一次强沙尘暴和雪暴天气过程的诊断及模拟分析

利用基本气象资料和T213数值预报产品资料,对发生在内蒙古大部分地区的一次强风、强沙尘暴、强雪暴和强降温天气过程进行了动力诊断和模拟分析。结果表明,强冷空气活动是造成多种灾害的主要动力,高空急流是强风的动量来源,蒙古气旋强烈发展造成的气压梯度风加剧了地面大风和沙尘暴。强烈的冷、暖平流空间配置使大风、沙尘暴和降温更为剧烈。散度场的空间配置有利于沙尘暴、暴风雪的发展。高空西风急流对低空西南急流具有耦合和触发作用,低空西南急流的建立和长距离的水汽输送与辐合,成为内蒙古东部产生暴雪的重要条件,低层东风切变带中的正涡度平流的输送,叠加到了较好的水汽输送及辐合区域,加大了降雪。后期低层西北急流的形成,是产生暴风雪的重要原因。数值模拟结果表明,模拟高压、低压中心位置和强度与实况较为吻合,气旋的气压梯度强度与实况较为接近;冷暖平流在分布区域、输送方向、强中心位置上也与实况具有较相似的特征,但是温度平流模拟的结果在量值上略大于实况。     

一次强沙尘暴天气过程热力动力场数值模拟分析

本文利用GRAPES模式对2006年4月9日-11日大范围强沙尘暴过程进行了热力动力数值模拟分析,结果表明：整个强沙尘暴天气发生过程中,大气基本上呈稳定层结。西路第一阶段强沙尘暴天气爆发时高值位温下凹区明显下传,西路第二阶段强沙尘暴主要爆发在等位温线密集陡峭的弱稳定层结区域里,其次在高值位温下凹东移区。西北路强沙尘暴爆发时等位温线密集陡峭。暖平流是产生西路第一阶段强沙尘暴的重要热力因子。700hPa冷平流对西北路强沙尘暴的贡献最大,冷平流在河西走廊的骤增对预报西北路强沙尘暴爆发有很好的指示意义。     

北方一次强沙尘暴过程的诊断分析和数值模拟

利用NCEP再分析资料、地面观测资料和中尺度数值模式MM5V3,对2009年4月22-24日强沙尘暴过程的近地面气象要素变化特征进行了分析和数值模拟.结果表明,沙尘暴发生前后温、压和风速均出现了剧烈变化;蒙古气旋和冷锋是这次强沙尘暴过程的主要影响系统.温度平流、涡度平流、垂直速度及位涡在气旋发展、演变过程中起重要作用.模拟的地面环流形势显示,模式对地面气旋的演变特征及地面大风模拟的较好,并指出地面大风区与沙尘暴有较好的对应关系.     

2001年4月8日宁夏强沙尘暴天气中尺度系统分析

对2001年4月8日宁夏出现的一次强沙尘暴过程进行了天气背景及中尺度天气学分析。根据不同地区出现大风的时间差异，讨论了地形对冷锋和沙尘暴运动的影响；利用非静力平衡中尺度数值预报模式MM5的导出量，通过宁夏精细化预报物理量分析子系统，计算、分析了这次过程中Q矢量、锋生函数及总温度的变化特征。结果表明：MM5数值模式输出产品与本次沙尘暴过程天气实况有较好的对应关系及预报指示意义。     

北京地区沙尘暴天气分析及数值模拟

北京地区春季是风沙天气的多发季节 ,2 0 0 0年春季冷空气活动频繁 ,我国西北、华北多次出现大范围的沙尘暴天气 ,给人民的生活生产、交通运输及国民经济都带来很大的危害 ,而且沙尘天气造成的空气污染严重影响人们的身体健康。文中主要对 2 0 0 0年 4月 6日沙尘暴过程进行了天气分析 ,并用非流体静力中尺度数值模式进行预报和模拟研究。结果表明 ,此次沙尘暴天气是高空小槽沿大槽后强西北气流东移时发展加深 ,引导一次强冷空气南下所致 ;数值模式对沙尘暴到达北京地区的时间、地面风速、风向的突变都做出了很好的预报 ;沙尘暴发生时中低空有很强的垂直上升运动和正涡度中心 ,其形成、发展和移动与沙尘暴的过境时间和移动方向基本一致。同时利用空气质点轨迹模拟与分析方法进行了沙尘暴过程空气质点轨迹分析 ,所得结果与实况及卫星监测轨迹一致     

