春季南海南部上混合层数值模拟与数值实验

采用一维湍动能模式对南海南部的SST及混合层进行数值模拟和数值试验。结果表明：TKE模式能够模拟南海部的海表面温度SST以及除南海南部5月中旬以外的上混合层深度随时间变化基本特征。在5－6月,SST的日振荡主要依赖于短波辐射的日变化,风的混合作用抑制了SST的日周期振荡。春季夏季风爆发期间,南海海面潜热通量和感热通量与短波辐射和风应力相比较,是一个对SST的混合层影响较小的量。在春季南海部,短波辐射作用能使SST升高的最大值约为4℃;潜热和感热通量能使SST的下降的最大值为3℃。风应力对南海混合层深度随时间变化趋势起着决定的作用,并能使其深度加深20－30m,而短波辐射则使混合层的深度变浅2－3m,潜热和感热通量会使混层的深度加深1－2m。在春季南海南部,热通量对混合层深度的影响与风应力相比要小得多。     

保定市一次大风天气过程诊断分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR1°×1°再分析资料和风廓线雷达资料,对2020年3月18日保定市一次大风天气过程进行诊断分析,探讨此次大风过程的成因,结果表明:这是一次偏北路径冷空气南下形成的大风,主要影响系统为高空槽、地面冷高压以及冷锋;贝加尔湖冷高压分裂南下,河北地区气压梯度大,变压强;负涡度平流产生较强下沉运动,有利于槽后较高动量的冷空气向下传送;高空急流的抽吸作用使整层垂直运动加强,高空急流入口区次级环流的形成加速了大气的上下交换,"漏斗"状北风强风速带向地面伸展,激发了地面大风的出现;锋区明显,冷平流强,大气层结极不稳定,有利于高空动量下传,形成地面大风。     

2018年4月成都地区两次寒潮天气过程对比分析

本研究利用常规地面观测资料、探空资料和NCEP资料对2018年影响成都地区的两次寒潮天气过程进行对比分析，研究结果表明：两次寒潮均是在前期强烈升温基础上，冷空气向南侵袭造成的；两次过程中高纬环流形势均表现为"两槽一脊"型.过程I有横槽转竖现象，地面冷高压先分裂后整体南下，冷空气南下速度快，持续时间短，气温骤降，局地降雨强度大，普遍出现6~8级瞬时大风.过程Ⅱ是由南支槽和850hPa东北回流共同造成，地面冷高压分裂南下，冷空气南下速度慢，持续时间长，但日降温幅度较小，平均风力较大，降水持续时间更长.     

近40年海南岛后汛期特大暴雨环流特征

利用NCEP/NCAR 2.5×2.5再分析资料,对近40年来(3个年代)18次海南后汛期特大暴雨过程的环流特征进行了分析.结果表明:海南岛特大暴雨月际变化呈现单峰状分布,主要分布在9—11月;特大暴雨发生期间,南亚高压中心位于南海对流层上层,高层稳定的辐散区利于海南岛对流层中低层的对流发展和维持;中纬槽后冷高压、南海中北部暖性低压扰动和副热带高压三者之间的相互作用,使得南海北部地区南北向和东北—西南向梯度加大,诱发偏东低空急流;水汽的输送主要来自东北、偏东和东南3个不同来向的气流.     

星载激光测高仪海面回波的仿真与分析

星载激光测高仪发射的1 064 nm波长激光被波动海洋表面反射,系统接收的时间波形与瞬时海面波浪分布相关。而海面波浪又直接受海面风速影响,因此可以通过观测激光测高仪回波变化监测不同风速下海态变化。本文依据激光雷达方程,利用蒙特卡洛法模拟不同风速下的海面波浪分布,通过光线追击建立海面回波波形仿真器;以地球科学激光测高系统(geo-science laser altimeter system,GLAS)参数为输入,仿真得到不同风速下的海面回波:发现当海面风速在3~10 m/s之间时,回波呈单峰高斯波形,与GLAS发布的实际回波相符;且回波脉宽,以及有效能量反射率(即有效回波能量与发射能量之比)与实测参数误差小于10%。进一步分析可知,回波特征参数与海面风速之间存在显著关联,为利用激光测高仪大规模精确反演海洋表面风速奠定了基础。     

