珠江三角洲城市群一次区域性污染过程气象特征数值模拟

利用美国宾州大学和美国国家大气研究中心（PSU／NCAR）联合开发的MM5三维中尺度气象模式,对珠江三角洲城市群一次区域重污染天气过程的气象条件进行了模拟,结合地面常规气象资料、探空资料、天气图、香港科技大学元朗激光雷达资料和粤港珠江三角洲区域空气质量监控网公布的空气质量资料,对城市群污染期间的区域天气形势,局地环流等特征,温湿层结特征,混合层高度特征等要素的关系进行了分析。结果表明：变性高压脊伴随的近地面辐散场和静小风,城市间的相互输送,海陆风、城市热岛环流、山谷风等局地环流的影响,边界层逆温层,稳定层结的弱对流作用,低的混合层高度等不利于污染物的输送扩散的天气条件,是这次空气污染过程的主要原因。     

北京地区一次冬季平流雾过程数值模拟分析

 利用美国新一代非静力平衡中尺度数值预报模式WRFV2.1系统对发生在2006年1月14日的北京地区平流雾进行数值研究,分析平流雾发生、发展和消散机制.结果表明,北京地区的偏东南风将东、东南、南部的暖湿空气向西北推进,遇到较冷的下垫面冷却饱和凝结形成了此次平流雾.持续且不强的偏南风是雾维持的原因之一.由于地面升温,逆温层从地面抬升至低空并稳定维持,是平流雾形成后能维持较久的又一重要原因.冷空气的入侵,导致了此次大雾的消散.WRF模式对平流雾的形势及物理量场的模拟是成功的,显示了WRF模式预报平流雾的潜在能力.     

一次区域性暴雨数值模拟及诊断分析

通过对陕西省2003年7月15日区域性暴雨过程进行分析发现,西太平洋副热带高压西侧的暖湿气流和新疆冷空气是这次暴雨的主要影响系统,充沛的水汽输送、能量的积聚和强烈的上升运动为暴雨的发生提供了充分的条件,700 hPa和850 hPa的低涡、切变线、地面倒槽是暴雨形成的触发机制.数值模拟结果表明:涡度场和散度场互耦;特强散度柱出现早于强涡度柱,而深厚的强气旋性涡柱则几乎与暴雨最强盛时期同时出现.     

复杂地形上气象条件对城市空气污染影响的数值模拟

本文通过实测资料分析和复杂地形上三维平流扩散方程模式的模拟，讨论了影响河谷城市兰州大气污染物浓度变化的气象因子。实测资料表明，冬季ＳＯ２浓度的变化与温度层结和风速差别相联系。本文建立的三维扩散模式，模拟值与实测值符合较好，并能显示出不同气象条件对污染物浓度的影响。参数敏感性试验表明：（１）Ｋｚ、风向、风速对地面浓度及其分布有很大影响。（２）Ｋｈ对地面浓度的分布也有一定的影响。（３）厚的贴地逆温和底     

一次区域性暴雨的数值模拟和诊断分析

利用1次/6 h的NCEP-NCAR再分析资料,对2013年7月21-22日发生在陕西中部的一次大暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析.结果表明副热带高压的加强西伸,低层大量暖湿气流输送和中高层冷空气交汇,是造成此次降水的主要原因.分析数值模拟结果发现WRF模式能很好地模拟降水区域、降水中心和降水强度.暴雨期间,低层辐合、高层辐散的耦合结构和整层强上升运动以及正涡度的变化均与暴雨中的垂直螺旋度分布特征紧密联系,与暴雨大值时段对应.垂直螺旋度随时间的变化与强降水发生的时间和强度具有明显的相关关系.     

一次飑线过程的数值模拟及诊断分析

2003年04月12日江西、福建交界处发生一次飑线过程,该飑线过程造成了雷暴、冰雹和大风等强烈天气．本文使用NCEP1°×1°逐6h分析资料及卫星、雷达观测资料对这次飑线过程发生的大尺度背景进行了分析,之后本文使用Advanced Research WRF（ARW）2．2对该过程进行了模拟,并利用模拟结果对飑线系统的演变过程、近地层结构、对流层结构进行了分析,结果表明：1）本次飑线发生于大尺度鞍型场中,它是在冷锋、切变线、低空西南急流、高空西风急流以及中尺度对流复合体等系统共同作用下生成,从位涡角度看,它是高空正的湿位涡移至低层斜压不稳定的冷锋上所诱生的一次强对流过程;2）位于江西、福建交接处的武夷山地形对本次飑线的形成、移动和发展有较大影响,敏感试验表明若将武夷山地形高度减至一半则无法生成飑线系统,但对流单体依然能够生成;3）近地层风场表明本次飑线过程主要为南北向气流的辐合,东西向气流的辐合较小,温度场和海平面气压场上则可以清晰的看出冷空气丘和中高（低）压结构,冷空气丘的存在对风场有明显的加速作用,风速在飑锋处达到最大,且飑锋出流与飑线系统的移速和方向较为匹配,这是本次飑线过程维持和发展的主要因子;4）对流层结构的分析则显示,本次飑线介于前部层云降水飑线（LS）和平行层云降水飑线（PS）之间,其移动方向上（纬向）的垂直结构类似于Front—Fed LS（FFLS）结构,垂直于其移动方向（经向）的垂直结构则与典型的尾部层云降水飑线（TS）结构一致．     

