江淮气旋的动能收支分析

本文采用实测资料,对江淮气旋发展时期的动能收支进行了诊断分析,得到:在梅雨期内气旋发展的动能源,或是来自积云对流效应,或是部分来自系统内部的动能产生,部分来自积云对流效应;而梅雨期前气旋发展的动能源则主要来自系统内部的动能产生。进一步分析表明:凝结潜热加热,温度平流和涡度平流对低层的动能产生有重要作用。     

南海季风低压和南海台风的对比分析

本文用综合方法给出了南海季风低压和南海台风的平均结构,并分别计算了它们的涡度收支.结果表明两者的结构和环境场条件存在明显的差异.台风发生于风速垂直切变零线附近,而低压则远离切变零线.在散度场上,台风比季风低压具有更深厚的辐合层,而在对流层上层低压比台风有更大的正值.在涡度场上,中对流层以下有较大的涡度积累,而上层为涡度亏损,这一特点台风比低压表现更明显,在量值上台风比低压大二倍以上.局地涡度变化主要取决于散度项、水平平流项和垂直输送项,就这些项而言,台风比低压具有更明显的不对称结构.不对称的加热和涡度变化是导致台风移动的一个重要因素.     

完全Q矢量及其在暴雨过程诊断分析中的应用

通过对完全Q矢量的分解.把完全Q矢量分解为动力学部分QD和非绝热过程部分QL,并对我国3次暴雨过程中完全Q矢量变化进行了诊断分析.分析结果表明:完全Q矢量能够较好诊断暴雨过程的中尺度系统,完全Q矢量散度的负值区与强上升区有较好的对应;Qx和Qy的垂直剖面分析表明:垂直上升运动总是位于Qx或Qy的正负区域的交汇处;QD和QL水平散度的垂直分布及其随时间的演变表明,动力学强迫总是位于对流层低层,而非绝热过程的强迫主要位于对流层中层,它与积云对流过程中的潜热反馈有关;并且QD的强迫要比QL的强迫早,这也说明积云对流的最初触发机制是动力学的,积云对流过程中的潜热反馈机制只是在对流发生后对对流过程起激励作用.     

加热过程对热带气旋生成的数值试验

用Pielke等的中尺度两维原始方程数值模式研究海气相互作用和其它非绝热加热过程对热带气旋生成的作用。进行了7种数值试验,即:(1)只考虑无云情况下的辐射加热作用;(2)考虑辐射加热和不均匀的云量效应;(3)只考虑海气交界面上的潜热和感热通量;(4)大尺度凝结、对流调整、辐射和洋面上潜热感热输送;(5)积云对流凝结加热和云天辐射;(6)积云对流凝结加热和洋面上的潜热感热通量;和(7)积云对流凝结加热、洋面上的潜热、感热通量和云天辐射等全部加热过程。 结果表明:积云对流凝结加热对热带气旋的生成起最重要的作用,大尺度凝结加热和对流调整趋于使低压填塞,而洋面上的潜热、感热通量也起不可缺少的作用。     

热带气旋与南海季风的相互作用

通过个例分析和历史统计, 对热带气旋与夏季南海季风的相互作用进行了研究, 揭示了热带气旋活动导致南海低空急流增强的机制。在个例分析中, 以0604 号热带气旋 “碧利斯”为例, 利用中尺度数值模式 MM5 进行了多组数值模拟实验。结果表明, 强盛的西南季风使热带气旋登陆的维持时间变长, 对热带气旋的降水有显著的增幅作用; 与此同时, 热带气旋对西南季风的作用也不可忽略。在热带气旋登陆过程中引发的一系列中尺度对流系统, 会使得南海上空低层大气的气压梯度力增大, 导致南海季风中低空急流增强。最后, 对 1950?2009 年具有与 “碧利斯”相似路径的30 个热带气旋进行了统计, 发现其中80% 的热带气旋活动伴随着南海区域低空风速的正异常。     

