凝结潜热对大尺度流场影响的数值试验

由于暴雨雨量集中,对流性强,在降水形成过程中产生的大量凝结潜热势必对大气运动产生不可忽视的影响。有些学者研究过它对次天气尺度系统(如低涡)发生的作用,也有人强调它是低空急流的一个成因。但是这种情况只有在先有暴雨后有急流的少量个例中有可     

利用非常规资料对城市强暴雨的中尺度分析与模拟研究

利用国家"973"项目获取的特殊加密观测资料, 包括自动气象站雨量资料、风廓线仪资料、多普勒雷达图像资料、GMS5卫星云图资料和NCEP再分析资料, 采用诊断分析与数值模拟相结合的研究方法, 对2001年8月5～6日上海城区出现的1949年以来最强一次降雨过程进行了中尺度分析与模拟研究. 目的是了解造成此次城市暴雨灾害的热带气旋内中尺度系统的发展演变特征和将较高时空密度的非常规观测资料用于高分辨率MM5中尺度数值模式, 对于有效地预报城市灾害性暴雨的可行性、必要性. 研究揭示出 (1)此次暴雨是由登陆热带低压内发生发展的一系列中尺度对流云团所致, 具有时空尺度小的特征; (2)热带低压在入海前的重新加强为这场暴雨的发生提供了有利的环境条件; (3)热带低压与其内中尺度云团间可能存在相互作用; (4)及时、准确地充分运用各种观测资料对于有效地监测、预测出此类城市暴雨灾害具有重要意义; (5)局地风速的增强和风向的转变是暴雨中尺度系统的触发机制, 而充沛的水汽输送、聚集的对流有效位能为暴雨中尺度系统发生发展提供了必要的物理机制.     

暴雨雨团中β尺度流场结构的数值模拟

用高分辨率的中尺度模式对1998华南暴雨试验期间的一次大暴雨个例进行了数值模拟，用模式输出的高分辨率资料对雨团的中β尺度流场结构进行了分析。结果表明，在雨团中，高，中，低空都存在明显的中β尺度环流系统，而且高空的高度场和风场之间具有非常强烈的非地转性，54km粗网格和18km细网格剖面图都显示出中尺度垂直环流，并存在上升的低空前方入流和下沉的中空后方入流，在细网格的模拟结果中还进一步发现，由于降雨伴随的拖曳下沉气流产生了位于900hPa以下行星边界层中的浅薄的垂直环流。     

2021年7月河南极端暴雨过程概况及多尺度特征初探

2021年7月17～22日,河南省发生了致灾严重的极端暴雨过程,气象观测站最大6日累积降水量为1122.6 mm(鹤壁市),最大小时雨强高达201.9 mm(郑州市),突破了中国内陆小时雨强历史纪录.利用气象雨量站、探空和多普勒天气雷达等观测资料以及ERA5再分析资料对极端暴雨概况和多尺度特征进行了初探.结果表明,此次极端暴雨过程是在对流层高、中、低层以及中、低纬度多尺度大气系统共同作用,并叠加地形影响下产生的:(1)西南季风将南海的水汽向西北太平洋输送并经由热带气旋“烟花”向北抽吸,西北太平洋上的水汽经“烟花”北部的偏东低空急流和异常偏北偏强的副热带高压西南缘的东南气流向河南输送;这条异常的东进河南的热带气旋远距离接力水汽输送通道导致河南可降水量正异常.(2)对流层高层,河南位于短波槽前辐散区;对流层低层,河南及附近为低涡或倒槽影响,这些均有利于低层大气的辐合和上升.此外,伏牛和太行等山脉对水汽的汇聚和对低层偏东或东南气流的抬升有作用.(3)副热带高压和异常偏强的大陆高压连成“高压坝”,阻碍了中高纬度冷空气南下,郑州极端暴雨发生在暖湿层深厚的环境场中,降水系统呈现低质心热带型雷达回波...     

暴雨雨团中β尺度流场结构的数值模拟

用高分辨率的中尺度模式对1998华南暴雨试验期间的一次大暴雨个例进行了数值模拟, 用模式输出的高分辨率资料对雨团的中β尺度流场结构进行了分析. 结果表明, 在雨团中, 高、中、低空都存在明显的中β尺度环流系统, 而且高空的高度场和风场之间具有非常强烈的非地转性. 54 km粗网格和18 km细网格剖面图都显示出中尺度垂直环流, 并存在上升的低空前方入流和下沉的中空后方入流. 在细网格的模拟结果中还进一步发现, 由于降雨伴随的拖曳下沉气流产生了位于900 hPa以下行星边界层中的浅薄的垂直环流.     