2007年海气热通量影响南海夏季风爆发数值试验

本文利用RegCM3区域气候模式对2007年季风爆发前后南海海气热通量进行了数值模拟试验,探讨海气热通量对南海地区季风爆发以及相应变量场的影响得出以下结论：（1）RegCM3对南海降水、地面气温、500hPa位势高度场以及850hPa风场模拟整体偏弱,但是对各变量场的空间分布形势具有较好的模拟能力。（2）潜热、感热通量的变化对季风的爆发以及相应的变量场有重要影响,当去除潜热、感热通量后,南海低层基本受较强偏东风控制,500hPa位势高度有所偏高,副高偏西偏强,季风爆发严重偏晚,不利于南海地区水汽辐合抬升,使得降水大幅减少,大片海域甚至无降水出现;当潜热、感热加倍后,南海低层120°E以西基本受偏西风控制,风速明显加大,同时500hPa位势高度明显偏低,副高偏东偏弱,季风爆发偏早,有利于水汽在南海地区辐合,造成降水显著增多。     

河南省夏玉米生长季洪涝灾害的环流背景及水汽输送特征

采用1°×1°NCEP再分析资料及地面、高空实况观测资料,分析了2000年以来发生在淮河上游河南境内的4次持续性暴雨过程的大尺度环流背景和水汽输送特征.结果表明:淮河上游持续性暴雨有纬向型和经向型两类,以纬向型居多.两类暴雨的持续与副热带高压及长波槽脊的稳定维持密切相关,两类暴雨均发生在亚欧环流为两槽两脊的大尺度环流背景下(槽、脊位置不同),北方南下的冷空气与副热带高压外围的暖湿气流长时间交汇于淮河上游上空,致使该地区暴雨持续;4次持续暴雨过程的水汽来自于南海、孟加拉湾或东部海面,东边界和南边界是水汽的主要流入边界.     

南海台风"悟空2000"生成及发展的数值模拟

应用NCAR/PSU中尺度非静力模式MM5模拟了南海台风"悟空2000"从一个热带扰动发展为强台风的过程。模拟结果表明,MM5模式能够很好地模拟出"悟空2000"台风的强度和最大风速,清晰显示出南海台风发展中具有的阶段性和爆发性。从水汽和位涡等诊断量的分析出发,分析了模拟的台风结构和台风眼生成的可能影响因素。敏感性试验结果显示,南海海面温度对台风发生发展有至关重要的作用:如果海表温度降低1℃,模拟的台风最大风速将降低近10m/s,风速达到台风级别(32.8m/s)的时间推迟约7个小时;如果海表温度降低2℃(SST仍高于26.5℃),该热带扰动将不能发展到台风的强度。     

长三角城市群区大气污染对气象要素及地表能量平衡的影响研究

利用2012年4-6月南京溧水野外观测站近地层微气象、地表辐射和通量交换数据,结合南京大学地球系统区域过程综合观测研究站(SORPES-NJU)的PM2.5质量浓度以及环境保护部发布的逐日API资料,使用聚类分析、合成分析和个例分析的方法,定量分析了南京地区不同大气污染程度下气象要素和地表能量平衡的响应特征.结果表明,观测期间南京地区污染天盛行偏南风,且风速较清洁天气低约30%.气溶胶白天对到达地面的太阳辐射的削弱作用大于对地面有效辐射的减弱作用,使得地面净辐射减小(日均值约46.3 W·m-2).气溶胶减弱感热通量、潜热通量,并影响二者在能量平衡中的比重.个例分析表明气溶胶通过减小白天地面净辐射,减弱地气系统能量,导致近地层气温降低(最大差值约1℃),湍流运动减弱,从而进一步抑制污染物的扩散,形成空气污染-地表能量收支-边界层结构间的正反馈过程.     

