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中国暴雨的科学与预报:改革开放40年研究成果 认领 被引量:1
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作者 罗亚丽 孙继松 +16 位作者 李英 夏茹娣 杜宇 杨帅 张元春 陈静 代刊 沈学顺 陈昊明 周菲凡 刘屹岷 傅慎明 吴梦雯 肖天贵 陈杨瑞雪 黎慧琦 李明鑫 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期419-450,共32页
总结了改革开放以来中国学者在暴雨科学与预报领域取得的重要研究进展和主要成果。其中,暴雨机理研究成果从重要天气系统、中国主要区域的暴雨、台风暴雨等3个方面分别进行综述,而暴雨预报技术研发与应用则从中国数值天气预报发展和暴... 总结了改革开放以来中国学者在暴雨科学与预报领域取得的重要研究进展和主要成果。其中,暴雨机理研究成果从重要天气系统、中国主要区域的暴雨、台风暴雨等3个方面分别进行综述,而暴雨预报技术研发与应用则从中国数值天气预报发展和暴雨预报客观方法两方面进行归纳。 展开更多
关键词 暴雨研究进展 改革开放 物理机制 预报技术
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一次高原东移MCS与下游西南低涡作用并产生强降水事件的研究 认领
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作者 汤欢 傅慎明 +3 位作者 孙建华 麦子 靳双龙 张元春 《大气科学》 CSCD 北大核心 2020年第6期1275-1290,共16页
基于加密自动站降水、葵花8卫星和ECMWF ERA5再分析等多种资料,本文对2018年6月17日08时至18日22时(协调世界时,下同)一次青藏高原(简称高原)中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,简称MCS)东移与下游西南低涡作用并引起四川盆... 基于加密自动站降水、葵花8卫星和ECMWF ERA5再分析等多种资料,本文对2018年6月17日08时至18日22时(协调世界时,下同)一次青藏高原(简称高原)中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,简称MCS)东移与下游西南低涡作用并引起四川盆地强降水的典型事件进行了研究(四川盆地附近最大6小时降水量高达88.5 mm)。研究表明,本次事件四川盆地的强降水主要由高原东移MCS与西南低涡作用引起,高原MCS与西南低涡的耦合期是本次降水的强盛时段,暴雨区主要集中在高原东移MCS的冷云区。高原东移MCS整个生命史长达33 h,在其生命史中,它经历了强度起伏变化的数个阶段,总体而言,移出高原前后,高原MCS对流的重心显著降低,但对流强度大大增强。在高原MCS的演变过程中,四川盆地有西南低涡发展,该涡旋生命史约为21h,所在层次比较浅薄,主要位于对流层低层。西南低涡与高原MCS存在显著的作用,在高原MCS与西南低涡耦合阶段,两者的上升运动区相叠加直接造成了强降水。此后,由于高原MCS系统东移而西南低涡维持准静止,高原MCS与西南低涡解耦,西南低涡由此减弱消亡,东移高原MCS所伴随的降水也随之减弱。涡度收支表明,散度项是西南低涡发展和维持的最主导因子,此外,倾斜项是800 hPa以下正涡度制造的第二贡献项,而垂直输送项则是西南低涡800hPa以上正涡度增长的另一个主导项,这两项分别有利于西南低涡向下和向上的伸展。相关分析表明,在西南低涡发展期间,高原MCS中冷云面积(相当黑体亮度温度TBB≤-52°C)可以有效地指示西南低涡强度(涡度)的变化,超前两小时的相关最显著,相关系数可达0.83。 展开更多
关键词 暴雨 高原东移MCS 西南低涡 涡度收支
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近16年暖季青藏高原东部两类中尺度对流系统(MCS)的统计特征 认领
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作者 麦子 傅慎明 孙建华 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2020年第4期385-398,共14页
