珠江三角洲空气污染时空分布特征及一次区域性污染过程气象特征数值模拟

根据2000年到2008年广东省和香港特别行政区的空气质量观测资料,对珠江三角洲污染天气的时空分布特征及其成因进行了初步分析。并利用美国宾州大学（PSU）和美国国家大气研究中心（NCAR）研制的第5代中尺度气象预报模式MM5对2008年1月3号到1月6号珠江三角洲地区一次污染过程进行了数值模拟。研究结果表明：珠江三角洲地区空气污染天气,在空间上主要分布在珠江口附近,以佛山、东莞、广州最为明显;在时间上,主要分布在华南地区的干季;其中,以12月分布最多,而6月最少,秋冬两季达到空气污染的天数占全年空气污染天数的80％以上。模式模拟的边界层逆温层、风速和风向、地面辐射场、混合层高度等气象特征与实际观测结果也比较一致,重现了此次大气污染过程中污染物的积聚过程。     

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.     

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.     

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.     

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．     

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 ...     

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     

珠江三角洲地区边界层气象特征研究

根据珠江三角洲地区9个气象台站1995-2000年地面气象资料和部分地区的探空资料,分析研究区域气候与天气背景,风、温、混合层厚度、大气稳定度等大气边界层特征.结果表明:珠江三角洲地区受季风影响显著,还受海陆风、城市热岛环流、越南岭下沉气流等的复合影响;逆温频率很高,混合层高度较低,大气层结比较稳定;复杂的下垫面对珠江三角洲地区大气边界层有重要影响.     

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。     

太原盆地地下水污染数值模拟

提出了一个越流含水层系统地下水污染的数学模型，模型应用 于描要这太原盆地地下水污染，ＣＩ浓度和水位计算结果与野外观测结果拟合良好。文中还 探讨了现行溶质运移模型求解中井点附近容易出现不合理结果的原因，并从理论上给出正确的表达式。     

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.     

珠江三角洲城市群灰霾天气主要污染物的数值研究

主要利用美国第三代空气质量模式系统Models-3(MM5/SMOKE/CMAQ),设计三重嵌套网格对2004年9月26-30日珠江三角洲城市群一次灰霾天气过程进行数值研究,通过对主要大气污染物如PM10、CO、SO2和NOx的模式结果与观测对比分析表明,模式较好地模拟出了大气污染物的变化趋势,与观测结果比较一致,再现了污染物浓度呈周期性日变化的重要特征。结果还表明,在这次灰霾天气过程中珠江三角洲城市群大气污染物的水平分布具有区域性,存在3个高值中心,污染物的高值中心对应着大城市。污染物主要积聚在大气边界层内,形成近地面高浓度,这是造成此次灰霾天气的直接原因。     

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.     

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。     

人员进门过程中污染气体侵入数值模拟

研究了人员进门过程中污染气体从走廊侵入到隔离室的动态过程和侵入量.数值计算采用了雷诺时均N-S模型,通过动网格技术实现门和人员的运动,并利用示踪气体监测外界空气的侵入过程.结果表明:侵入过程可以分为4个阶段,进门时间增加会显著增加内侵入空气体积.     

颗粒起动过程的数值模拟

目的采用欧拉-欧拉方法研究不同粒径沙尘颗粒起动规律。方法采用数值模拟的研究方法。结果在雷诺数为1.7×105时,分别计算了1.00,0.50,0.08 mm 3个粒径的沙粒起动过程。数值模拟的结果能够模拟出沙尘颗粒的3种运动过程,和实验现象吻合。结论对于粒径为1.00 mm和0.08 mm的颗粒来说,颗粒的起动总是首先发生在风速突变的地方;粒径越小的颗粒起动越快,即更容易发生起动过程。