ECMWF细网格10m风场产品在南海海域的预报检验

对2012年1月至2013年12月ECMWF(简称EC)细网格10m风场产品在南海海域的预报进行检验,结果表明:1EC对原油码头、七洲列岛、永兴岛、永暑礁4个海岛站的风速预报总体上比实况略偏大,其中对七洲列岛和永暑礁的风速预报不仅系统性偏差最小,接近0m/s,且预报与实况的相关性最好;在不同风速下EC预报的风向偏差多数集中分布在±45°之间,风速越小,风向预报偏差样本的离散度越大;EC对东南风向、偏东风向和西南风向预报的均方根误差和平均偏差均较小,而对偏北风向和西北风向的预报效果较差.2对比EC 10m风速预报场和分析场在不同季节的偏差发现:春、秋、冬季风速预报平均偏差大值中心分布有一定相似性,均位于南海北部靠近华南沿海一带和南海东南部靠近菲律宾群岛以西海面,但均方根误差和方差的分布有所差异;EC对夏季南海海域的风速预报除了24h预报较稳定外,预报时效越长,均方根误差和方差迅速增大,模式预报不稳定.     

潜艇激光光场时间分布的数值模拟

采用蒙特卡罗抽样方法,模拟了潜艇激光光场的时间分布,结果发现激光源深度一定时,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间、峰值高度和峰值宽度基本都不随海面风速变化;海面风速一定时,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间和峰值数目受激光源影响较大,表明相比海面风速,激光源深度对激光通信的影响较大。     

一个基于TOPEX卫星极端海面风速预测的海洋地理信息系统

在基于TOPEX卫星数据建立全球极端海面风速预测模型的基础上,开发出用于极端海面风速预测和可视化预测结果的海洋地理信息系统（MGIS）。并论述全球极端海面风速预测的意义和MGIS在预测过程中的重要性及必要性;给出全球极端海面风速预测的统计模型;简述极端海面风速预测海洋地理信息系统的结构、工作流程和功能;同时,对系统的预测结果进行初步分析。     

热带海洋次表层温度反升现象的初步探讨

参照一维Kraus-Turner混合层模式,考虑了穿透性太阳短波辐射、盐度效应和次表层温度盐度方程,在障碍层现象的基础上数值模拟了次表层温度反升现象的产生、发展和消亡过程,并结合TOGA-COARE 0°N,156°E站点的观测资料,对其物理机制作了初步探讨.结果表明,次表层温度反升现象敏感地依赖于混合层深度、海面风速和太阳短波辐射等环境参量,在适当的气象、水文条件影响下,次表层温度反升现象往往会类周期性地重复出现.     

海湾和半岛对海岸带微气候影响的数值模拟

为了探讨湾岛影响海岸带微气候的物理机制,应用美国国家大气研究中心(NCAR)三维非静力平衡中尺度模式MM5对比研究概化的湾岛地区海岸带微气候的特征,得到了2种典型岸线形态下主要微气候要素的日变化规律。计算结果表明:不同的岸线特征使得近地面气压场和下垫面热通量的分布规律不同,从而影响海陆风环流的发展;而近地面风场辐合和辐聚的特性反过来又对气压场和热通量分布产生影响。     

西藏南部地区区域性暴雪天气过程诊断分析

文章利用常规的高低空气象观测资料、T639数值预报产品以及卫星云图产品,对2013年2月16~18日西藏南部区域性暴雪天气过程的环流背景、水汽条件及动力条件进行了诊断分析。结果表明:此次西藏南部区域性暴雪天气是由南支槽前西南风风速辐合,输送暖湿水汽上青藏高原,以及北支槽分裂的短波槽南下共同作用的结果。物理量诊断分析表明,区域性暴雪过程期间,水汽通量、水汽通量散度场、散度场、涡度场和垂直运动场都反映出西藏南部边缘存在大量水汽输送和水汽辐合,上升运动较强,有利于暴雪天气的形成。     