世界首例21天暴雨落区预报

世界首例２１天暴雨落区预报蔡尔诚（黑龙江八一农垦大学，黑龙江密山市１５８３０８）在当前气象科学水平下，世界各国对暴雨（或强对流天气）落区位置的预报，其有效时间为３～４８小时。这是因为，造成暴雨（强对流）的中尺度天气系统生命期很短（几小时到十几小时），...     

GRAPES物理过程的优化试验及程序结构设计

新一代全球/区域多尺度通用数值分析同化与预报系统(GRAPES)按照模块化、标准化的程序结构, 开发建立了插拔式可移植的区域中尺度和全球中期物理过程软件包, 物理过程的完整性与国外先进的模式相当. GRAPES设计了物理过程与模式框架连接的3层结构程序界面, 为物理过程的插拔使用提供了一个友好界面. 通过个例数值试验, 对格点暴雨现象进行了分析, 改进了垂直速度计算方案, 通过调整GRAPES物理过程方案的相关参数, 对降水方案进行了优化; 结果表明, 物理过程降水方案经过改进后, 基本消除了虚假的格点暴雨现象, 提高了降水预报的准确率.     

地球系统科学

地球系统科学是以全球性、统一性的整体观、系统观和多时空尺度，来研究地球系统的整体行为，使得人类能更好地认识自身赖以生存的环境。更有效地防止和控制可能突发的灾害对人类所造成的损害。地球系统科学在现代技术．尤其是空间技术和大型计算机发展后出现，致力于对地球的整体探索。它以地球科学许多分支学科的大跨度交叉渗透，与生命科学、化学、物理学、数学、信息科学以及社会科学的紧密结合为特征。其研究发展的特点为时空尺度大，综合性强，实用空间大。支持有效监测和预测。研究中大量采用高新技术。采集、存储、处理的数据量都极其巨大。     

景观尺度上全球性问题的研究

随着人口的增加和工业、技术的进步，人类正以前所未有的规模和强度影响环境，导致一系列全球性环境问题的出现。在解决各种全球问题的过程中，人们提出了实现全人类可持续发展的目标．本提出，所谓景观是对可持续发展的环境进行规划和管理的最适宜的空间尺度．为了实现可持续发展目标，必须采取从全球生命系统层次着眼，从景观层次着手的战略，多角度、多尺度、多方面地考虑问题．     

梅雨锋中尺度暴雨云团的运动学结构

东亚梅雨和印度季风是世界上最显著的季风现象。在梅雨期,有一条地面静止锋及其锋面云带停留在我国长江中下游到日本南部一带,锋面云带上时而有暴雨发展。 暴雨是由中尺度对流性系统产生的。梅雨锋暴雨区有两种中尺度组织形成:中尺度雨带和中尺度雨团。一些研究指出,从卫星云图上所见的梅雨锋暴雨云团非常类似于美国的MCC(中尺度对流复合体)系统。但至今对于成熟梅雨锋暴雨云团的结构尚没有很多研究。     

全球变暖和极端气候事件之我见

 笔者认为当今的全球变暖可能是一种百年尺度的气候变化,其中包含若干个“年-10年”尺度的次一级的冷暖波动,去冬的严寒低温可能是年尺度的波动,它不大可能改变百年尺度的全球变暖趋势。近些年中国出现了一些罕见的高温、干旱、暴雨强降水事件,出现了一些新的气候极端值,但却不宜简单地将每个事件都直接归因于全球变暖。最近50多年中国温度变化与全球迅速变暖势相趋同;降水和干旱变化有明显的区域差异;登陆台风数量和强沙尘暴的发生均呈现下降趋势,观测表明未出现随全球变暖越来越多、越来越强的变化趋势。同时,经济发展对气候变化的敏感性的提高是气候灾害损失增多的重要原因。最后笔者指出,面对气候变化,避害和趋利两方面都需要考虑。     

三维非均质多孔介质渗透系数和孔隙度的上升尺度

首先提出渗透系数场为非高斯分布、高方差条件下三维非均质多孔介质的渗透系数上升尺度的经验计算公式, 所考虑的因素包括砂质包裹体的体积百分含量、空间统计几何尺寸、空间连通性以及各水文地质相渗透系数的算术平均值. 系统对比结果表明, 该经验公式优于常用的传统计算方法. 然后提出三维非均质多孔介质的孔隙度必须提升尺度的概念. 这是因为在多孔介质含水系统中, 污染物趋向于沿着高渗透性物质构成的三维优势通道快速运移, 其有效运移速度与经提升尺度获得的单一渗流速度差别很大, 迫使我们对孔隙度进行尺度提升. 含水系统中高渗透性物质含量的变化引起孔隙度尺度提升特征的非线性变化, 其上升尺度值介于0.004~1.5之间. 当高渗透性物质含量低于30%时, 孔隙度的尺度提升对于正确求解污染物运移尤为重要.     

