北京一次强对流天气过程的数值模拟

为了对发生于2008年07月04日北京的一次强对流天气有更多的认识,利用三维对流云模式对其进行数值模拟研究。结果表明：模式可以较好地模拟出强对流天气各主要宏观发展阶段的特征,以及云中水成物粒子转化的微观特征;模式能够很好地模拟出此次强对流天气过程的风场特征,对流系统中存在有利的环境条件,风暴是由气流的辐合上升引起的。在发展初期,对流云低层为辐合上升气流,在对流云发展的成熟阶段,近地面层以辐散气流为主,中上层以辐合气流为主,且辐合达到最大,之后随着云体的消散,低层辐散下沉气流加强。气流在顶端转变方向,形成辐散出流。     

成都“2008.9.24”暴雨的中尺度数值模拟

为了更好的研究四川成都地区2008年9月23日～25日强降水天气的物理机制,利用中尺度天气预报模式(Weather Research Forecast,WRF)模拟了此次过程,并结合FY-2号C星云图资料,对过程的发生、发展过程进行分析后发现,此次暴雨过程为低层弱低压辐合,同时台风"黑格比"登陆后带来大量水汽,并借助西伸的西太平洋副高源源不断的向四川盆地输送,另外存在来自南方孟加拉湾水汽的持续供应,对流云团形成于地面低压与西伸副高的交界处,并沿着副高边缘由西南向东北移动,雨带分布在副高边缘气压梯度大的地方,模拟结果与观测事实基本相符。利用WRF模式模拟暴雨产生的环流形势,配合卫星云图,能进一步揭示暴雨产生的物理机制,可作为深化暴雨研究的有效手段。     

温州地区一次暴雨过程分析及数值模拟

针对WRF中尺度数值模式较少应用在地形复杂地区,而在浙江省南部山区的温州地区则更缺乏实际应用的案例,利用WRF模式,对2010年5月13～14日温州地区出现的一次暴雨过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料进行诊断分析.通过分析模拟结果,验证了WRF模式较好地模拟了此次降水过程的时空分布特征,但仍存在着部分区域降水量偏高,暴雨落区偏差等误差.研究结果表明,暴雨中心的强上升运动及低层辐合、高层辐散的配置有利于中尺度对流系统的发生发展,高低空急流耦合是此次暴雨爆发的重要机制.暴雨区域高湿高能环境的维持,保证了暴雨过程的能量输送,也是此次暴雨能够长时间地持续发生的必要条件之一.降水量最大区域的中心与对流层中的最大垂直速度中心都出现在同一区域,而在垂直速度最大区域的两侧都存在有一个垂直的次级环流,这些有利条件对维持强烈的上升运动起关键作用.     

温州地区一次暴雨过程分析及数值模拟

针对WRF中尺度数值模式较少应用在地形复杂地区,而在浙江省南部山区的温州地区则更缺乏实际应用的案例,利用WRF模式,对2010年5月13～14日温州地区出现的一次暴雨过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料进行诊断分析.通过分析模拟结果,验证了WRF模式较好地模拟了此次降水过程的时空分布特征,但仍存在着部分区域降水量偏高,暴雨落区偏差等误差.研究结果表明,暴雨中心的强上升运动及低层辐合、高层辐散的配置有利于中尺度对流系统的发生发展,高低空急流耦合是此次暴雨爆发的重要机制.暴雨区域高湿高能环境的维持,保证了暴雨过程的能量输送,也是此次暴雨能够长时间地持续发生的必要条件之一.降水量最大区域的中心与对流层中的最大垂直速度中心都出现在同一区域,而在垂直速度最大区域的两侧都存在有一个垂直的次级环流,这些有利条件对维持强烈的上升运动起关键作用.     