利用日本高知大学提供的逐小时分辨率静止卫星云顶黑体亮温(TBB)资料,使用模式匹配算法对2000~2016年(2005年除外)暖季(5~9月)青藏高原东部的两类中尺度对流系统(MCS)进行了识别和追踪,并利用人工验证订正了结果。基于此,利用NOAA的CMOR... 利用日本高知大学提供的逐小时分辨率静止卫星云顶黑体亮温(TBB)资料,使用模式匹配算法对2000~2016年(2005年除外)暖季(5~9月)青藏高原东部的两类中尺度对流系统(MCS)进行了识别和追踪,并利用人工验证订正了结果。基于此,利用NOAA的CMORPH(Climate Prediction Center Morphing)降水资料和NCEP的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析资料对高原东部两类MCS进行了统计和对比研究。研究发现,7月和8月是高原东部MCS生成最活跃的季节,然而,此两个月能够东移出高原MCS的比例最小;5月虽然MCS生成数最少,但是移出率高达近40%。对比表明,能够东移出高原的MCS(V-MCS)比不能移出的MCS(N-MCS)生命史更长,触发更早,短生命史个例占比更低。暖季各个月份,相比于N-MCS,V-MCS的对流更旺盛且发展更快,然而,由于其发生频数远低于N-MCS,总体而言,V-MCS对高原东部的降水贡献率仅为15%左右,是N-MCS相应数值的一半左右。高原东部两类MCS的环流特征差异显著,有利于V-MCS发生、维持和东移的因子主要位于对流层中低层(西风带短波槽、西风引导气流、低层风场切变),而在对流层高层,N-MCS拥有更好的高空辐散条件(其对应的南亚高压更强)。 展开更多
关键词 青藏高原 中尺度对流系统MCS 南亚高压
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第二松花江流域夏季降水年际增量预测模型研究 认领
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作者 姜忠宝 王秀娟 +1 位作者 陈长胜 李尚锋 《沙漠与绿洲气象》 2020年第5期115-121,共7页
利用1980—2016年第二松花江流域(SSR)夏季(6—8月)平均降水量资料、NCEP/NCAR再分析月平均环流场资料、NOAA的月平均海温场资料,采用年际增量预测方法,通过分析与SSR夏季降水年际增量相关的环流及海温,确定了超前12个月内的6个预测因子... 利用1980—2016年第二松花江流域(SSR)夏季(6—8月)平均降水量资料、NCEP/NCAR再分析月平均环流场资料、NOAA的月平均海温场资料,采用年际增量预测方法,通过分析与SSR夏季降水年际增量相关的环流及海温,确定了超前12个月内的6个预测因子,包括:11月东亚200 hPa纬向风、12月西藏高原-2指数、12月赤道中东太平洋200 hPa纬向风、2月印度洋海温、10月西太平洋暖池海温、4月东亚100 hPa经向风。在此基础上利用这6个预测因子,利用1980—2010资料建立SSR夏季降水年际增量的统计预测模型,最后根据年际增量给出SSR夏季降水的预测结果。经检验,1981—2010年SSR夏季降水年际增量的预测拟合系数是0.83,SSR夏季降水预测结果拟合系数为0.67,SSR夏季降水预测结果相对均方根误差为15%,均通过了显著性检验;对2011—2016年进行试报实验,该模型也很好地预测出降水的年际增量变化趋势,除2014年以外,SSR夏季降水预测结果相对均方根误差绝对值都控制在23%以内,2016年仅为-9.9%。因此,通过预测降水的年际增量,进而再预测降水的方法,具有一定的预测技巧,可作为有效方法投入实际业务应用。 展开更多
关键词 第二松花江流域 夏季降水 预测模型 年际增量
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改进的Holroyd云粒子形状识别方法及其应用 认领
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作者 黄敏松 雷恒池 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期289-300,共12页
云降水粒子形状是影响云微物理过程的重要因素,准确的云粒子形状信息是诸多云微物理参量计算的前提。为获取机载云粒子成像仪(CIP)所测云粒子的形状信息,文中提出了一种改进的Holroyd云粒子形状识别方法,即先对云粒子形状进行预分类,然... 云降水粒子形状是影响云微物理过程的重要因素,准确的云粒子形状信息是诸多云微物理参量计算的前提。为获取机载云粒子成像仪(CIP)所测云粒子的形状信息,文中提出了一种改进的Holroyd云粒子形状识别方法,即先对云粒子形状进行预分类,然后针对预分类后的完整粒子和可识别的部分状粒子,分别选出合适的参数及其阈值再进行具体的分类,最终可将云粒子分为微小状、线形状、聚合状、霰、球形、板状、不规则和枝状。利用实测数据对原始的Holroyd方法和改进的Holroyd方法进行识别效果对比验证。结果表明改进的Holroyd方法在云粒子形状识别的准确度方面比原Holroyd方法有较大的提高。将所提方法应用于太原地区一次降水性层状云的云微物理飞机观测资料以分析不同的降水阶段云中冰晶粒子的形状分布、增长机制、冰晶粒子数浓度以及冰水含量的垂直分布特征,所获取的云中冰晶粒子属性表明新提出方法有助于云微物理分析。 展开更多
关键词 云粒子形状 形状识别 降水性层状云 云降水微物理
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暖季长江中游二级地形附近东移和准静止MCSs的统计特征和环流形势对比 认领