内蒙古一次强沙尘暴过程综合观测分析

利用高空、地面常规观测资料和内蒙古沙尘暴监测站的沙尘暴器测资料,对2010年3月19～20日一次强沙尘暴天气过程进行了综合观测分析.结果表明:本次沙尘暴发生前,大气层结稳定并不利于对流的发展.但在700 hPa至500 hPa的强冷平流与850 hPa以下层次的平流差异有利于温度垂直递减率增大,强冷平流的作用使其中心以下层次形成热力不稳定层结,是沙尘暴发生的有利层结条件.当干对流风暴发生并形成沙尘暴天气时,不稳定能量释放,使该层大气趋于中性层结即混合层,混合层可能是其间的一个平衡态.对流层中低层冷平流的强度、位置和层次,一定程度上影响着混合层的厚度和沙尘暴的强度.过程中混合层以下气层温度下降的比较快,加之沙尘暴顶层短波辐射有增温效果,在混合层顶(约500 hPa处)出现逆温盖.强冷空气活动是引发沙尘暴天气的主要原因,沙尘暴天气的发生伴随着地面剧烈降温,相对湿度骤降,气压涌升,地面风速直接影响沙尘暴强度.可吸入颗粒物(PM10)浓度能更加精细的反映和描述沙尘暴强度的变化.粒子散射系数的变化趋势和PM10浓度的变化趋势非常一致,沙尘暴阶段,散射系数基本在1000Mm-1以上,达到强沙尘暴强度阶段,散射系数基本在2000Mm-1以上.     

“4.12”沙尘暴天气的数值模拟及诊断分析

利用MM5中尺度数值模式,以T106实况资料作为初值场和侧边界值,对甘肃省河西走廊2000年4月12日强沙尘暴的强风天气形势和地面风场进行了数值模拟,并利用模式输出结果对这次过程作了诊断分析。模拟和诊断分析结果表明：MM5中尺度模式能模拟出产生这次强沙尘暴的强风天气形势和上升运动;沙尘暴爆发前3h河西走廊出现西北大风,并有大风向这一地区的明显辐合;沙尘暴发生在地面处于于暖状态的地区;位涡的水平分布特征对沙尘暴的出现时间和落区有一定的指示意义。沙尘暴区上空螺旋度垂直分布为高层负值,低层正值。螺旋度正值的演变与沙尘暴的出现有一定的对应关系。     

2009年4月北方一次强沙尘暴过程的特征分析和数值模拟

利用观测资料对2009年春季4月22-24日强沙尘暴过程的近地面气象要素(气温、气压、风速)变化和PM10进行分析.结果表明:蒙古气旋和冷锋是这次强沙尘暴的主要影响系统;沙尘暴过程前后温、压和风速有剧烈变化;PM10的强度能较好地反映沙尘暴强度.在观测资料分析基础上,利用沙尘暴数值预报系统对此次过程进行了模拟,采用模拟结果对地面沙尘浓度和起沙进行了分析.结果表明:模式能较好地模拟出这次沙尘天气的时间和空间演变特征,模拟沙尘浓度大值区与强沙尘暴的范围较为一致,比较白天早间和下午的沙尘浓度分布,发现其具有日变化;这次大范围的沙尘天气的起沙中心分别是南疆塔里木盆地、甘肃、内蒙古的西部及蒙古国南部,垂直沙通量超过50 mg·m2·s-1;沙尘浓度垂直输送的高度在550hPa以下,起沙后的沙尘粒子主要靠对流层低层的大风长距离地输送;对不同地区起沙过程贡献最大的沙尘粒子的粒径不尽相同,但是对起沙量贡献最大的是粒径在2μm相似文献   

一次强沙尘暴天气成因分析

应用基本观测资料及我国数值预报产品HLAFS资料，对2002年4月6—8日的一次由蒙古冷涡强烈发展而形成的强沙尘暴天气过程，从天气学成因、动力机制等方面进行了分析和诊断。结果表明，强冷空气的卷入使蒙古冷涡强烈发展，为沙尘暴的发生提供了动力条件；而蒙古冷涡特有的垂直结构提供了动量下传机制，在地面冷锋后部形成了大风区，为沙尘暴的形成创造了基本条件。在此基础上得出了蒙古冷涡沙尘暴的预报着眼点。     