浙南山区小流域WRF模式参数化方案对比与优化组合

准确的降水预报对好溪流域防洪减灾具有重要意义。本研究选取好溪流域典型降水场次,基于WRF（Weather Research and Forecasting）模式,开展云微物理过程参数化方案和积云对流参数化方案敏感性分析,优选适用于好溪流域的物理过程参数化组合方案,提高好溪流域降水预报精度。研究结果表明：云微物理过程和积云对流参数化过程的方案选择及组合对降水预报影响显著,然而没有某一种组合方案的模拟效果对于所有场次的降水都是最佳的;综合考虑所有的典型降水场次,当云微物理参数化方案选择Lin（Purdue Lin）方案、积云对流过程参数化方案选择KF（Kain-Fritsch）方案时,降水预报精度最高。     

南海台风LEO 1999的加强机制研究

利用高分辨率数值模拟方法,探讨了南海台风LEO(1999)由热带风暴发展成台风的物理机制结果表明：对流的突然爆发是LEO加强的原因,对流在高层的加热作用使暖心和气旋式流场在对流层高层迅速建立;而中小尺度涡漩合并(或向热带风暴中心的注入)可能是对流突然爆发的触发机制。     

河南省焦作市一次局地强对流天气过程的分析

利用常规高空、地面资料和自动站资料、多普勒雷达资料等,从天气形势、物理机制、中尺度特征等方面入手,分析了河南省焦作市一次局地强对流天气的演变和成因．结果表明：这次强对流天气过程发生在高空槽后西北气流中,中高层干冷平流、低层暖湿平流的大气层结增强了对流不稳定的发展,地面中尺度辐合线是此次强对流天气的直接影响系统;CAPE的高值区与强对流天气区有较好的对应关系;多普勒雷达可以监测对流云团的发展和移动利用多普勒雷达资料能够提前预警强对流天气的发生．     

一次江淮暴雨的热量与水汽收支诊断分析

利用MM5中尺度模式对一次江淮地区的暴雨过程进行了数值模拟,应用模拟结果诊断分析了降水区热量和水汽收支的变化。结果发现：当有强对流发生并伴有强降水时,就会有强的视热源Q1和视水汽汇Q2出现,而强的Q1与Q2和强降水区基本是对应的。在对流层深厚的中空加热层是积云对流活跃和强暴雨持续发生、发展的一种重要热力机制;对流层上半部的相对冷层为暴雨区上空积云对流提供了极为有利的热力不稳定条件。     

模式湿物理过程的组合对一次南京大暴雨降水模拟的影响分析

以第五代中尺度模式（MM5）为基础,本文对一次南京大暴雨个例进行了三组数值模拟试验,研究了模式湿物理过程参数化方案的组合对梅雨暴雨降水预报的影响.试验结果表明：模式的积云对流参数化方案的选用对南京大暴雨的预报至关重要,积云对流参数化方案的选用比边界层参数化对暴雨数值预报的影响大;对20km模式分辨率而言,采用单一的积云...     

天山北麓一例黑风暴天气的成因

利用常规观测资料、地面气象自记记录和静止气象卫星云图资料对1998-04-18由南支冷锋爆发性发展生成的干飑线触发的天山北麓黑风暴天气过程进行了分析。结果表明：强沙尘暴和黑风暴过境时风、压、温、湿在短时间内出现突变,跃变幅度黑风暴远大于强沙尘暴,黑风暴嵌于强沙尘暴时变化幅度比强沙尘暴弱。沙尘壁具有等温性,水平厚度4～9km。影响黑风暴的天气因素中,地面大风形成主要源于冷锋的加强和锋后强冷平流,高空急流的加强及其形成的次级环流使高空动量有效下传到地面则是另一个重要原因。混合层是有利于黑风暴在干旱环境形成的大气层结特征,这次过程深厚混合层的形成是深厚干对流和黑风暴产生的主要原因,而它的形成则是长时间地面加热的结果。     

