCLONE KOPPU (0915)

Observation from automatic weather stations, radars and TRMM satellites are employed to investigate the precipitation distribution of tropical cyclone (TC) Koppu (0915) that made landfall on Guangdong province in 2009. The results show that the precipitation of landfall TC Koppu is featured by significant asymmetry and mesoscale structure, and occurs mainly to the left of its moving path. By examining the sea surface temperature (SST), water vapor flux, Q vector, vertical wind shear of environment etc., it is found out that the distribution of SST, water vapor convergence, low-level convective ascending and vertical wind shear facilitates the TC precipitation to take place to the left of the TC moving path. The mesoscale structure separated by Barnes band-pass filter presents that the precipitation of landfall KOPPU has some organized mesoscale spiral structures, which is around the TC center and composed of the form of belts or blocks. The heavy local rainfall of landfall TC Koppu is primarily associated with the rainfall due to mesoscale spiral structure.     

华北暴雪的云微物理参数化方案的比较模拟

用MM5模式模拟2004年12月20-23日发生在华北地区的一次暴雪天气的发生发展及其演变过程.在四个嵌套网格区域内分别采用Goddard方案(试验G)和Reisner 2方案(试验R)的两个纯显式冰相云微物理参数化方案进行试验.模拟结果表明:试验G和试验R均可以较好的模拟暴雪过程中的环流形势演变、降雪分布和强度,并且两个试验的结果差别不大,但是云中的微物理过程有很大的不同.试验G的主要云微物理过程包括云水的凝结增长、云冰的凝华增长、云冰初始化、云冰被雪碰并、云水被雪碰并、雪的凝华增长、云冰的Bergeron过程等;而试验R的主要云微物理过程包括云冰的凝华增长、云冰转化成雪、雪的凝华增长和霰的凝华增长等.     

不同海表面温度对南海台风“杜鹃”的影响试验

采用水平分辨率0.25 °×0.25 °的日平均和周平均的卫星微波成像仪(TMI)和卫星微波辐射计(AMSRE)的海温资料(TMI-AMSRE SST)作为下强迫源,利用中尺度数值模式MM5对南海过境台风"杜鹃"进行了模拟.试验结果表明:台风中心附近SST的差异会导致大气风场的差异,从而使模式对SST有比较快速而且明显的响应;不同的SST对台风的强度和路径都有一定的影响,而对台风降水和台风中心附近潜热通量有明显的影响;不同SST对台风的影响主要是通过改变海-气潜热通量来实现的.     

WRF/UCM在广州高温天气及城市热岛模拟研究中的应用

应用WRF及其耦合的城市冠层模式(UCM,Urban Canopy Model),对2004年6月底—7月初受副热带高压和台风外围气流影响下发生在广州地区的一次高温天气过程进行了数值模拟。考察了WRF/UCM对"城市热岛"及城市高温天气模拟的应用效果。三个不同设计的模拟试验表明,E-UCM试验(新土地利用资料,耦合UCM模式)比E-BPA试验(新土地利用资料,BPA方法)和E-NOU试验(旧土地利用资料,耦合UCM模式)更好地模拟出了城区2 m高度温度的演变,平均绝对误差最小。尤其在夜间,E-UCM试验成功地再现了夜间热岛的形成及分布。城区及郊区地表能量平衡差异的分析表明,日间城区高温与低反射率引起的短波辐射吸收增加有关,由于城区缺少水汽蒸发蒸腾冷却过程,大部分能量收入被分配为感热加热大气。夜间,地表能量收入来自土壤热通量的向上输送,收入能量除部分用于长波辐射之外,由于城区潜热通量小,其余部分仍主要以感热形式加热大气。夜间热岛的形成与感热加热的持续有关,有利于夜间高温的维持。     

LAPS云分析中卫星资料的应用及对GRAPES模式短时预报的影响

通过2013年5月16日广东暴雨个例,利用LAPS分析系统在GRAPES背景场的基础上融合了地面、探空、雷达和卫星资料,比较了LAPS分析系统是否融合卫星资料的云微物理变量(云水、雨水、云冰、云雪)差异;进一步对比讨论了模式提前6 h滚动预报与LAPS反演的云微物理变量的异同,在此基础上探讨了两者对模式降水预报的影响。结果发现,LAPS分析系统融合了卫星资料后,能较好地再现中尺度云团的形态和强度,且能减少一些云微物理变量(云水、云冰、云雪)的虚假中心,大值中心与强降水中心吻合较好;模式滚动预报与LAPS反演的云微物理变量水平和垂直分布差异较大,后者的分布形态基本与观测降水、雷达回波相似,大值中心与强降水中心吻合较好;从两者对模式降水预报的效果来看,LAPS分析的云微物理变量作为模式初始场中的云参数,能改善模式1 h的降水预报,而模式滚动预报的云微物理变量对模式降水预报基本没改善。      