气固两相混合层卷起过程的直接数值模拟

在设定混合层卷起过程的流场初始条件下,应用拟谱方法和Lagrange方法对时间模式的两相湍流混合层进行了直接数值模拟,求解流场的瞬态涡量场和颗粒场,分析流场不同类型涡结构的拟序特征,定性研究不同大小的颗粒在混合层中受流场涡结构的影响,描述了不同Stokes数颗粒的扩散规律和浓度分布.     

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。     

一次层状云人工增雨过程的数值模拟研究

模拟分析了河南南阳一次层状云人工增雨过程的自然云和催化云的微物理过程.结果表明自然云内冰晶含量很少,冰相过程不活跃,消耗水汽较少,大滴形成较为困难,降水效率低,降水强度出现过2次峰值.通过对自然云的模拟分析可以得出合适的催化部位,一般在过冷水含量较大,温度较低,云稳定维持阶段(模拟第52分)开始播撒,催化位置为(18 ...     

磷酸盐在大连湾时空分布的数值模拟研究

大连湾由于接受附近大量的工业和生活废水造成海域严重污染．影响大连湾水质的主要污染物之一为总磷．为此应用数值模型对磷酸盐的时空分布进行了模拟研究．验证的模型结果较好地再现了磷酸盐的时空变化．模拟结果显示,在空间分布上,磷酸盐集中在排污口附近区域,最大值出现在15^#监测点上;随季节变化,在夏季磷酸盐浓度最低为0．011mg／L,4月份达到高峰值0．22mg／L．陆源废水排放位置是影响磷酸盐浓度空间分布的主要因素．由模型计算结果得出的磷酸盐时空变化规律有助于大连湾海岸区域水质污染防治．     

一次罕见空气污染的天气过程分析

该文针对2010年3月21～23日福建省出现的大范围严重影响全省空气质量和能见度的环境污染事件,利用PM10(可吸入颗粒物)监测资料和气象资料进行该事件的天气过程分析,结果表明:此次空气污染与北方强冷空气引起的沙尘暴、扬沙过后其尚未下沉的尘土和细沙随高空气流进入本省的沙尘天气之间存在对应关系,其污染物所属的天气现象为浮尘.     

一次飑线过程的数值模拟和动力分析

用美国俄克荷马州大学“风暴分析预报中心”（CAPS）开发的ARPS（Advanced Regional Prediction System)非静力中尺度数值模式讨论了美国VORTEX－95试验期间的一次飑线过程的触发和维持机制。试验表明，地面中尺度汇合线或切变线是此次飑线过程主要的触发系统和重要的维持机制之一；对流凝结潜热加热和高低空急流耦合在飑线的发展和维持有重要作用。此外，ARPS模式成功地模拟了飑线的β中尺度结构特征，表明该模式对飑线强对流天气系统有较强的模拟能力。     

基于集合预报思想对一次暴雨过程的数值模拟

用MM5-V3对江淮流域的一次暴雨过程进行数值模拟,为了消除单一的确定性预报在暴雨落区和强度方面的可信度不稳定。其中积云对流参数化方案分别采取5种不同的方案进行了计算,又对5种结果进行平均得到集合模拟结果。分析不同的模拟结果发现,对降水量的模拟,集合模拟结果更接近实况。不同的积云对流参数化方案对雨带位置的模拟效果相近。但对于卢中尺度雨团的模拟具有不确定性,而不同参数化方案的集合模拟结果,无论是对雨带还是雨团的模拟都是比较成功的,这也说明集合预报可以消除物理过程的不确定性,是提高预报准确率的一条有效途径。     

