摘要:

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摘要:利用一种新的异质冰相核化参数化方案,研究了当气溶胶同时作为云凝结核和冰核时,在不同高度输送对混合相对流云和降水的影响。结果发现,对于本文研究的理想混合相对流云,气溶胶在边界层的输送导致液滴数浓度明显增加,有效半径减小,霰粒的生长受到抑制,引起霰粒质量浓度降低;而气溶胶在对流层中层4~6 km输送时,导致冰晶和霰粒数浓度明显增加。由于较多的冰晶引起更加快速的贝吉隆过程,使霰粒的质量浓度增加;气溶胶在对流层中层2~4 km高度输送时冰相形成作用相对较弱,并引起霰粒的数浓度略微增加,由于霰粒的有效半径减小导致其质量浓度下降。气溶胶在不同高度的输送都导致液态和固态降水率降低,随着背景气溶胶数浓度的增加,气溶胶在0~2 km、2~4 km以及4~6 km的输送分别导致累积降水量减少28%~64%、4%~44%和3%~46%,并且对降水的抑制效应及所在高度不同引起的降水差异随着背景气溶胶数浓度的增加而减小。

摘要:利用中尺度模式MM5(The Fifth-Generation NCAR/Penn State Mesoscale Model)对山西省2009年发生的3场典型雾个例进行了数值模拟,探讨了物理过程参数化方案对雾数值模拟的影响,确定了基于模式模拟数据的雾判别指标,为该地区大雾数值预报系统的研制提供了理论基础。结果表明,综合考虑边界层方案和辐射方案对地表温度、高空温度、2 m温度及相对湿度、10 m风速、雾的空间分布、雾的生消过程、雾的发展高度等要素数值模拟的影响,边界层方案选用high-resolution planetary boundary layer scheme(HIR)方案、辐射方案选用Cloud方案时,雾数值模拟的结果与实况更为一致。综合分析多个典型雾个例的模拟结果,山西省境内雾的预报指标为:20 m液态水含量为0.13~0.6 g·kg^-1,20~1 500 m高度大气层存在逆温层,10 m风速小于4 m·s^-1。

摘要:针对山西省2010年5月27日一次层状云降水过程,利用机载DMT探头和Parsivel激光降水粒子谱仪进行探测试验,分析了云微物理特征,并对空中和地面雨滴谱进行比较。结果显示:空中云垂直和水平结构分布不均匀,CDP、CIP探测最大粒子浓度分别为165.20、1.08 cm^-3。地面雨滴微物理量的平均值说明本次降水是典型的层状云降水,雨强主要由雨滴数密度决定,雨滴微物理参量随时间分布不均匀。建立地面雨强I与雷达反射率因子Z、雨水含量W、雨滴数浓度N、Gamma分布的谱参数N₀、λ的相关关系,Z-I、W-I相关性很好,N-I、N₀-I、λ-I相关性较差。地面平均雨滴谱较空中平均雨滴谱窄、谱型陡。结合粒子图像和雨滴特征量分析空中雨滴谱随高度的分布发现,本次降水是冷云和暖云降水共存。

摘要:利用2009年10月—2010年3月湖北省武英高速凤凰关水库自动气象站逐时路、桥面温度和常规气象资料,分析了冬季典型天空状况(晴空、阴天)和天气过程(雾、降雨、降雪)中气温、路面温度和桥面温度的变化规律。结果表明,夜间桥面温度与气温接近,比路面温度低2 ℃,桥面0 ℃以下的低温维持时间为路面维持时间的2倍左右。利用下垫面能量平衡模型,分别计算冬季夜间晴空和阴天时路、桥面辐射能量收支变化情况,分析了夜间路面和桥面温度变化差异的原因,并对桥面比路面更易结冰的现象给出了理论解释。

摘要:云参数是影响降水和大气辐射过程的重要因子,但对云参数的遥感探测存在许多困难。利用35 GHz的毫米波雷达进行云探测,并进行云参数反演研究,反演了云水含量、冰水含量和云滴有效直径的垂直廓线,得到了6类云况的垂直分布。结果表明:1)不同类型的云具有不同的云参数分布;2)在低于-15 dBz的非降水云情况下,反演的云水含量及云滴有效直径较可靠;3)雷达探测的线性退偏振比因子,可以用于判别云中的过冷却水和冰晶,有助于更好了解云的宏微观特征。