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作者 杨如意 张元春 +1 位作者 孙建华 李俊 《中国科学:地球科学》 CSCD 北大核心 2020年第8期1149-1164,共16页
利用高时空分辨率的相当黑体温度(TBB)数据,基于模式匹配的自动识别追踪方法将2000~2016年(2005除外)暖季(5~8月)长江中游二级地形附近(106°E~113°E,28°N~35°N)中尺度对流系统(MCSs)进行识别、追踪和分类,并研究东... 利用高时空分辨率的相当黑体温度(TBB)数据,基于模式匹配的自动识别追踪方法将2000~2016年(2005除外)暖季(5~8月)长江中游二级地形附近(106°E~113°E,28°N~35°N)中尺度对流系统(MCSs)进行识别、追踪和分类,并研究东移和准静止两类个例的时空分布特征、对流强度以及有利于MCSs东移的大尺度环流背景条件.结果表明,两类个例发生频次最高的月份为7月.东移个例主要集中生成在研究区域的东部地区,而准静止个例则主要生成在研究区域的西部.两类个例初生时刻的峰值均出现在午后,但准静止个例在凌晨出现次峰值.东移个例比准静止个例生命史更长,移动距离更远,成熟时刻云团面积更大,云团最低亮温更低(对流发展更为旺盛),对长江中下游地区的降水系统影响更大.青藏高原以东对流层中层浅槽和西太平洋副热带高压的配合为二级地形东部对流的生成和东移提供了有利的环境条件,低层正相对涡度和较强的垂直风切变为对流的组织和发展提供了动力条件;强盛的低空急流不断向二级地形东部和以东地区输送暖湿气流,大量水汽的辐合有利于对流的发展和长时间维持. 展开更多
关键词 长江中游二级地形 中尺度对流系统 时空分布 环流形势
2018年吉林省一次暴雨过程成因分析 认领
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作者 王秀娟 姜忠宝 +1 位作者 马晓华 冯旭 《气象与环境学报》 2020年第2期1-8,共8页
利用常规气象观测数据、吉林省加密自动站观测数据、NCEP的1°×1°再分析资料和卫星云顶亮温数据,对2018年8月13—15日吉林省一次暴雨过程成因进行分析。结果表明:“三带”(西风带、副热带和热带环流)是暴雨产生的大尺度... 利用常规气象观测数据、吉林省加密自动站观测数据、NCEP的1°×1°再分析资料和卫星云顶亮温数据,对2018年8月13—15日吉林省一次暴雨过程成因进行分析。结果表明:“三带”(西风带、副热带和热带环流)是暴雨产生的大尺度环流背景。大气整层水汽通量显示副热带高压外围的西南气流与远距离台风外围东南气流共同为暴雨输送充沛的水汽。降水有两个主要阶段,大气层结特征均为高层有正值位涡扰动并沿假相当位温锋区下滑,大气层结不稳定,水汽充沛,不稳定能量较大。降水第二阶段水汽输送、动热力条件、不稳定能量均小于第一阶段。云图表现特征为中尺度对流辐合体和中尺度对流云团,中尺度对流辐合体云团发展旺盛时,低层呈现气旋式涡度、中尺度辐合,高层呈反气旋式涡度、中尺度辐散。925 hPa低空切变线和地面辐合线是暴雨发生的中尺度触发条件。 展开更多
关键词 整层水汽通量 假相当位温 位涡 中尺度对流辐合体
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改进阈值的冰晶粒子形状分类方法及其应用 认领
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作者 黄敏松 雷恒池 王秀娟 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2020年第4期419-428,共10页
基于历史航测数据,对Holroyd云粒子形状分类方法的阈值进行了改进,使得改进阈值后的Holroyd云粒子形状分类方法更适合机载云粒子成像仪(Cloud Imaging Probe,CIP)在我国华北地区所测冰晶粒子形状识别。将改进阈值后的方法应用于山西一... 基于历史航测数据,对Holroyd云粒子形状分类方法的阈值进行了改进,使得改进阈值后的Holroyd云粒子形状分类方法更适合机载云粒子成像仪(Cloud Imaging Probe,CIP)在我国华北地区所测冰晶粒子形状识别。将改进阈值后的方法应用于山西一次降水性层状云的飞机观测资料分析发现,此次降水性层云中无论在水平分布还是垂直分布上,出现频率在15%以上的冰晶粒子形状有4种,其中有3种较为固定,分别是霰、线形状和不规则状,另外一种形状则与具体的云内环境有关,垂直方向上不同温度区间内为枝状(−8~0℃)和微小状(−12~−8℃),不同高度的水平方向上则是枝状(5200 m)、微小状(5500 m)和板状(5800 m);云中冰晶粒子数浓度在水平和垂直方向上波动较大,最小值小于1 L^−1,最大值则大于20 L^−1,垂直方向上的最大值分别位于每层云中的下部;云中冰水含量值在水平方向和垂直方向上波动范围也很大,其在垂直方向上的云中最大值区域与冰晶粒子数浓度的最大值区域基本一致。 展开更多
关键词 冰晶粒子 形状分类 降水性层状云 机载云粒子成像仪
