1998年6月“两湖”降水过程的数值模拟

运用中尺度η坐标暴雨模式(简称MEM),采用常规报文资料获得初始场,运用包络地形方法获得模式所需的地形资料,对1998年6月“两湖”降水过程进行了数值模拟。结果表明,该模式对形势场的模拟较好,MEM的TS评分结果明显高于国内目前业务运用中的主要模式,模式对暴雨有较强的模拟能力。无地形试验表明地形对降水预报有显著的作用,尤其中尺度地形对暴雨预报和模拟有重要的作用。     

数值天气预报与并行计算

从社会需求出发,论述了开展中尺度数值预报的重要性,及数值预报对高性能计算机的要求;介绍了中尺度气象模式MM5的结构特征;给出中尺度模式的差分近似算法;分析了数值天气预报模式并行计算的可行性。     

一个η-坐标近岸海洋环流模式

本文描述球坐标系下的一个三维的依赖于时间和空间的近岸海洋环流模式，为了便利地求解具有复杂海底地形的近岸海洋环流模式，引入一套新坐标——η-坐标，目的是将原坐标系下的环流模式转化到新坐标系下，从而得到较原模式易于求得更精确解的η-坐标模式．     

关于地形绕流作用的数值模拟

本文的目的是为了研究复杂地形中的尺度环流特征，在统计分析黑龙江省地形－环流－暴雨关系的基础上，应用一层σ坐标中尺度模式对局部复杂地形进行数值模拟。选取的个例是一次北上台风和西风带冷空气相结合的暴雨过程。模拟结果表明，有一明显的中尺度地形辐合带（１００－２００ｋｍ）与暴雨中心相对应。最强的辐合带出现在喇叭口地形附近。另外，在一些山包装风坡也有较强的辐合带。理想的椭圆形孤立山地的试验，更清晰看出地形周     

“95.1”高原暴雪及其中尺度系统发展和演变的非静力模式模拟

为了对青藏高原暴雪进行深入的数值模拟研究,在对1995年1月17-18日（“95.1”）高原暴雪进行天气分析的基础上,利用非静力中尺度数值模式MM5对该次暴雪过程进行了数值模拟。数值模拟结果和客观分析结果的比较表明,非静力中尺度数值模式MM5有能力再现地面以上大、中尺度环流系统和热力场;同时MM5能够成功地模拟出复杂大地形条件下“95.1”高原暴雪中尺度低涡的发生、发展及结构演变。模拟的运动场和云微物理量场的时空演变表明,垂直运动场与水汽场的耦合是水汽凝结和冻结成雪的运动学条件;气旋性涡柱和上升运动及深厚湿舌的耦合是暴雪形成的一种重要动力机制;模拟的流场演变表明流场更能表征高原上的中尺度系统。     

在较陡地形下对地形σ坐标的中尺度大气控制方程的修正

通过比较常用地形σ坐标的流体静力中尺度大气控制方程的一般导出与利用张量分析法的导出,分析了前者只限用于上地形坡度的原因。根据后者对前者作了修正,给出了适用地较陆地形坡度的流体静力控制方程。并借助修正的Ｐｉｅｌｋｅ数值模式模拟气流过山的流场特征,说明修正的作用与意义。     

地形对东海黑潮锋面弯曲影响研究

作者运用简化的η坐标POM模式数值研究了地形对东海黑潮锋面弯曲的产生与成长的影响,平底时,小扰动迅速发展导致锋面出现大弯曲,考虑到地形因素和黑潮流远离陆架的情况,因其锋区正处在陡的陆坡之上,斜压不稳定被减小,其锋面不会出现如观测所示的湾曲,结果表明,在该实验条件下,地形对锋面起到稳定作用。     

一个欧拉型污染物沉降的中尺度模式

本文提出了一个欧拉型的污染物中尺度数值模式,用以研究大气中污染物的输送、转化和干、湿沉降。模式以Anthes等人发展的中尺度气象模式为基础,加入了污染物质量守恒方程组。在方程中包括了源发射率、物质的平流和湍流输送和参数化的气相化学转化和干沉降。作为这一模式的特点是在三维的中尺度模式中嵌入一个一维时变的雨云物理和化学模块,用以研究污染物的湿沉降。用这个模式讨论了湿沉降规律和中国东部地区的污染物浓度和干湿沉降的分布。     

用香港风廓线雷达资料看中尺度数值模式MM5的模拟能力

利用1998年华南暴雨科学实验期间香港风廓线雷达的高时空分辨率资料考察了中尺度数值模式MM5对6月8日到9日香港特大暴雨个例的风场模拟结果。研究表明MM5模式输出的风廓线和风廓线雷达的观测结果有很好的相似性，进一步确认了利用模式输出研究中尺度对流系统结构和机理的合理性。     

长江中下游地区一次辐射雾的数值模拟

为了解中尺度数值模式对辐射雾的模拟能力及对辐射雾生消有明显影响的物理过程，利用MM5模式对2003年12月11、12日的1次辐射雾生消过程进行了数值模拟研究。并针对明显影响辐射雾生消的微物理过程和辐射传输过程，以及模式水平分辨率精度进行了3组敏感性对比模拟试验。结果表明，适当选取中尺度数值模式中的物理参数化方案和水平分辨率，可以有效地模拟出辐射雾的生消及分布，模拟雾的生成时间、高度和雾区范围与实况较为相近。     