一次沙尘暴过程的数值模拟和层结条件分析

层结条件是沙尘暴形成的重要因素。利用非静力MM5V3模式对2004年3月26—28日主要发生在内蒙古中部偏北地区的强沙尘暴天气数值模拟,并利用模式结果对沙尘暴爆发的层结条件进行分析。结果表明,混合层能够反映我国内蒙古地区沙尘暴爆发时的大气层结特征．其形成是本次沙尘暴产生的重要原因。蒙古气旋冷锋是本次沙尘暴天气形成的触发条件之一。     

"2003.6.2"十堰强对流天气雷达回波和数值模拟分析

利用714C天气雷达回波和数值模拟资料,结合其它天气资料,分析了2003年6月2日发生在十堰境内的强对流天气过程。结果表明,此次强对流天气过程是在有利的大尺度天气形势背景下,由复杂地形触发出初始单体并发展为多单体强风暴产生冰雹和大风天气,雷达回波特征明显。风暴回波强度强,回波结构紧密,顶部有旁瓣假回波,低层存在弱回波区（WER）,环境风的垂直切变较强。中β低涡的产生为强对流天气的产生和维持发挥了重要作用。     

一次强对流的三维数值模拟分析

利用中国科学院大气物理研究所的完全弹性三维雹云数值模式（IAP—CSM3D）,对2007年7月21日发生在湛江的一次强对流进行数值模拟,分析了强对流的气流结构、垂直涡度、雷达回波及含水量分布变化特征。结果表明,模拟的回波最大强度与雷达实测结果较吻合。模拟的强对流发展阶段气流结构的典型特征为下层水平辐合,上层水平辐散,气流在5km高度发生转向;处于成熟阶段的底层辐合比发展阶段的更强。随着时间的推移,近地层气流先辐合后辐散,下沉辐散气流一直持续到冰雹云消散。模拟的风暴云高含水量中心与强回波中心相对应,出现在上升气流最大区域附近,这说明该风暴云的动力场与物质场配合较好。     

尘卷风的形成、结构和卷起沙尘过程的数值研究

文中应用数值算法对尘卷风的发展过程进行了模拟计算与分析。通过模拟计算得到了尘卷风的内部详细结构和运动过程。研究表明尘卷风是由于地面局部增热不均匀而形成的一种特殊的旋转对流运动。在尘卷风形成的过程中 ,外围空气通过贴近地面的薄层被地面加热后流向中心部位 ,外围空气的旋转能量在中心部位得到加强形成尘卷风 ,其旋转能量是热泡原来具有的旋转能量的局部集中和一部分势能转化而形成的 ,其旋转方向是由热对流泡的初始旋转方向所决定。尘卷风是一种类兰金涡 ,旋转速度和压力的分布具有兰金组合涡的特点 ;在成熟阶段 ,尘卷风的详细结构可以粗略地分为 4个区域———地面附近的气流汇聚区域、柱状的涡核区域、旋风与地面作用形成的转角风区域以及涡核外部的外围气流区域。转角区域可以细分为两个子区域———外围的方位角风区域(在该区域 ,上升气流运动方向与轴线之间有一定的夹角 ,称为方位角 )和中心的下沉停滞气流区域。尘卷风中心的低压和急速的上升气流可使大量沙尘扬起 ,不同直径的沙尘颗粒在尘卷风的作用下运动轨迹不同 ,因此卷起不同大小沙尘的尘卷风的外形也是不同的。     

强沙尘暴发展与干飑线—黑风暴形成的一个机理分析

该文分析了１９９３年５月５日黑风暴的发展过程和景观以及天气形势，研究了干飑线和强冷锋前干飑线发展同黑风暴爆发的关系。分析结果指出：由于强冷锋过境时冷锋前干飑线移至被强烈太阳辐射加热的地表以及条件不稳定大气层结结构，干飑线进一步发展至使黑风暴爆。黑风暴的沙墙是类似于飑线阵风锋面的干飑线阵风锋面的干飑线沙暴锋面。它是阵风锋面前沿反向上升气流卷起干燥地表尘沙面形成的。     

2008年初江西中部冰雪风暴过程的数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所研制开发的三维对流云模式,对2008年2月1日江西省中部的一次冰雪风暴过程进行了数值模拟。模拟方案分方案A和方案B,方案A云中水物质包括水汽、云水、雨水、冰晶、雪、霰共6类,方案B云中水物质包括水汽、云水、雨水、冰晶、雪共5类。对比分析两种方案的模拟结果表明,模式微物理过程中不包括霰粒项模拟结果更接近实际情况,冰晶在雪产生的初始阶段起着主要作用,但以后时段风暴内的冰晶效应使风暴内过饱和水汽在雪片上的凝华增长过程中起着主要作用。     