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三参数云微物理方案中气溶胶谱函数对云滴谱影响的数值模拟研究 认领
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作者 邓玮 孙继明 雷恒池 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第6期693-710,共18页
观测和分档方案的数值模拟都证明气溶胶的谱分布特征对云滴谱的演变有直接影响继而作用于降水的发展。目前广泛使用的总体双参数云滴谱方案因为表征云滴谱的预报量不足,在凝结过程中云滴谱呈不正常的拓宽现象。因此在参数化方案中,气溶... 观测和分档方案的数值模拟都证明气溶胶的谱分布特征对云滴谱的演变有直接影响继而作用于降水的发展。目前广泛使用的总体双参数云滴谱方案因为表征云滴谱的预报量不足,在凝结过程中云滴谱呈不正常的拓宽现象。因此在参数化方案中,气溶胶谱对云滴谱的影响未有明确结论。中科学院大气物理研究所(IAP)云降水物理与强风暴重点实验室(LACS)新研发的三参数方案(IAP-LACS)通过增加的预报量克服了云滴谱的拓宽问题,提高了云滴谱模拟的准确性。为了研究在参数化方案中气溶胶谱分布特征对云滴谱的影响,本文采用新方案进行WRF(Weather Research and Forecasting mode)大涡理想性试验,验证了新方案中气溶胶对数正态谱函数中数浓度、几何半径和标准差3个参量对云滴谱演变的影响。针对3个参量的敏感性试验表明新的气溶胶活化方案和三参数云滴凝结增长方案能够描述气溶胶谱对云滴谱演变的影响规律:气溶胶数浓度对云滴谱影响最显著,数浓度越高活化生成的云滴数量越多,云滴半径越小,云滴谱趋向窄谱,气溶胶数浓度低时,云滴数量少、半径大。较大的几何半径使气溶胶谱向大粒径移动,导致大云滴生成,标准差对云滴谱的影响最不显著。 展开更多
关键词 三参数化方案 气溶胶谱 云滴谱
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2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度爆发气旋的数值模拟和分片位涡反演分析 认领 被引量:1
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作者 姜立智 傅慎明 +2 位作者 孙建华 刘靓珂 沈新勇 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期152-168,共17页
基于NCEP6h一次,0.5°(纬度)×0.5°(经度)水平分辨率的GFS(Global Forecasting System)再分析数据,利用数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),对2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度的爆发气旋事件进行了模拟... 基于NCEP6h一次,0.5°(纬度)×0.5°(经度)水平分辨率的GFS(Global Forecasting System)再分析数据,利用数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),对2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度的爆发气旋事件进行了模拟。在成功复制爆发气旋主要特征的基础上,较详细的分析了本次爆发气旋快速发展的有利环境条件,并利用分片位涡反演的方法,对此次爆发气旋的快速发展过程进行了研究,主要结论如下:(1)本次爆发气旋的爆发性发展阶段维持了约27h,其最大加深率约为3.98Bergeron(气旋加深率单位),最低中心气压约为919.2hPa。(2)爆发气旋的快速发展与对流层高层高空急流对热量的输送,对流层中层西风带短波槽槽前暖平流和正涡度平流的有利准地转强迫,以及对流层低层暖锋伴随的暖平流过程密切相关。(3)分片位涡反演的结果表明,对流层顶皱褶对应的平流层大值位涡下传和降水凝结潜热过程造成的正位涡异常是本次爆发气旋快速发展的主导因子,而对流层低层的斜压过程贡献相对较小。在气旋爆发期的前期和强盛期,降水凝结潜热释放是爆发气旋发展的最重要因子,而在爆发期后期,随着降水的减弱和爆发气旋的东北向移动,对流层顶皱褶作用所造成的正位涡异常成为维持气旋快速发展的最有利因子。 展开更多
关键词 爆发气旋 分片位涡反演
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青藏高原一次冰雹强对流天气过程的诊断及雷达回波特征分析 认领 被引量:1
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作者 刘欣 王咏青 +1 位作者 胡志群 周玉淑 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第5期611-625,共15页