利用GPS水汽资料对重庆一次暴雨过程的综合分析

为了更好地预报重庆地区暴雨发生的时间和落区,利用重庆地区基于GPS得到的GPS-PWV(Precipitable Water Vapor)资料结合WRF数值模拟对2012年一次暴雨过程进行综合分析,分析此次过程中重庆地区GPS-PWV的变化特征、不稳定能量以及动力抬升条件与降水的关系。研究结果表明:此次过程在降水之前有18小时到35小时的水汽聚集过程,在接近水汽通道的迎风坡面降水量转化率较高。综合分析不稳定能量和水汽通量散度的变化结合GPS-PWV提供的水汽场能够更好地预报降水发生的时间和落区。     

高原低涡结构特征模拟与诊断的初步研究

利用二重嵌套的非静力中尺度数值模式MM5对2005年7月28—29日的一次高原低涡过程进行了数值模拟,并利用模拟结果对此次低涡的结构进行了初步分析。结果表明．-MM5模式对此次低涡过程有较好的模拟能力,模拟出的位势高度场分布和涡度场结构与实况基本吻合。此次高原低涡具有同热带气旋相似的涡眼（空心）结构和暖心结构。在流场上,高原低涡在涡眼区下层表现为辐散下沉运动,上层为辐合上升运动;而在涡心四周下层表现为辐合上升运动,上层为辐散下沉运动;在涡度场上,高原低涡下层为正涡度区,上层为负涡度区。     

高原低涡结构特征模拟与诊断的初步研究

利用二重嵌套的非静力中尺度数值模式MM5对2005年7月28—29日的一次高原低涡过程进行了数值模拟,并利用模拟结果对此次低涡的结构进行了初步分析。结果表明：MM5模式对此次低涡过程有较好的模拟能力,模拟出的位势高度场分布和涡度场结构与实况基本吻合。此次高原低涡具有同热带气旋相似的涡眼（空心）结构和暖心结构。在流场上,高原低涡在涡眼区下层表现为辐散下沉运动,上层为辐合上升运动;而在涡心四周下层表现为辐合上升运动,上层为辐散下沉运动;在涡度场上,高原低涡下层为正涡度区,上层为负涡度区。     

FY-3A卫星MWHS资料同化及四川盆地暴雨数值模拟分析

为研究中国FY-3A(风云三号A卫星)资料在数值模式中对暴雨模拟的作用,以2012年07月03日发生在四川盆地的一次暴雨过程为个例。利用WRF(V3.3)模式和三维变分同化系统WRF-3DVAR,对FY-3A的MWHS(微波湿度计)资料进行同化试验研究。研究结果表明:同化MWHS资料后,相比控制试验,(1)同化方案A在降水区出现+3K的正增量中心和+10%的正增量湿中心,改善了大气能量场和湿度场信息;(2)同化方案A提高了降水区垂直速度和涡度场的数值和分布位置,并较好的刻画出风场的辐合辐散区域和水汽通量高值中心,准确模拟出水汽通量的中心位置;(3)对此次暴雨个例试验研究,在中东部、东北部主降水区,同化方案A模拟降水区分布形式较好,尤其是降水强度得到较大提高降水值达230mm,非常接近实况降水值(227mm),同化MWHS资料可以较好提高WRF模式降水预报能力。     

基于WRF模式的陕西两次区域性秋季暴雨的数值模拟

2005年陕西秋淋天气明显且偏晚,通过WRF模式对秋淋期间的两次区域性暴雨模拟结果显示,暴雨雨带走向、强降雨中心位置以及强降水出现的时间段等都与实况基本吻合,预报时效可达36-48小时;模式能成功地模拟出暴雨的主要影响系统和不同时段的风场演变变化.分析表明,利用该模式可以对不同类型暴雨进行机理分析和研究,能够作为未来客观预报陕西转折性天气和暴雨天气一种新的技术手段和工具.     