江淮地区冬季一次罕见强对流风暴的数值模拟结果诊断分析

本文利用数值模拟的诊断分析结果对出现在江苏地区冬季的一次强对流风暴的成因进行了研究,结果表明,在河套气旋缓慢东移过程中,冷锋前暖区较长时期的大雾天气及下湿上干的湿度分布为强风暴的产生准备了大气层结不稳定的条件,中尺度辐合流场对强风暴的产生起了触发作用。对流云的下沉辐散气流是雷暴向前传播的重要机制。     

黑风暴的沙尘形成与输送参数化及中尺度数值试验

西北地区典型黑风暴和强沙尘暴都是在特定大尺度环流背景和中尺度系统相互作用下发生和发展的，而中、低空强锋区相伴的强冷锋移经沙源充足的大沙漠区是黑风暴和强沙尘暴形成和发展的必要条件。为了研究黑风暴和沙尘暴的沙尘形成、输送及沉降机制，本文提出了一种沙尘源、汇项的参数化方案和一个沙尘输送方程，进而引入已有的ＭＭ４中尺度数值模式模拟系统；应用这个改进和发展的模式模拟系统基本成功地模拟了“９３．５”黑风暴的天气系统演变及其沙尘浓度的近地层和垂直分布以及沙尘的沉降与输送。模拟结果分析表明，用包括沙尘输送方程及其沙尘源、汇项参数化方案的中尺度数值模式来研究黑风暴的沙尘形成、输送和沉降机制是一种具有应用前景的方法。     

一次梅雨锋暴雨过程的中尺度对比模拟分析

使用新一代细网格WRF中尺度数值模式和MM5（V3）模式,对2003年7月4～6日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟对比分析。结果表明：WRF和MM5都能较好的模拟这次暴雨过程雨带的分布和走向,而WRF能更好的模拟降水中心的位置和雨量;与暴雨过程相联系的低空急流和涡度场等分布特征的模拟,WRF模式亦优于MM5模式。此外,在云贵高原东麓山地,与WRF模式相比,MM5模式在低层模拟出虚假的低压环流,这可能与两模式所采用的垂直坐标差异有关。对WRF的模拟结果分析发现,700hPa湿位涡异常区与暴雨发生区对应很好。     

微下击暴流的特征及其数值模似

文中概述了微下击暴流的特征,研究了1997年7月22日发生在北京地区的一个湿型微下击暴流的多普勒速度场结构;使用非静力全弹性中-γ尺度模式,模拟了这个湿型微下击暴流线的主要结构和演变过程,与雷达实测结果吻合较好。结果表明:在背景场为高温、高湿、垂直风速切变小的环境条件下,下沉气流的发展并非完全由蒸发、融化降温所产生的负浮力所支配,恰恰相反,降水拖曳力起主导作用;在不同的环境条件下,下沉气流发展的云物理过程可以有较大的差异。     

NUMERICAL SIMULATION ON THE RESPONSE OF LAND SURFACE TO SEVERE WEATHER

A coupled model of RAMS3b(Regional Atmospheric Modeling System,Version 3b)andLSPM(a land surface process model),in which some basic hydrological processes such asprecipitation,evapotranspiration.surface runoff,infiltration and bottom drainage are included,has been established.With the coupled model,we have simulated the response of soil to the severeweather process which caused the disastrous flood in north italy during 4-7.November,1994,simultaneously compared with the observation and the original RAMS3b,which has a soil andvegetation parameterization scheme(hereafter,SVP)emphasizing on the surface energy fluxes,while some hydrological processes in the soil are not described clearly.The results show that the differences between coupling LSPM and SVP exist mainly in theresponse of soil to the precipitation.The soil in the SVP never saturates under the strong input ofprecipitation,while the newly coupled model seems better,the soil has been saturated for one dayor more and causes strong surface runoff,which constitutes the flood.Further sensitivityexperiments show that the surface hydrological processes are very sensitive to the initial soilmoisture and soil type when we compared the results with a relatively dry case and sandy soil.The coupled model has potentiality for simulation on the interaction between regional climateand land surface hydrological processes,and the regional water resources research concerningdesertification,drought and flood.