利用青藏高原第三次科学实验的C波段双偏振雷达(C-POL)的观测资料、ERA-Interim 0.125°(纬度)×0.125°(经度)气象再分析资料、常规气象探空资料,对2014年7月30日午后发生在西藏那曲地区的冰雹强对流天气过程进行了天气诊... 利用青藏高原第三次科学实验的C波段双偏振雷达(C-POL)的观测资料、ERA-Interim 0.125°(纬度)×0.125°(经度)气象再分析资料、常规气象探空资料,对2014年7月30日午后发生在西藏那曲地区的冰雹强对流天气过程进行了天气诊断及雷达回波特征分析。结果表明:1)此次冰雹强对流过程发生在有切变线伴随的高原低涡东移过程中,低涡尾部前倾的切变线为这次冰雹的发生提供了动力、水汽条件。2)强对流天气的水汽输送主要来自从孟加拉湾、印度及尼泊尔翻越喜马拉雅山脉的水汽,强对流发生前水汽输送显著增加,低层水汽集中在400 hPa以下,有明显的辐合及垂直输送。3)那曲400 hPa以下为假相当位温随高度递减区,也是水平辐合及垂直上升运动的重合区,有明显的对流不稳定能量集聚及动力抬升条件。4)雷达回波图上可看到,此次强对流天气主要由局地新生的多个中γ尺度孤立对流单体造成,其移动路径与切变线前西南气流一致。大部分单体水平尺度不大,生命史短,但仍有部分单体强度大,生命史较长。局地气流辐合扰动会导致新的单体产生,单体的发生、发展及维持离不开低层气流辐合提供的动力条件。5)在距离高度显示图上表现出了弱单体雹云特征,雹云云顶伸展至16 km,高于夏季平原地区普遍对流云高度,但未突破对流层顶,0℃层远低于平原地区,为深厚强对流降水;强降水中心位于云团下部,即有降雹也有降水,降雹以霰粒为主;垂直方向存在强烈的入流和上升气流,悬挂回波出现在入流上升气流之上,中层辐合区的气流下沉区对应降雹区;中层辐合区与上层的高空辐散区配合导致对流风暴的垂直增长和强烈发展。 展开更多
关键词 青藏高原 冰雹强对流天气 对流单体 雷达回波特征
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台风Chanchu(0601)变性过程中的强度变化及环境场分析 认领 被引量:3
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作者 刘珍圆 王咏青 +1 位作者 张秀年 周玉淑 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期528-538,共11页
利用非静力中尺度WRF模式模拟的台风Chanchu(0601)的输出资料,探讨了Chanchu减弱变性过程的强度及结构变化。分析结果表明:在台风Chanchu北移过程中,高层的暖心被破坏,强度快速减弱,眼壁对流发展高度降低,眼壁对流由对称结构演变为非对... 利用非静力中尺度WRF模式模拟的台风Chanchu(0601)的输出资料,探讨了Chanchu减弱变性过程的强度及结构变化。分析结果表明:在台风Chanchu北移过程中,高层的暖心被破坏,强度快速减弱,眼壁对流发展高度降低,眼壁对流由对称结构演变为非对称,内核对流减弱。此减弱变性过程与惯性稳定度减小、垂直风切变增强、低层锋生等环境要素有关。惯性稳定度与台风强度变化一致,随着惯性稳定度降低,最大切向风减弱并不断外扩,Rossby变形半径增大从而潜热释放不集中难以维持台风强度,台风减弱;同时,内核区的高层暖心更易径向频散,从而高层暖心难以维持;环境的垂直风切变增强使台风的斜压性增强,台风垂直结构的倾斜度增大,对流发展高度降低;低层冷空气侵入台风中心趋于填塞,也利于台风强度减弱;台风登陆以后冷暖空气对比导致的锋生使得不稳定能量释放从而重新加强了Chanchu环流内的中低层对流活动,但较台风最强时刻而言对流强度减弱。总体减少的对流和降低的对流高度,导致潜热能释放减小,其向心输送也减少,不足以维持强暖心结构,最终使得台风减弱并变性。 展开更多
关键词 台风变性 垂直风切变 暖心 惯性稳定度 低层锋生
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京津冀地区一次雾霾过程的污染分布及来源分析 认领 被引量:3
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作者 沈新勇 陈逸智 +1 位作者 郭春燕 李小凡 《高原气象》 CSCD 北大核心 2019年第6期1332-1343,共12页