5·15广东大暴雨数值模拟及中尺度分析

利用WRF3.5模式对2013年5月15-17日发生在广东的大暴雨进行了数值模拟,并对大暴雨强降水时段中尺度系统的动力机制、热力条件及演变做了进一步的分析。结果表明:WRF3.5模式能较好地模拟出大暴雨过程的强降水中心、降水强度及雨带分布的变化趋势。稳定的"两槽一脊"形势是大暴雨发生的有利背景条件。高空辐散、低空辐合的有利配置及其耦合产生次级环流,同时地形对迎风坡的西南气流有阻滞和抬升,是大暴雨过程的主要动力机制。爆发的南海夏季风输送的充沛水汽在强垂直运动和弱冷空气作用下释放的大量能量是此次大暴雨过程的热力条件。中高层弱冷空气在次级环流的作用下向低层侵入,与上升的暖湿空气相互作用,促使斜压不稳定和对流不稳定的释放和发展,是大暴雨的触发机制。     

一次高原低涡东移引发强降水过程的数值试验

以2008年7月20-22日一次高原低涡东移出高原例,利用MM5中尺度模式进行数值试验,分析冷空气和南北风强度变化对低涡维持和发展的影响以及对伴随的强降水过程的影响,探讨高原低涡发展维持机制和降水发生机制.分析结果表明:对流层中低层冷空气势力强弱较南北风场变化对降水落区和强度、低涡维持和发展,以及涡区物理量特征都有着更大的影响.适度的冷空气入侵有利于低涡的维持与发展,而过强的冷空气入侵,不利于辐合上升运动的维持,并降低大气的饱和程度,使高原低涡强度迅速减弱,过程降雨量明显减少.     

西藏那曲一次特大冰雹的数值模拟研究

针对数值模式在模拟高原强对流天气时,如何选取各种微物理过程方案及表征量的问题。采用中尺度天气模式WRF,对2010年9月25日青藏高原那曲地区的一次午后热力雷暴及其带来的冰雹过程进行数值模拟,探讨了不同微物理过程方案在高原地区的适用性,以及高时空分辨率的诊断量对雷暴的反映。将模拟结果与实况卫星云图对比,显示当模式中微物理过程采用WSM3方案时,模拟效果较为准确。模式输出的高分辨率中尺度要素场能较准确地反映雷暴云团的位置情况,模式输出的各种参量(如CAPE,KIm,假相当位温等)随时间的变化情况,均能较准确地描述热力雷暴发生发展过程。     

一次中尺度对流复合体致洪暴雨成因分析

为了探索陕西暴雨天气发生发展的机制,采用天气学、动力诊断等方法对2011年7月5～6日陕西南部出现的暴雨过程进行分析。结果表明:中尺度对流复合体是造成此次暴雨的直接原因,强降水发生在中尺度对流复合体云顶亮温北边界的等值线密集区;沿海至陕西建立起水汽和温湿能的输送通道,高温高湿的暖湿空气源源不断地向暴雨区输送;不同暴雨阶段的中低层大气稳定性有明显的差异,对流不稳定和条件性对称不稳定是暴雨发展维持的重要机制;对流层低层较大的垂直螺旋度东侧可能预示着大暴雨的发生。     

低雷诺数圆柱绕流特性的数值模拟

为分析圆柱绕流近场水动力学特性随雷诺数变化规律,采用分区结构化网格及层流模型求解不可压缩Navier-Stokes方程,对低雷诺数圆柱绕流进行数值模拟.在未施加任何扰动的条件下获得圆柱绕流2种特殊绕流场;分析壁面压力因数、平均阻力因数、脉动阻力、升力因数、Strouhal.数及边界层分离点等参数随雷诺数变化规律,结果与...     

一次影响山东强暴雨过程的中尺度分析

利用１９９０年华北区域中尺度暴雨监测联防业务试验期间的获得的较为稠密的地面观测资料,卫星云图及常规天气图资料,对１９９０年８月中旬的一次影响山东强暴雨天气过程作了初步的天气学分析和中尺度分析,指出了直接造成这场大暴雨的中尺度系统和有利于它们发展的环境条件,文中重点讨论了中尺度天气系统及云团与雨团的关系。     

某高速公路滑坡的数值模拟及后缘坡体稳定性分析

通过对诸永高速公路台州段1#滑坡(K120 085～K120 169)工程地质特征的分析,指出沿线区存在很多因修建公路引发的工程滑坡问题,然后采用边坡稳定性FLAC/Slope分析软件,对滑坡滑动前、后工况下稳定性进行数值模拟,并对滑移后的后缘坡体稳定性进行了数值分析.剪应变率云图和稳定性分析结果表明,滑动后的后缘坡体仍处于不稳定状态,又形成了新的滑坡体.     