摘要:利用双权重算法对观测增量(卫星观测亮度温度与用辐射传输模式模拟的背景场亮度温度之差)进行质量控制,模式背景场采用的是NCEP再分析资料,观测算子使用的是RTTOV(9.3v)(the fast radiative transfer for (A)TOVS model)。质量控制分两步进行:粗检验和离群值检验,目的是剔除受地表发射率或云影响的离群资料。结果表明:质量控制后观测增量标准差显著减小,偏差接近无偏正态分布,FY-3卫星微波温度探测器辐射率数据的质量得到很大的改善,为FY-3微波温度计观测亮温资料在数值预报资料同化系统中的应用奠定基础。

摘要:利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,探讨了瞬变波动力强迫作用对初夏至盛夏急流北跳和急流中心西移的影响。结果表明,瞬变波的动力强迫作用有利于急流北跳的发生,但不利于急流中心西移的发生。通过分析年际尺度上初夏至盛夏急流变化的早晚与瞬变波异常的关系发现,对于急流北跳发生的早晚,瞬变波异常的动力强迫作用为正反馈作用;对于中心西移发生的早晚,瞬变波异常的动力强迫作用则为负反馈作用。可见,瞬变波的动力强迫作用对初夏至盛夏急流变化及其发生早晚具有重要影响,但对急流北跳和急流中心西移的作用显著不同。

摘要:以往的研究中多采用NCEP/NCAR再分析资料来讨论南亚高压的变化特征及其与海表温度的关系,鉴于其分析结果具有一定的片面性,本文采用ERA-40、ERA-Interim、NCEP/NCAR、NCEP-DOE和JRA-25五套再分析资料,以及应用全球、热带印度洋和热带大西洋1978—2008年逐月观测海表温度分别驱动NCAR CAM5.1全球大气环流模式的数值模拟结果,比较了它们的夏季南亚高压强度变化特征及其与海表温度的关系。再分析资料间的比较结果表明,NCEP/NCAR、NCEP-DOE两套再分析资料与ERA-40、ERA-Interim、JRA-25三套再分析资料的南亚高压强度变化在20世纪70年代末至90年代初存在非常明显的差异,前两套再分析资料揭示的该时段南亚高压强度显著偏高,可能是不真实的,进而导致南亚高压强度与海表温度异常的关系与后三套再分析资料的结果差异明显。ERA-40、ERA-Interim和JRA-25三套再分析资料和数值试验结果均表明,20世纪70年代末以后,夏季南亚高压强度异常与前期冬季、春季及同期夏季的热带印度洋海表温度异常关系持续密切,表明热带印度洋是影响夏季南亚高压强度变化的关键海区。当热带印度洋偏暖时,热带地区对流层温度增暖,南亚高压强度增强、面积增大、南扩、东伸西展,反之亦然。

摘要:月(季)平均海平面气压场中的北太平洋副高(H_P)是北半球的永久性大气活动中心,它与大气环流及区域气候异常关系密切。利用闭合气压系统面积指数S、强度指数P简要描述H_P性状,并用它们分析H_P气候及异常特征,以及H_P与热带东太平洋海表温度异常等关系。因冬季H_P明显减弱,在计算H_P的S、P指数序列时,难以找出适于整个分析时段的、环流意义明晰的特征等压线。针对该问题,本文给出一个计算方案,先选择一个值较高的f₀,用它计算多数年份环流指数S、P;再选择一个值较低的f₀,计算少数H_P极端偏弱年份的环流指数Ŝ、P;最后用一元线性回归方程,将f₀计算结果Ŝ、P订正至f₀计算结果S、P,得到S、P的完整序列。应用结果表明,由此求得的H_P该完整序列是适当的。

摘要:利用1961—2010年NCEP/NCAR再分析资料和全国753站月平均降水资料,研究了我国西南地区东部秋季干旱的环流特征及其成因。结果表明,西南地区东部秋季降水存在明显的年际和年代际变化。其中,年代际变化主要表现为,在20世纪80年代中后期,降水存在由多转少的突变;降水量年际变化则与苏门答腊—西太平洋和热带东太平洋的海温分布存在很好的关系。当苏门答腊—西太平洋和东太平洋海温呈现"+-"异常分布时,引起大气热源的异常,加强哈德莱环流,同时,在南海及孟加拉湾附近激发出异常气旋性环流,而西南地区东部则处于南海气旋性环流外围异常偏北气流控制,削弱了孟加拉湾的水汽输送,从而造成西南地区东部的干旱。通过大气环流模式NCAR CAM3.0(Community Atmosphere Model 3.0)的海温异常试验,验证了上述观测结论。