利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3. 5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3. 5)对2016年11月3-6日的一次京津冀污染过程展开了数值模拟,设计进行了包含人为排放源的实验,运用有效的模... 利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3. 5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3. 5)对2016年11月3-6日的一次京津冀污染过程展开了数值模拟,设计进行了包含人为排放源的实验,运用有效的模拟结果对过程进行分析。结果表明:大气稳定度指数能有效量化反映污染过程中的大气稳定状况,且K指数和TT指数相较其他两种指数的指示效果更为准确,是讨论雾霾发生发展原因的有力依据。本次污染高值中心有三个,分别为北京天津一带、河北东北部以及河北南部。PM2. 5、PM10以及SO2污染物水平分布有明显日变化特征,CO和NO2则变化不明显,污染从3日开始发展至6日结束,除NO2外各项污染物都明显受到冷空气的影响,在6日浓度骤降。北京和天津地区的污染是主要来源于河北南部的工业和交通排放的外源型污染,而河北东北部和河北南部的污染则是主要受本地排放影响的内源型污染。污染物主要化学成分为CO,污染物颗粒PM2. 5和PM10量级相当且浓度差别不大,均对本次污染有较大贡献。 展开更多
关键词 WRF-Chem模式 雾霾 大气稳定度指数 分布特征 后向轨迹
初始场与云微物理参数方案在飑线数值模拟中的对比研究 认领 被引量:1
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作者 张弛 王咏青 +2 位作者 廖玥 沈新勇 李小凡 《高原气象》 CSCD 北大核心 2019年第2期410-420,共11页
采用CM1模式以200m的高精度水平网格距对一次东北冷涡下的飑线过程进行模拟,采用1km的水平网格距进行对比试验探究网格距的影响,并通过探空资料的替换与修改研究不稳定能量和垂直风切变对飑线发展的影响。研究表明,水平网格距增大主要... 采用CM1模式以200m的高精度水平网格距对一次东北冷涡下的飑线过程进行模拟,采用1km的水平网格距进行对比试验探究网格距的影响,并通过探空资料的替换与修改研究不稳定能量和垂直风切变对飑线发展的影响。研究表明,水平网格距增大主要使系统演变减缓,强度也有一定的减弱;初始场的不稳定能量减小会使飑线减弱明显,直至无法生成;垂直风切变对飑线的形成影响较小,主要改变了飑线的结构,没有垂直风切变时形成的飑线更为松散。最后的敏感性试验研究了7种云微物理参数方案对飑线内水粒子分布的影响,发现不同的云微物理参数方案会使水粒子的含量和分布出现变化,进一步影响固、液态的降水,飑线模拟采用的NA方案高层冰和雪含量最高,但由于雨和降落到地表的雹、霰含量低,使得累计降水量最小。 展开更多
关键词 CM1模式 飑线 云微物理参数方案
中国东部夏季风雨带向北推进与条件对称不稳定的关系研究 认领
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作者 黄明策 CAO Zuohao 沈新勇 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第5期943-958,共16页
利用1981~2010年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA-interim再分析资料和中国741站日降水资料,分析了中国东部夏季风雨季期间,条件对称不稳定(CSI)与季风雨带季节性向北推进的关系。结果表明,逐月强降水距平场显示了雨带强降水中心自华南(... 利用1981~2010年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA-interim再分析资料和中国741站日降水资料,分析了中国东部夏季风雨季期间,条件对称不稳定(CSI)与季风雨带季节性向北推进的关系。结果表明,逐月强降水距平场显示了雨带强降水中心自华南(4~6月)先北跳到江淮(5~7月),再到华北(7~8月)的季节性进程,特别是7~8月强降水距平场具有'北多南少'分布特征,与对应的平均雨量场相比,其表征雨带季节性北跳现象更显著。与雨带强降水中心季节性变化一致,大气负湿位涡通量中心亦先在华南停滞(4~6月)、然后移到江淮(5~7月),最后到达华北(7~8月)。在垂直方向上,CSI区4、5及9月主要在925~600 hPa,而6~8月抬升到700~600 hPa,CSI区也很好地表征了夏季风北进加强、南撤减弱以及所伴随的雨带变化趋势。在春末夏初,夏季风建立初期的华南、江淮雨季集中期,热成风(垂直风切变)作用对倾斜对流有效位能(SCAPE)的贡献占绝对优势,盛夏的华北雨季集中期则相反,浮力作用项(CAPE)占主要作用;同时,热成风作用项的季节分布与强降水中心季节变化一致,但浮力作用项却没有这种变化关系。条件性湿位涡通量指数(CMF index)可指示雨带强降水异常区。 展开更多
关键词 季风雨带 强降水 湿位涡通量 条件对称不稳定 对流有效位能 倾斜对流有效位能
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东北冷涡背景下飑线发展机制的理论分析和数值研究 认领 被引量:3
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作者 张弛 王咏青 +1 位作者 沈新勇 李小凡 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第2期361-371,共11页