西北东部一次暴雨天气过程的数值模拟研究

利用较高分辨率非静力中尺度数值模式MM5,对2003年8月28日西北东部一次致洪暴雨天气过程进行了数值模拟,重点研究了中-α和中-β尺度系统的发生发展和演变过程,对影响暴雨的物理量场进行了诊断分析.结果表明:中-α尺度低涡越山后迅速生成发展,历时约14 h,少动,并激发了多个中-β尺度系统,在这些不同尺度系统相互作用下,形成了这次区域性暴雨.强降水主要出现在低涡系统的发展与成熟阶段.700 hPa以上稳定的大气层结,抑制了水汽和能量的垂直扩散,有利于水汽和能量沿低空向雨区输送.在暴雨区上空,水汽和能量以垂直输送为主,同时伴有大量潜能释放.暴雨区上空有明显的正涡(位涡)柱和发展旺盛的上升气流区,低层辐合中心位于650 hPa,高层辐散中心位于400 hPa,无辐散层位于500 hPa.     

北京一次暴雨过程数值模拟和诊断分析

2012年7月21日10:00-22日02:00,北京地区出现了一次历史上罕见的特大暴雨天气过程,对当地人民的生命财产造成了严重损失.采用新一代中尺度数值预报模式WRF V3.3.1对这次极端降水天气过程进行数值模拟研究,并运用模式输出结果对其发生、发展机制进行了研究.主要结论有:WRF模式能够较好地模拟出这次暴雨的落区、暴雨中心、24 h累积降水量等;此次强暴雨过程主要是由低空中β尺度涡旋造成的,即中β尺度涡旋随时间的演变决定降水落区及降水强度;最后利用相对螺旋度诊断了整个降水过程,结果显示相对螺旋度的变化对降水增强的临近预报具有明显指示意义.     

可压缩双组分混合层的直接数值模拟研究

通过数值求解可压缩Navier-Stokes方程模拟了三维可压缩双组分混合层问题,着重研究了双组分密度比和可压缩效应对混合层发展演化的影响.研究表明,随着密度比的增大,混合层扰动增长率降低.在混合层发展初期,可压缩性作用尤其是斜压效应对旋涡的发展起主导作用;在混合层发展后期,可压缩性影响减弱,旋涡的拉伸扭转效应占主导作用.同时,还分析讨论了可压缩混合层中湍流的转捩及拟序结构的演化过程.     

三维对流云模式对成都一次强对流天气过程的数值模拟研究

为了对发生于2008年9月23日成都的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:该模式可以较好地模拟出强对流天气各主要的宏观发展阶段的特征,以及云中水成物固、液相粒子转化的微观特征;强上升气流与充足的水汽含量是系统中强对流单体的旺盛发展的基本条件;在该强对流天气过程中,固态水成物粒子的累积和融化对于降水的贡献都是十分明显的.     

钻井过程储层无机垢损害的时空尺度数值模拟及应用

钻井过程结无机垢现象普遍存在,由于缺乏对问题井的结无机垢损害程度、损害半径的有效判断,难以进行有效的储层保护,造成储层堵塞,完井后无法达到配产。本文针对于钻井过程中常见的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶等类型无机垢损害,建立力学化学耦合的微分方程组数学模型,实现无机垢损害的时空尺度模拟,模型的准确性在渤海某油田得到验证和应用。基于此模型探索钻井压差、储层温度、储层压力等模型参数对结无机垢损害程度的影响,钻井过程中的储层无机垢损害应以预防为主,合理控制钻井压差是关键。     

一次副高控制下暴雨过程的数值模拟和诊断分析

利用NCEP再分析资料和实时观测资料,用中尺度数值模式MM5对2007-08-25豫北暴雨过程进行了数值模拟.结果表明:这次暴雨过程水汽主要辐合在700 hPa以下;低层强辐合区配合高层强辐散区才能触发暴雨天气的爆发,250 hPa附近的辐散区对暴雨的贡献更大;干层携带高层冷空气的下沉逼迫作用,促进了对流层在垂直方向的深厚发展;在低空新生成的热力正环流的生消对暴雨的加强和维持起着重要作用.     

广州地区冬季一次大雾的三维数值模拟研究

利用美国国家大气研究中心（NCAR）和宾夕法尼亚州立大学联合研制的第5代中尺度气象模式系统MM5对广州地区最近出现的一次大雾进行了数值模拟研究。模拟的结果与实况十分相近，特别是雾出现和消散的时间，对雾的生成原因进行了分析和数值试验。结果表明，这次广州雾的高度比较高，雾形成前广州地区大气边界层天气晴好，温度高，空气接近饱和，大雾主要是由广州北面的冷空气向南侵入造成的，属平流辐射雾。