川东北一次秋季暴雨的诊断分析

针对2012年8月30日~9月1日发生在川东北地区的一次暴雨过程,利用24小时加密雨量观测资料、NCEP再分析格点资料,采用Barnes滤波方法及天气学诊断方法,对此次暴雨过程进行了分析。结果表明:在高原槽后冷空气与副热带高压西北侧西南暖湿气流交汇的环境场下,中尺度低压是此次暴雨的直接影响系统;低空西南急流不仅为川东北暴雨提供丰沛的水汽,同时也为中尺度系统的形成、发展提供能量来源和有利的动力条件;大尺度环境场为暴雨提供水汽来源及能量,而中尺度系统在层结不稳定触发下释放潜热产生对流,并为水汽的辐合和向上输送做出贡献;低层辐合、高层辐散的散度配置,有利于暴雨的发生与维持。     

海南岛及北部湾海域海啸数值模拟与影响分析

海底地震引发的海啸灾害,对沿海国家和地区的影响是相关领域的研究热点。研究采用COMCOT海啸数值模拟模型,对可能发生在马尼拉海沟一次地震活动（M_w=9.0级）所引起的海啸过程进行了数值模拟,并研究了该海啸传播到海南岛和北部湾的过程及其特点,分析海啸波对这一地区可能造成的影响。研究发现,传播到北部湾地区的海啸波具有明显的非线性特征,海啸发生后2 h 10 min左右到达海南岛东海岸,首轮波高达2.1 m;随着湾内水深逐渐变浅,受制于海底摩阻,及海南岛的阻隔与缓冲作用,海啸到达广西壮族自治区南部沿海地区的时间,被推迟到距地震发生8 h后,海啸波高减小到0.4 m,海啸波能量大为衰减。研究结果表明,马尼拉海沟地震引发海啸,对海南岛东南部沿海影响较大,有成灾的可能性;而对广西壮族自治区南部沿海及北部湾地区的影响较弱,一般不会造成大的灾害。     

钻孔应变观测影响因素的数值模拟分析

利用有限元数值模拟方法,研究在非均匀地应力作用下,钻孔开挖前后区域应力场的变化特征,并探讨钻孔开挖后岩石、水泥、探头的弹性模量、泊松比及水泥的厚度与膨胀系数的变化对分量应变及面应变观测的影响。研究结果表明：钻孔开挖造成区域应力场扰动的范围大概为1.5倍孔径。在“探头 水泥环 围岩”系统中,各参数的变化对应变观测的影响程度不同,但分量应变对外界载荷的响应趋势基本一致。在均匀地应力作用下,水泥厚度对应变的影响与水泥的弹性模量有关,且随着水泥膨胀系数的增加,面应变存在减小的趋势。     

一次川东暴雨的雷达资料同化试验与诊断分析

为了对大尺度暴雨天气过程的雷达资料四维变分同化效果进行验证,选取2013年6月29日至7月2日发生在川东遂宁地区的一次暴雨天气过程,使用WRF中尺度模式进行雷达资料的同化模拟试验,并使用模式输出进行诊断分析。结果表明,高时空分辨率的雷达资料使短时间窗口的四维变分同化成为可能。同化结果能很好地改善由地形和初始场误差等因素带来的模拟缺陷,模拟输出场能完整再现整个暴雨的发生发展过程。副高西南侧低空急流带来的海上水汽与南亚季风自南向北带来的水汽共同构成了本次过程稳定的水汽供应通道。中β尺度涡旋的不断生消交替形成了该次暴雨过程的3次降水阶段。垂直方向不稳定能量的快速累积,缓慢释放以及垂直方向强的水汽输送交换,是造成该次过程降水时间长,量级大的主要原因。