在CM1模式动力框架基础上,推导出结合尺度分析得到的强对流天气发生发展的必要条件,并选择典型东北冷涡背景下的飑线过程,以200 m的高精度水平网格距进行数值模拟和对比试验,验证理论结果的同时得到东北冷涡飑线形成的条件。通过模式数... 在CM1模式动力框架基础上,推导出结合尺度分析得到的强对流天气发生发展的必要条件,并选择典型东北冷涡背景下的飑线过程,以200 m的高精度水平网格距进行数值模拟和对比试验,验证理论结果的同时得到东北冷涡飑线形成的条件。通过模式数据做尺度分析,得到飑线系统中平流、对流以及沉降作用对水汽变量的影响最大,飑线的出现需要水汽分布和上升气流的配合,水汽相变影响次之,湍流作用相对较小。东北冷涡不同区域的模拟验证了理论分析的结果,冷涡西南侧受冷涡引导南下的冷空气影响,配合低层暖平流出现不稳定层结,结合有横向梯度的湿度场,可以形成飑线。在上升气流强的区域受水汽浓度和温度的影响在中高层容易形成强的雷达回波,两侧和积分一段时间后的低层受沉降作用的影响也会出现强的雷达回波。 展开更多
关键词 CM1云模式 东北冷涡 飑线 发展机制
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热带气旋“苏迪罗”(2015)海上活动时段降水物理过程模拟诊断研究 认领 被引量:2
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作者 王晓慧 崔晓鹏 郝世峰 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第2期417-436,共20页
利用WRF模式对2015年热带气旋(TC)“苏迪罗”发展演变过程开展高分辨率数值模拟,模式较好地再现了“苏迪罗”路径、强度、高低空环流、云系演变和降水分布等。应用三维地面降水诊断方程对“苏迪罗”海上活动时段的降水物理过程模拟诊断... 利用WRF模式对2015年热带气旋(TC)“苏迪罗”发展演变过程开展高分辨率数值模拟,模式较好地再现了“苏迪罗”路径、强度、高低空环流、云系演变和降水分布等。应用三维地面降水诊断方程对“苏迪罗”海上活动时段的降水物理过程模拟诊断指出,QWVA(三维水汽通量辐合辐散率)对TC环流区域内降水相关的水汽相关过程变率(QWV)变化起主导作用,但环流区域内QWVL(垂直积分负的水汽局地变化率)和QWVE(海面蒸发率)亦有重要贡献(尤其是后者),尽管QWVE贡献明显小于QWVA,但由环流区域外辐合来的水汽也可能主要源于区域外不同海域的海面蒸发,海面蒸发的总体贡献应更大。海上活动时段云相关过程变率(QCM)特征及变化与QWV相比更为复杂,环流区域内的QCLL(负的液相水凝物局地变率)基本维持正值(液相水凝物持续减少),其消耗主要用于向冰相水凝物转化和地面降水,以及向区域外的三维通量辐散,6日04时之前,环流区域内QCIL(负的冰相水凝物局地变率)的变化主要归因于微物理转化及地面降水,而6日04时之后,来自环流区域外的通量辐合也有一定作用;降水强度逐渐增强时期,水凝物含量的短暂增长(负值QCLL和QCIL)主要归因于明显增强和垂直扩展的上升运动,伴随上升运动增强,水凝物含量明显增加,霰融化(Pgmlt)和雨滴碰并云滴(Pracw)是造成雨滴含量增加的主要微物理过程。“苏迪罗”环流内区域和时间平均的降水效率高达96%,其中QWVA是主要贡献项,而QWVE和QWVL亦有重要贡献,这与TC所处海洋下垫面有关,海上活动时段,充足的降水源和较小的降水汇共同造成此时段的高降水效率,雨滴生成主要微物理来源中,Pgmlt约占Pracw的72%,体现出海上活动时段TC环流内旺盛的深对流活动特征。 展开更多
关键词 降水物理过程 热带气旋 海上活动时段 三维地面降水诊断方程
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热带气旋“苏迪罗”(2015)海上活动时段降水物理过程模拟诊断研究——海表温度敏感性试验 认领
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作者 王晓慧 崔晓鹏 +1 位作者 郝世峰 姜嘉俊 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第5期1125-1142,共18页