东莞地区冬季大气边界层结构对PM_(2.5)影响的观测研究

利用2013年12月在东莞地区开展大气边界层观测试验得到的垂直风温资料和逐时PM2.5质量浓度资料,研究了东莞地区大气边界层结构对PM2.5质量浓度的影响的。结果表明:在大陆冷高压控制下,东莞地区的边界层结构演化非常典型,而东莞地区冬季PM2.5污染事件通常由冷气团南下的天气形势引起。在PM2.5污染过程中,日平均边界层高度往往不足600 m,较低的大气边界层高度使得PM2.5持续累积,夜间稳定边界层高度约为100 m使得夜间出现PM2.5质量浓度峰值。东莞地区的垂直风场存在显著的三层结构,较小的底层风速有利于PM2.5聚集在边界层内难以扩散,而高度较低的小风中层使得PM2.5污染物进一步被压缩在大气底层,加剧了地表的PM2.5污染程度。在冬季大陆冷高压控制下,在PM2.5污染过程中,东莞逆温结构多发,低空逆温层底约在700m,而且厚度和强度都较大,夜间常见贴地逆温,且厚度约为100 m,持续稳定存在的较低的逆温层导致的稳定层结是造成PM2.5污染的重要原因。     

忻州市一次春季寒潮天气过程的分析

利用常规观测资料,对2005年3月9日至11日忻州市大范围的强降温和大风天气过程的成因进行了诊断分析。结果表明:500 hPa横槽转竖并东移后,引导冷空气大举南下,是产生强降温天气的必要条件;高空横槽、地面冷锋和蒙古冷高压是寒潮过程的主要影响天气系统。     

乌兰布和沙漠东北缘绿洲防护林体系防风阻沙能力研究

沙漠地区不同下垫面特征直接影响沙尘的输送过程.在乌兰布和沙漠东北缘沙漠-绿洲过渡带和绿洲内部分别建设风沙监测塔,并获取2018年春季(3—5月)的风速和沙尘数据,对沙尘传输的差异性进行对比分析.结果显示:在沙漠-绿洲过渡带和绿洲内沙尘水平通量随高度变化均呈幂函数分布;沙尘水平通量在沙漠-绿洲过渡带随高度增加显著降低,而...     

“07.3”强沙尘暴天气过程的观测分析

利用常规观测的地面资料、探空资料、卫星云图资料、客观分析资料以及民勤站和SACOL站的观测资料对2007年3月27-28日中国西北地区的一次强沙尘暴过程进行了分析.主要结论为:地面快速发展的冷锋以及850 hPa和700 hPa快速发展的短波槽与此次沙尘暴的形成和快速发展密切相关.民勤站沙尘浓度和地面气象要素在沙尘暴发展演化期间出现明显的变化.气压和风速在沙尘暴爆发时出现明显的跃升,气压的变化超前于风速的变化,这表明风场和气压场在沙尘暴爆发时有明显的调整过程;风速及其垂直切变与PM₁₀浓度几乎同时达到极大值,而温度垂直切变极大值出现时刻比PM₁₀浓度和风速垂直切变极大值早出现4h;强的风速垂直切变有利于激发不稳定能量的释放和沙尘暴的形成.SACOL站的沙尘浓度和地面气象要素在沙尘暴发展期间也有明显的变化.风速和气压达到峰值的时刻都超前于PM₁₀浓度出现极大值的时刻;温度垂直切变峰值出现的时刻稍稍滞后于风速垂直切变峰值出现的时刻.     

不同沙尘天气微气象和沙尘演变规律的对比研究

利用内蒙古浑善达克沙地沙尘暴实验探测资料,给出2004年春季多次沙尘天气过程近地面微气象学要素、湍流通量及沙尘浓度的极值对比,重点分析了3月27-28日强沙尘暴过境时近地面微气象学要素和辐射分量的变化特征。结果表明： 沙尘天气过程中,白天近地层温差均有不同程度的降低,夜间逆温强度减弱;净辐射与感热通量较晴空值均有不同程度的削弱。沙尘天气过境时,动量通量显著增加,动力湍流与热力湍流配合,有利于加强沙尘源区的局地起沙和沙尘的垂直输送过程。3月27-28日强沙尘暴过境时,伴随地面水平风向的转变,沙尘浓度迅速增加,风速及其垂直梯度增大;在沙尘暴增强阶段,近地层降温达7℃,比湿出现极大值,净辐射和感热通量降为负值。当沙尘浓度达到最大值后,净辐射上升至零,反映了夜间沙尘气溶胶对低层大气和地表的保温作用。