转折性天气降水预报检验方法及应用

采用转折性天气降水检验评估方法,从转折天气预报能力的角度评价了模式降水预报能力。对全球中期T213、日本和德国数值预报模式在2006年9月至2008年8月的降水预报检验评估分析表明:转折天气降水预报能力检验是目前降水检验方法的有效补充。3种模式的转折天气降水预报能力随着预报时效的延长,存在逐渐递减的趋势;短期预报能力分析,T213和日本模式春季最好,而德国模式是夏季最好;48h预报分析,T213和日本模式在长江中下游、华北及东北等部分地区、德国模式在四川盆地和华南部分地区预报效果较好。     

江苏 80 m高度风能评估方法探讨

80 m轮毂高度风能评估关键问题之一是风随高度的变化规律研究,目前以最小二乘法、常规常参数方法最具代表性,但两者对高空风能的评估结论差异可能较大。使用幂常数指数方案,江苏省80 m高空陆上风能储量达到7.39×10¹⁰W,可开发量为0.59×10¹⁰W,而使用最新的最小二乘技术对江苏省80 m高空风能评估表明,陆上风能储量达到13.54×10¹⁰W,可开发能量为1.07×10¹⁰W,全省陆上和近海的可开发风能储量可达到4.29×10¹⁰W,约为常规常参数方法计算结果的1.8倍。两种高空风能的评价结果均表明,江苏省风能资源丰富,沿海地区和近海具有巨大的风能储量,有很大的开发利用前景。     

不同地表通量计算方案的比较与改进

利用2006年南京地区边界层外场观测资料对摩擦速度(u*)和摩擦温度(θ*)的几种计算方案进行了比较.u*计算方案的比较结果表明:在不稳定条件下,Pleim方案计算结果同实测值相比,二者在量值及变化趋势上都有较好的一致性;而在稳定条件下,计算结果较差,为此本文给出了一个新的计算方案,结果表明,改进方案有效的提高了u*计算精度,平均相对误差由56%降低到21%.θ*计算方案的比较结果表明:基于动力粗糙度和热力粗糙度相等的Lee方案计算误差较大,而引入阻尼项的Wesely方案计算结果较前者有明显改进.     

地形对2008年初中国南方持续性冰冻灾害分布影响的数值模拟

2008年初我国南方发生了大范围、 持续性低温冰冻雨雪天气, 冻雨、 暴雪灾害属历史罕见, 许多地方突破50年记录。本文主要从数值模拟方面讨论了1月25日~2月2日冰冻雨雪最为严重的过程。CWRF数值模式较成功地模拟出与实况基本一致的降水分布、 温度垂直分布特征和地面气温状况, 较准确地再现了这次罕见的冰冻雨雪过程\.地形敏感性试验表明, 横断山脉和南岭山脉及邻近山区对冻雨的形成和维持具有重要影响, 这种影响是通过锋区特征的改变来实现的。具体体现在, 有地形时, 因暖湿空气的抬升和冷空气在近地面的堆积而形成易于产生冻雨的倾斜锋区; 无地形情况下, 锋区坡度增大, 冻雨赖以形成的逆温层结结构遭到破坏, 使冻雨（冰冻）灾害区在经历短暂的西进南扩后, 很快减弱消失。上述地形的移出还通过对环流特征的改变, 使对流层底层偏东气流更有组织, 整个回流也更清晰, 这对南方大范围的降水强度和强降水落区会产生显著影响, 但对整体降水的区域分布没有明显影响。     

江苏80m高度风能评估方法探讨

80 m轮毂高度风能评估关键问题之一是风随高度的变化规律研究,目前以最小二乘法、常规常参数方法最具代表性,但两者对高空风能的评估结论差异可能较大.使用幂常数指数方案,江苏省80 m高空陆上风能储量达到7.39×1010 W,可开发量为0.59×1010 W,而使用最新的最小二乘技术对江苏省80 m高空风能评估表明,陆上风能储量达到13.54×1010 W,可开发能量为1.07×1010 W,全省陆上和近海的可开发风能储量可达到4.29×1010 W,约为常规常参数方法计算结果的1.8倍.两种高空风能的评价结果均表明,江苏省风能资源丰富,沿海地区和近海具有巨大的风能储量,有很大的开发利用前景.     