利用卫星资料估算中尺度对流云团上升速度的一种方法

为了得到中尺度对流云团内的垂直上升速度,给出了一种利用高分辨率红外卫星云图的估算模式,并进行实验。结果表明,该方法可定量地揭示中尺度对流发展演变的特征,估算得到的中尺度对流云团中强中心上各速度可为中尺度数值预报以及中尺度强对流天气分析预报提供依据。     

两同轴旋转柱体间隙区域上流体流动的数值模拟

应用Fluent 6.0软件数值模拟研究了两同轴旋转圆柱体间隙区域上不可压缩流体流动的稳定性.取间隙比η=0.18,给出了流体流动从涡流模式到层流模式转变的临界雷诺数.     

一次特大暴雨中尺度系统结构特征和机理分析

为了研究“04.6”湖南特大暴雨过程的发生发展机理,在天气分析的基础上,利用非静力中尺度模式MM 5-V 3.6对本次过程进行了数值模拟。结果表明:高分辨中尺度模式MM 5可以较好地模拟中尺度低涡切变线的发生和发展。模拟结果显示,中尺度低涡发展过程中,不断有扰动在低涡前部发展,并激发出强烈的中尺度对流系统M CS(m esoscale convective system)。暴雨区上空具有同向双圈垂直环流结构特征,使中尺度对流系统更加组织化。根据湿位涡守恒和倾斜位涡发展理论分析了暴雨和M CS形成和发展的原因。对流不稳定和条件对称不稳定的建立以及对流有效位能的集中释放是此次特大暴雨产生和持续发展的重要条件。     

中尺度WRF模式在资源环境评估领域的应用进展研究

中尺度WRF模式是由美国国家自然科学基金和NOAA共同支持的新一代中尺度预报模式和同化系统.它采用高度模块化、并行化和分层设计技术,具有更为合理的模式动力框架、先进的三维变分资料同化系统、更丰富的内部参数化方案.介绍了WRF模式的动力学框架、WRF模式的各种参数化方案、近15年来WRF模式在气候资源预报领域的应用.最后,对WRF数值模拟存在的问题进行了阐述,并展望了WRF数值模拟今后的发展趋势.     

网格技术在中尺度数值天气预报MM5模式中的应用

以中尺度数值天气预报MM5在网格环境下运行为例,分析了基于网格计算的应用系统在资源共享方面的应用.介绍了中尺度数值预报模式的差分近似算法,并以基于网格计算的中尺度数值天气预报MM5为例,给出了在网格环境下的实验流程和结果.实验表明.使用Globus技术使得原本只能在集群或小型机上运行的科学计算程序能够在普通PC上运行起来,并且随着加入网格机器的增多,可以提高运行速度和吞吐量.     

表面极化子中的声子平均数

采用线性组合算符方法,计算了电子与表面声学声子弱耦合、与表面光学声子强耦合的极化子中的声子平均数.通过数值计算,得出了声子平均数随坐标z、振动频率λ和η的变化规律.     

斜压大气中尺度半平衡和准平衡动力学模式

分析了中尺度大气运动的物理特征,指出非平衡强迫运动是引起中尺度重要天气演变的根本原因。中尺度动力学方程组是中尺度动力学理论研究的基础,因此,结合中尺度大气运动的基本特征,依据严格的尺度分析理论和摄动理论,简化基于流体力学和热力学的大气动力学方程组,使之能够恰当地描述出中尺度运动的基本特征,对于中尺度动力学的发展是极为必要的。基于非线性平衡方程所得到半平衡模式和准平衡模式分别与半地转模式和准地转模式极为相似,它们可以较精确地描述中尺度大气运动的基本特征,因而,可作为中尺度动力学研究的理论基础。将准平衡动力学模式应用于中尺度涡旋系统的研究,结论表明中尺度平衡涡旋系统主要是受梯度风控制,其流场和气压场的发展演变则由一个演化方程来描写,获得了较为理想的结果。     

MM5数值预报产品图像输出与网络化显示

MM5是应用最为广泛的中尺度数值模式,模式产品的图形化输出是模式应用的重要内容。文章介绍了模式预报产品图像输出的方法,并重点介绍了MM5自带程序RIP对数值预报产品图像输出以及如何使所输出产品的网络化显示及自动更新等技术。     

一种适合于云南低纬高原中尺度数值模式的增湿系数方案

从增湿系数的角度设计了多种试验方案对Kuo型方案进行改进,数值试验结果表明,增湿系数采用指数型定义法方案较为适合云南低纬高原上的中尺度数值模式。     

采用WRF模式模拟风场分析中尺度暴雨

2005年6月9-10日江苏省中部发生了一次比较突兀的较强降水过程。采用一般常规资料不能清楚得显示其降水的中尺度特征,本文借助于最新的WRF中尺度模式对此次过程进行了数值模拟,暴雨落区及降水量与实况比较接近,说明模拟的效果是令人满意的。接着仅用得出的风场资料进行了分析,结果清楚得揭示了此次降水的中尺度特征,说明WRF模式能准确得模拟出中小尺度天气系统。本文采用的WRF模式参数设置对于模拟我国江淮地区夏季暴雨具有一定的参考价值。