利用WRF模式,在前期工作(王晓慧等,2018)模拟试验基础上,设计敏感性试验,借助三维降水诊断方程,分析揭示了海表温度(SST)变化对热带气旋(TC)'苏迪罗'(2015)海上活动时段降水物理过程的可能影响。对照试验(CTL试验:SST随时间变化... 利用WRF模式,在前期工作(王晓慧等,2018)模拟试验基础上,设计敏感性试验,借助三维降水诊断方程,分析揭示了海表温度(SST)变化对热带气旋(TC)'苏迪罗'(2015)海上活动时段降水物理过程的可能影响。对照试验(CTL试验:SST随时间变化)和敏感性试验(SNC试验:SST固定为初始值)的SST存在明显差异(CTL试验平均SST低于SNC试验)。对比分析表明:两试验模拟的海上时段TC路径差异不大,但SNC试验模拟的TC强度较CTL试验偏强;TC环流区域内,两试验垂直速度差值在对流层基本为正(SNC试验上升运动更强),随着SST差值不断增大,垂直运动差值也不断加大;SNC试验的降水强度(PS)大于CTL试验,但PS差值随SST差值增大并非线性变化,体现了PS变化的复杂性;SNC试验的QWVA(垂直积分的三维水汽通量辐合/辐散率)均基本大于CTL试验(后期差别更大),SST的不同可通过影响垂直运动,造成QWVA的差异,进而影响PS;分析时段内,两试验TC环流区域大气均持续变干(正值QWVL),且存在较明显海面蒸发(正值QWVE),其中,两试验之间的QWVL差异不明显,但SNC试验的QWVE总体上强于CTL试验(尤其是分析时段中后期);两试验间云相关过程变率差异的时间变化复杂,最大差异量级与QWVE相当;SST对水凝物发展和深对流活动有一定影响,伴随SST差异的逐渐增大,水凝物含量差异也逐渐增大,液相水凝物中,雨滴差异较大,而与液相水凝物相比,冰相水凝物差异更为突出,尤其是较大的冰相粒子(雪和霰);SNC试验中,零度层下更多的霰粒子和雨滴,在更强上升运动配合下,有助于云滴和雨滴碰并(Pracw)及霰粒子融化(Pgmlt)微物理过程的加强,进而造成更强降水。TC环流区域时间和空间平均的物理量对比分析揭示,两试验降水物理过程定性上基本相似,但定量上存在明显不同,SNC试验的PS与CTL试验相比,增幅达8.8%,这种差异主要源于降水宏、微观物理过程的差异,� 展开更多
关键词 降水物理过程 热带气旋 海表温度 三维降水诊断方程
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四川地形扰动对降水分布影响 认领 被引量:4
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作者 王成鑫 高守亭 +1 位作者 冉令坤 陈悦丽 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期586-597,共12页
引入一维加权平均的谱分析方法定量研究四川地形强迫对该区域降水分布的影响。结果表明:纬向地形和冬季降水谱峰锁相于同一波长(475.8 km),呈共振关系,地形与其他季节降水呈漂移关系,这与经向和纬向上环流变动有关,即冬季纬向环流占主导... 引入一维加权平均的谱分析方法定量研究四川地形强迫对该区域降水分布的影响。结果表明:纬向地形和冬季降水谱峰锁相于同一波长(475.8 km),呈共振关系,地形与其他季节降水呈漂移关系,这与经向和纬向上环流变动有关,即冬季纬向环流占主导,纬向地形触发的大气波动对冬季降水策动作用大;夏季降水是各种不同尺度系统相互作用的结果,地形是重要因素之一。经向和纬向地形特征尺度分别为296.8 km和475.8 km,反映了地形强迫的中尺度特征,且纬向地形谱峰比经向大1个数量级,纬向强迫更明显。夏季降水谱峰比冬季大2个数量级,降水系统纬向特征尺度比冬季小约150 km,说明夏季在纬向地形强迫下,降水系统尺度减小的同时其强度大大增加,这在一定程度上可以解释中尺度对流性降水在夏季偏多。四川夏季最大降水位于雅安地区,其地形扰动比四川整体扰动更明显,故产生的降水也更大。夏季降水和经向地形锁相于同一波长(37.1 km),经向地形对雅安夏季强降水起关键作用。 展开更多
关键词 谱分析 加权平均 地形谱 特征尺度
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青藏高原热力对四川盆地西部一次持续性暴雨影响的数值模拟 认领 被引量:1
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作者 张元春 李娟 孙建华 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第1期37-49,共13页
通过对四川盆地西部一次持续性暴雨过程的半理想数值模拟,研究了青藏高原热力作用对四川盆地持续性暴雨过程的影响。研究表明,高原的热力作用对于下游地区有着显著的影响,主要表现为:(1)关闭高原地面感热和潜热后,高原地区和四川盆地西... 通过对四川盆地西部一次持续性暴雨过程的半理想数值模拟,研究了青藏高原热力作用对四川盆地持续性暴雨过程的影响。研究表明,高原的热力作用对于下游地区有着显著的影响,主要表现为:(1)关闭高原地面感热和潜热后,高原地区和四川盆地西部的降水明显减弱,而盆地中东部降水却有所加强,且四川盆地降水的日变化特征稍有减弱;(2)500hPa青藏高原上的短波槽减弱,位于四川盆地中西部的背风槽强度、范围有所减弱,但低层盆地东部的气旋性涡旋加强;(3)涡度收支的定量分析发现,关闭高原热力作用后,盆地东部对流层低层垂直风切变的增强使得夜间倾斜项的正贡献增强,从而使该区域涡旋发展加强,盆地东部降水增强。 展开更多
关键词 四川盆地 持续性暴雨 数值模拟 青藏高原
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