珠江三角洲和北京地区强对流和暴雨发生的条件

总结了作者近年采用对比度分析方法和使用逐日的探空和天气资料，研究了珠江三角洲和北京地区强对流和暴雨发生发展条件的系列成果，提出一个关于强对流发生发展条件的概念，并结合使用北京地区纯局地强风暴和纯暴雨组成的对立事件资料作对比度分析的结果，指出了强对流和暴雨发生条件的差异，对现有的概念作了重要的修正和补充．     

Development and improvement of mass flux convection parameterization scheme and its applications in the seasonal climate predication model

The features of Gregory cumulus parameterization scheme, which is used in British Weather Office, are researched and then this scheme is developed and improved according to the characteristics of area precipitation over China. Firstly, the influence of the large-scale convergence in lower tropopause upon cumulus convection is directly taken into account in a “bulk“ cloud model. The organized entrainment and detrainment is considered in the model. Secondly, the initial mass flux is revised. Thirdly, the effects of subcooling water upon saturation vapour pressure are considered. Eventually, the drown-draft air is regulated. For several years, the numerical forecast of seasonal precipitation in China has been carried out by using the modified Gregory scheme. The result shows that the model with improved Gregory scheme well simulates the precipitation over China and the prediction result is good.     

时间分数阶对流-扩散方程的有限差分法

时间分数阶对流-扩散方程可以用来模拟由传统的对流-扩散方程演变而来的反常扩散方程.本文针对一类时间分数阶对流-扩散方程提出了一个新的隐式差分格式,时间分数阶导数采用直接离散,空间导数采用中心差分格式离散,讨论了差分解的存在唯一性,并利用能量范数证明了该格式的无条件稳定性、收敛性,分析了收敛阶.数值试验验证了该格式的有效性.     

大气湿对流的类型和深厚湿对流触发机制综述

梳理大气湿对流和强对流天气的定义和特征,综述深厚湿对流(DMC)的触发机制研究进展。类似贝纳德对流的大气浅薄湿对流积云的组织形态取决于边界层大气垂直风切变强度。按照触发高度,可将DMC划分为地基对流和高架对流;按照强弱程度,也可以将DMC划分为强雷暴和普通雷暴。虽然强对流天气的定义具有一定的主观性,不同国家的定义标准存在差异,但都具有极端性和易致灾等特点。然而,全面监测这些天气的类型和强度的难题依然存在。地基对流的触发机制实际上位于边界层,最为复杂多样;很多DMC的触发是辐合线相互作用或不同机制共同作用的结果。未来需要加强边界层的精细探测能力,深入研究DMC触发机制的气候学特征和机理,更需要提升高时空分辨率资料同化水平和边界层过程的数值模拟能力。     

基于不同对流下加热系统的数值模拟与实验研究

采用多孔介质导热方程、DO辐射模型以及标准κ-ε湍流模型,建立三维热物理模型。应用有限体积法计算了室内沙疗室气固耦合传热问题。首先在自然对流条件下,即沙疗室不开风扇、处于无风状态时,改变其加热方式,分别为单面加热和双面加热。对比分析不同加热方式下,空气层以及沙体层温度场的变化。其次在双面加热条件下,改变其对流方式,分别为自然对流与强制对流。对比分析不同对流方式下,空气层温度场、速度场的变化,以及沙体层温度场的变化。最后,通过实验加以验证。研究发现强制对流条件下的双面加热能够加快空气热对流速度及沙体传热速度,使沙体层温度分布均匀化,进而提高沙体的传热效率。     

散热器对流采暖、低温地板辐射采暖热力学分析

介绍了散热器对流采暖和地板辐射采暖两种采暖方式的形式和特点,并以热力学分析为基础,从熵和火用两方面讨论计算了地板辐射采暖和散热器对流采暖这两种常用的采暖方式的熵变和火用效率,进而分析其节能性.结果表明,在相同供暖负荷条件下,地板辐射采暖的熵增较散热器对流采暖的熵增小,而火用效率大说明地板辐射采暖比散热器对流采暖节能效果好.