摘要:利用ERA-Interim及NCEP-DOE两种再分析资料,分析了冬季北极涛动(Arctic Oscillation,AO)与我国江南地区地表气温相关的时空结构。结果表明:1)2月30 hPa的AO指数与江南地区地表气温的同期相关系数最高,这与AO指数和江南地区地表气温的标准差均在2月极大有关。2)30 hPa的正AO事件加强时,贝加尔湖地区对流层易出现显著的正位势高度异常,有利于东亚地区出现向南、向下的异常风场,与之对应,西伯利亚高压向南扩展,有利于北方冷空气南侵至我国江南地区,造成局地气温负距平;反之亦然。

摘要:利用ERA40再分析资料,采用相关、合成、自然正交函数展开(EOF分析)等方法,探讨了东亚地区夏季风活动的多空间模态特征及其与大气环流异常的可能联系。结果表明:1)东亚夏季风活动存在3种差异明显的典型空间模态。第一模态反映了夏季风活动在我国东部沿海及以东洋面与其以西地区的反相变化,主要体现了夏季风活动主体位置的东西变动;第二模态反映了自我国华南,经长江中下游、山东半岛、渤海湾至我国东北及朝鲜半岛一带夏季风活动的一致性变化,体现了东亚夏季风活动的整体强弱;第三模态主要反映了夏季风活动在中国以东洋面、朝鲜半岛、东北亚一带与我国华南地区的反相变化,主要体现了夏季风活动主体位置的南北移动。2)东亚夏季风活动的多空间模态对应的大气环流异常存在显著差异。东亚夏季风第一空间模态与亚洲南部区域以及鄂霍次克海上空的SLP呈负相关,而与北极极区、贝加尔湖地区及日本以东洋面的SLP呈正相关;而与同期500 hPa高度场的相关分布主要表现为自极地经鄂霍次克海至日本以东洋面的"+-+"的波列分布特征。第二模态与SLP和500 hPa高度场的相关分布具有非常相似的空间分布形势,均表现为东北、朝鲜半岛、日本海一带与菲律宾洋面、鄂霍次克海地区的反位相分布,自低纬向高纬呈现"+-+"的波列分布特征。第三模态与SLP和500 hPa高度场的相关分布,主要表现为菲律宾附近洋面、日本及以东洋面、贝加尔湖到亚洲北部的负正相间的分布形势。

摘要:应用UK再分析资料,采用合成分析方法,对比分析了登陆华南的登陆前迅速增强的TC(Rapid Intensifying TC,简称RITC)和迅速减弱的TC(Rapid Filling TC,简称RFTC)登陆前24 h的大尺度环流背景特征。结果表明:从外流、入流强度和范围上看,RITC的低空入流和高空外流均明显强于RFTC,两类TC高空外流强度的差异比低空入流明显,RITC的次级环流径向范围大;从外流垂直伸展高度上看,RITC的平均外流主要集中在500 hPa以上,而RFTC的平均外流比较分散,向下伸展到850 hPa;从高空流场配置看,RITC上空除西北象限外均有较强外流,而RFTC仅在东北象限有较强外流,相应的RITC和RFTC的高空辐散在范围和强度上均有明显的差异,其中RITC的高空辐散明显强于RFTC;强烈的西南季风水汽输送是登陆华南的TC登陆前突然加强的先兆条件,RITC的对流活动明显比RFTC活跃;RITC的纬向风垂直切变比RFTC小,有利于RITC的强度增强。

摘要:利用NCEP/NCAR提供的TRMM资料、FNL资料和再分析资料,应用WRFV3.2中尺度模式对2011年6月23—24日淮河流域梅雨锋暴雨进行了数值模拟,并通过一系列地形敏感性试验,详细分析了大别山地形对暴雨的影响。结果表明:1)大别山地形会强迫底层西南暖湿气流绕流和抬升,形成扰动并使其所含水汽和不稳定能量沿途释放,形成带状降水;2)大别山地形会使暖湿气流与偏北气流交汇形成带状分布的小槽,降水与气流辐合带方向一致;3)当地形增高时,降水中心位置变化不大,但对流更加剧烈;若使地形降低或消失,江苏淮河流域降水中心明显东移,说明大别山减弱了降水系统的东移,并使大值降水分布相对集中。

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