华南前汛期MCS的活动特征及组织发展形式

利用卫星云图Tbb资料、常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,按照Jirak对中尺度对流系统(MCS)的分类方法,将华南MCS分为MCC(中尺度对流复合体)、PECS(线状或长条状MCS)、MβCCS和MβECS(即β尺度的MCC和β尺度的PECS)4种类型,对华南前汛期MCS的时空变化特征、发生发展的组织形式和天气学背景进行了分析。结果表明:PECS是华南地区MCS的主要发展形式。4—6月MCS的发生个数逐月增多。MCS的日变化呈单峰型,主要集中于下午到上半夜形成,傍晚到半夜之间发展成熟。但具体到不同的4种类型,其日变化特征有一定差异。MCS活动分布特征与地形没有明显对应关系,全区都可有PECS发生。MCS主要以东移为主,其次的移动方向4种不同类型分别略有不同。MCS的发生发展有3种主要天气形势:500 hPa槽前西南风场型、850 hPa切变线南侧的西南风场型和地面低槽配合的Ⅰ型;500 hPa西北风场型、850 hPa切变线型和地面低槽配合的Ⅱ型;500 hPa西风槽过境型、850 hPa切变线南侧的西南风场型和地面低槽配合的Ⅲ型。孤立发展和合并增长是华南MCS的主要组织发展形式。     

土壤干旱化对短期气候影响的数值模拟

用加进了奥勒冈州立大学陆面模式(OSULSM)的美国PSU／NCAR第五代中尺度模式(MM5)进行了减少土壤含水量对短期气候影响的模拟试验,目的在于探讨我国北方干旱化对短期气候的影响。试验结果表明,对整个模拟区域月降水总量没有明显的影响,但对不同地区有明显的影响。对月降水量较大地区的影响表现为使月降水量有一定程度的减少,而对月降水量中等以下地区的影响则相反,使月降水量略有增加。分析结果表明,其原因是土壤含水量减少会造成地面潜热通量减少、感热通量增加和陆面温度增高,最后生成一个浅薄的偏差热低压。这个偏差热低压在对流层低层有偏差辐合上升气流与之相配合,在对流层中层以上则与偏差辐散下沉气流相伴。这对于浅薄的降水系统的发展是有利的,但对于强大而深厚的降水系统的发展则不利。     

Analysis of Mesoscale Convective Systems Associated With a Warm-Sector Rainstorm Event Over South China

With multiple meteorological data, including precipitation from automatic weather stations, integrated satellite-based precipitation (CMORPH), brightness temperature (TBB), radar echoes and NCEP reanalysis, a rainstorm event, which occurred on May 26, 2007 over South China, is analyzed with the focus on the evolution characteristics of associated mesoscale-β convective systems (Mβcss). Results are shown as follows. (1) The rainstorm presents itself as a typical warm-sector event, for it occurs within a surface inverted trough and on the left side of a southwesterly low-level jet (LLJ), which shows no obvious features of baroclinicity. (2) The heavy rainfall event is directly related to at least three bodies of Mβcss with peak precipitation corresponding well to their mature stages. (3) The Mβcss manifest a backward propagation, which is marked with a new form of downstream convection different from the more usual type of forward propagation over South China, i.e., new convective systems mainly form at the rear part of older Mβcss. (4) Rainstorm-causing Mβcss form near the convergence region on the left side of an 850-hPa southwesterly LLJ, over which there are dominantly divergent air flows at 200 hPa. Different from the typical flow pattern of outward divergence off the east side of South Asia High, which is usually found to be over zones of heavy rains during the annually first rainy season of South China, this warm-sector heavy rain is below the divergence region formed between the easterly and southerly flows west of the South Asian High that is moving out to sea. (5) The LLJ transports abundant amount of warm and moist air to the heavy rainfall area, providing advantageous conditions for highly unstable energy to generate and store at middle and high levels, where corresponding low-level warm advection may be playing a more direct role in the development of Mβcss. As a triggering mechanism for organized convective systems, the effect of low-level warm advection deserves more of our attention. Based on the analysis of surface mesoscale airflow in the article, possible triggering mechanisms for Mβcss are also discussed.     

基于逻辑回归模型的雷电潜势预报方法

利用闪电定位资料、广州地面观测资料和清远探空观测资料,分析了广州的雷电日分布特点,提取了相关的环境场物理量,应用逻辑回归模型技术,针对广州地区3～6月的雷电活动,研发了适用于该地区日间和夜间雷电活动的预报方程,为雷电潜势预报提供了一种比较客观的预报方法.检验结果表明,该方法的预测成功率超过76％,日间段预报效果总体优于...