小冰期气候变化的影响因素及其对未来气候变化的启示

本文扼要综述了影响小冰期气候变化的因素，小冰期的气候变化是气候系统系统诸因子综合作用的结果，小冰期气候变化的幅度与周期可为未来百年尺度的气候预测提供参考。未来百年尺度的气候变化具有不确定性和复杂性，深入研究了小冰期气候变化中的跃变、不同区域间气候变化的一致性和差异性，并分析其形成的机理，可以为未来气候的变化预测提供科学的依据。     

微细尺度传热学及其研究进展

微细尺度传热学致力于研究空间尺度和时间尺度微细情况下的传热学规律，现已成为传热学中的新兴分支．本就微细尺度传热学的产生、主要研究对象、发展过程中面临的挑战以及最近的研究进展进行了综述和展望．     

特种能场微成形技术研究进展

随着微成形加工尺度范围的不断延伸，单纯依靠模具施加载荷(力场)的微成形技术难以突破成形尺度极限，因此迫切需要发展塑性微成形新原理、新方法和新工艺。针对微成形尺度效应这一基本科学问题，将电场、电磁场和超声波等特种能场应用到微成形技术中，利用特种能场与材料相互作用产生的物理效应，突破微成形尺度极限并扩大可加工材料的范围，从而实现跨尺度、多材料和可控微成形。特种能场微成形技术将极大地促进微成形技术的发展和应用，成为微/纳制造技术领域一个重要研究方向。     

聚式流态化向散式流态化过渡的离散粒子模拟

流态化系统广泛存在于自然界和工业过程中,但对其认识还很有限,主要原因是它的强非平衡性.颗粒与流体间复杂的相互作用导致系统常处于非线性非平衡状态下,形成多尺度的高度不均匀的耗散结构.这些耗散结构的尺度要比相应的单相系统中的流动结构小得多,而颗粒的尺度又要比流体分子大几个到十几个量级,因此很可能找不到满足宏观足够小而微观足够大的尺度.而该尺度的存在是目前流态化系统的主要模拟方法──拟流体模型和颗粒轨道模型(在经验地描述颗粒流体相互作用时)的基本前提.虽然这两种方法都得到了实际应用,但从机理研究的角度看,仍有很多局限.     

华南前汛期暴雨的研究

大范围连续性暴雨及较小范围特大暴雨,是我国主要灾害性天气之一,它对国民经济及人民生命财产都有严重威胁。但至今我们对暴雨成因的认识还很粗浅,暴雨预报准确率还很低,是天气预报的一大难点。为了从根本上解决暴雨预报问题,中央气象局委托广东省气象局组织“华南前汛期暴雨成因及预报综合实验”。在广东、广西、福建三省区确定三个多暴雨区(桂北、粤中、闽西南)为重点实验区,布设较稠密     

1981年四川暴雨泥石流

1981年四川大部分地区连降暴雨、大暴雨和特大暴雨,不仅造成了特大洪灾,也造成了严重的暴雨泥石流灾害,使国家,集体和人民蒙受重大损失。本文试对1981年四川暴雨泥石流作一初步分析。一、泥石流的分布及灾害(一)泥石流的分布1981年夏季,四川境内多次出现特大暴雨,由暴雨引起的泥石流遍及川西山地和盆地西部、北部边缘山区。从行政区划上来看,主要分布在凉山、甘孜,阿坝、渡口、雅安、温     

1998年春夏南海低空急流形成机制研究

利用“南海季风试验”提供的同化资料, 分析了1998年春、夏季发生在南海上空低空急流形成机制, 其中重点分析了1998年6月8~10日珠江三角洲暴雨过程中的低空急流过程, 并用MM5中尺度模式进行了数值模拟. 结果表明, 在低空急流形成过程中, 动能向上输送, 造成南海低空急流从对流层低层向高层发展. 其形成过程可以概括为: 在华南西部的天气尺度低压向东移动和西太平洋的一个高压扰动向西移动过程中, 二者的共同作用使南海地区上空对流层低层的气压梯度力加强, 由于气压梯度力作功提供了低空急流形成所需要的动能, 导致南海上空低空急流在这两个系统之间形成. 由于南海季风加强往往以低空急流的形式表现出来, 因此南海低空急流的形成机制也可以解释南海季风加强.     

对称性和对宇宙的思索

从我们对自然界微观尺度到宏观尺度的理解来看,自然规律和初条件是相互独立的,这种划分似乎是令人满意的.甚至从天文学现象来看,我们认为不同的行星系统以至星系,是按照相同的自然规律和不同的初条件演化的.在自然界尽头,亚核尺度、基本粒子尺度和宇宙尺度,宏观和微观的两极消失.当前的科学一致支持这样的观点,即我们的宇宙产生于遥远的过去的一次"大爆炸".那么,能够根据初条件和随后