GPS/PWV资料同化在强降水过程中的定量作用评估

基于WRF模式及其三维变分同化系统,分别采用江苏GPS观测网的大气可降水量资料及区域内探空和地面气象站资料,对2011年8月25日江苏苏南地区的一次区域性暴雨和2008年苏皖地区的一次局地特大暴雨过程进行了同化试验,用以比较分析GPS/PWV、探空和地面观测资料同化对强降水预报的定量作用。结果表明:探空和地面资料的同化通过对模式动力和热力场的影响,在强降水中心附近形成了强烈的辐合上升运动和热力不稳定条件,直接改进了强降水中心分布结构和强度特征,对数值模拟的成功与否起着决定性作用。而GPS/PWV在探空和地面资料同化的基础上,将使水汽条件得到增强且更有组织性,无论对降水中心强度还是位置都具有较为显著的改进作用。     

近地面风场变化对太湖蓝藻暴发影响的数值研究

蓝藻水华是在特定的气象和水文条件下,已成为优势种群的蓝藻群体在水体中发生水平、垂直位置的改变而形成.选取2007年6月24日和9月8日发生的2次蓝藻暴发个例,利用WRFV2模式进行较高分辨率数值模拟,研究了在蓝藻成为优势群体之后的上浮积聚阶段近地面风向风速对蓝藻水华面积变化和活动范围的影响.通过数值模拟结果与EOS/MODIS卫星遥感监测到的蓝藻信息的对比分析发现,蓝藻的活动对湖区近地面风场变化的反应相当迅速,蓝藻大面积暴发过程往往对应着有利的风向风速变化:如风速小、系统性东北风、辐散环流等.研究表明通过对太湖地区各气象要素的高分辨率数值模拟,可以预测蓝藻的暴发和演变情况,为太湖蓝藻暴发的预测预警提供气象依据.     

雷达径向风和反演风联合同化在台风灿都（2010）数值预报中的研究

基于WRF模式及其Hybrid集合-变分同化系统,比较研究了雷达径向速度(V_r)同化和T-TREC(Typhoon-Tracking radar echoes by correlation)反演风同化对台风灿都(2010)分析和预报的影响。为了探索最适合登陆台风预报的雷达资料同化策略,在研究V_r循环同化和T-TREC循环同化的基础上,考虑到两种雷达风场资料各自的优势,提出了合理利用两种雷达风场资料的联合同化策略,即在循环同化的首次分析中同化T-TREC风,而在之后的分析中同化V_r资料。研究三种不同的雷达资料同化策略发现,V_r直接同化虽能改善台风分析和预报,但其依赖于较多的同化次数,这会导致确定性预报的启动时间较晚,不利于台风业务预报。相比之下,由于T-TREC资料观测范围远、风场结构完整,T-TREC循环同化策略只经过较少次数的同化分析即能显著改善台风强度预报;然而受T-TREC资料自身反演误差的影响,增加同化次数反而不利于提高预报效果。当联合利用这两种雷达风场时,联合同化策略在不同同化时间窗下的预报表现均最优。     

北太平洋夏季热带海区大气运动的平衡关系

利用1998~2003年6~8月的NCEP/NCAR再分析资料(1.0°×1.0°经纬度网格),以对流层中部500 hPa高度层为重点,利用北半球夏季(6~8月)低纬度(0°~30°N)太平洋地区(160°E-120°W)各物理量(水平速度u,v,P-坐标垂直速度ω等)计算了水平运动方程中各分量的大小,通过比较对热带大尺度运动方程进行了简化,并给出了相应的简化方程,认为纬向风在除了赤道这一奇异带以外都是满足地转平衡的,而经向风则在离开赤道30°以外达到地转.由于热带太平洋地区是台风的重要发源地之一,因此弄清此地区的大气运动基本平衡关系有助于台风形成机制的研究.     

Ferrel环流之新解

由于Ferrel环流与中高纬度存在强盛的西风带这一现代大气观测手段所证实的事实相悖,对其是否存在,及其环流形态一直存在着很大的争议.本文利用1998～2003年的NCEP/NCAR（National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research, 美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心）再分析资料（10°×10°,经/纬度网格）,根据北半球夏季（6～8月）太平洋地区（0°～60°N;160°E～120°W）的三维风场的基本特征,分析了北半球夏季太平洋地区平均经圈环流,特别是Ferrel环流的特征,发现Ferrel环流具有与已往研究不同的性质,并在此基础上提出了Ferrel环流新的概念模型,与过去的经典的环流概念模型相比能较好地描述高低空环流的基本特征,同时在考虑地球自转效应下,能够完满地解释中高纬度西风带的维持.