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春季欧亚大陆地表气温变化特征的气候意义

大气科学 2007年第1期31卷 19-27页

作者：沈学顺木本昌秀中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 日本东京大学气候系统研究中心

研究了春季欧亚大陆地表气温的年际变化及其相联系的环流场特征,发现春季欧亚大陆地表气温年际变化呈现为大陆尺度的南北跷跷板式的空间分布特征,即当中高纬度地表气温为正距平时,副热带地区则为负距平,反之亦然。这种空间分布型代表了... 详细信息

研究了春季欧亚大陆地表气温的年际变化及其相联系的环流场特征,发现春季欧亚大陆地表气温年际变化呈现为大陆尺度的南北跷跷板式的空间分布特征,即当中高纬度地表气温为正距平时,副热带地区则为负距平,反之亦然。这种空间分布型代表了欧亚大陆中高纬度地表气温年际变化的主要特征。进一步的研究表明,这种变化与前期冬季北大西洋涛动(NAO)有着显著的正相关,而与同期的NAO无关。同时,欧亚大陆地表气温异常存在着明显的从冬到夏的持续性。与东亚初夏气候变化关系的研究表明,春季欧亚大陆地表气温的变化通过影响鄂霍次克高压的变化进一步影响初夏梅雨的变化。当春季欧亚大陆中高纬度地表气温为正距平时,鄂霍次克高压偏强,初夏梅雨较活跃,反之亦然。

关键词：欧亚大陆地表气温北大西洋涛动鄂霍次克高压梅雨

GRAPES_GFS在东亚地区中期预报技巧极端下降现象的初步研究

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热带气象学报 2021年第2期37卷 245-257页

作者：沈哲文沈学顺苏勇中国气象科学研究院北京100081 国家气象中心北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

利用2016年4月1日—2018年12月31日GRAPES_GFS模式的业务预报数据,将GRAPES_GFS模式在东亚地区144小时预报500 hPa高度场的距平相关系数小于0.4,均方根误差大于60 gpm的事件定义为模式在东亚地区的中期预报技巧极端下降事件,据此标准筛... 详细信息

利用2016年4月1日—2018年12月31日GRAPES_GFS模式的业务预报数据,将GRAPES_GFS模式在东亚地区144小时预报500 hPa高度场的距平相关系数小于0.4,均方根误差大于60 gpm的事件定义为模式在东亚地区的中期预报技巧极端下降事件,据此标准筛选出29个个例进行了研究。结果表明,GRAPES_GFS在东亚地区中期预报技巧极端下降事件的高发期主要在春秋季,春季和秋季分别占比31.03%、41.38%,预报技巧极端下降事件通常表现在对于东亚大槽、西伯利亚槽脊、副热带高压的预报失败,四个季节合成的模式偏差均与该季节影响东亚地区主要天气系统的预报偏差大有关系。进一步通过典型个例的研究表明,东亚地区中期预报技巧极端下降事件的误差来源在不同季节表现出不同特征。冬夏季的预报偏差来源于高纬极区,多与模式在极区存在较大预报误差关联;春秋季的预报偏差主要来源于上游地区,与模式在东亚上游预报误差向下游的传播有关,未能合理预报台风活动也是预报偏差来源之一。

关键词：中期预报技巧极端下降 GRAPES_GFS 距平相关系数东亚预报误差

基于风廓线仪的华南地区夏季边界层湍流统计特征研究

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热带气象学报 2018年第4期34卷 535-545页

作者：张梦佳沈学顺何平薛海乐沈巍中国气象科学研究院北京100081 国家气象中心北京100081 中国科学院大学北京100049 辽宁省人工影响天气办公室辽宁沈阳110166 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局气象探测中心北京100081 南阳市气象局河南南阳473017

采用双权重算法,使用2015年6—8月我国东南部业务风廓线雷达资料,通过湍流脉动垂直速度方差和偏度的计算和分析,对晴空和低云主导情况下的边界层湍流特征以及中小尺度局地环流对于边界层湍流的影响进行研究。主要结论如下:(1)晴天情况... 详细信息

采用双权重算法,使用2015年6—8月我国东南部业务风廓线雷达资料,通过湍流脉动垂直速度方差和偏度的计算和分析,对晴空和低云主导情况下的边界层湍流特征以及中小尺度局地环流对于边界层湍流的影响进行研究。主要结论如下:(1)晴天情况下垂直速度标准差和垂直速度偏度都具有明显的日变化特征,湍流主要由下垫面加热驱动发展;(2)在低云主导情况下,湍流明显弱于晴天对流边界层的湍流强度,边界层内湍流的发展不仅受地面加热的影响,而且在边界层上部存在明显的自上而下发展的湍流,这主要是由于边界层顶云辐射冷却造成的;(3)除了上述两种情况,边界层湍流发展同时受到局地中小尺度环流或者天气系统的影响,因而呈现出更多的复杂性。

关键词：边界层统计特征双权重算法垂直速度偏度垂直速度标准差

数值模式中地形滤波处理及水平扩散对降雨预报的影响

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地球物理学报 2008年第6期51卷 1642-1650页

作者：王光辉陈峰峰沈学顺胡江林中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

为克服高分辨率模拟中,对于具有陡峭山峰及深谷的区域,存在不真实降雨场预报问题,本文引入数字滤波器及水平扩散方案分别对地形及计算噪音进行处理.滤波器由不同的一维高阶低通隐式正切滤波器耦合而成,能选择性地过滤由地形坡度所引起... 详细信息

为克服高分辨率模拟中,对于具有陡峭山峰及深谷的区域,存在不真实降雨场预报问题,本文引入数字滤波器及水平扩散方案分别对地形及计算噪音进行处理.滤波器由不同的一维高阶低通隐式正切滤波器耦合而成,能选择性地过滤由地形坡度所引起的不同尺度的噪音.水平扩散方案是将一个通量受地形限制的线性四阶单调水平扩散项加到预报方程,去控制由数值扩散、非线性不稳定及不连续物理过程等引起的小尺度噪音.试验结果表明:地形滤波处理及水平扩散方案能消除山区降雨预报量集中在山顶,而同时山谷和背风面又无雨的现象.因而,降雨分布更真实.

关键词：地形滤波器噪音水平扩散通量降雨预报

GRAPES全球非静力大气模式的正规模分析

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地球物理学报 2009年第12期52卷 2964-2972页

作者：王光辉沈学顺胡江林陈峰峰中国气象科学研究院数值预报研究中心北京100081

为分析数值模式动力学框架中不同波动的特性及对数值天气预报模式计算稳定性的影响,文章对GRAPES(Global/Regional Assimilation and PrEdiction System)全球非静力大气模式进行了正规模分析.首先,建立了静止大气状态下模式的线性化系统... 详细信息

为分析数值模式动力学框架中不同波动的特性及对数值天气预报模式计算稳定性的影响,文章对GRAPES(Global/Regional Assimilation and PrEdiction System)全球非静力大气模式进行了正规模分析.首先,建立了静止大气状态下模式的线性化系统,并在适当的边界条件下将线性化系统分解成具有垂直与水平结构方程的本征值、本征函数耦合问题.然后在等温大气条件下,利用耦合问题的数值结果分析得出:GRAPES非静力模式除了有几乎和对应的静力模式一致的向东、向西传播的重力惯性波及向西传播的Rossby波外,还有一个向东、向西传播的声惯性波;特别是,只有当纵横比较大时,非静力模式对重力惯性波才会有显著影响.

关键词：正规模 GRAPES非静力大气模式重力惯性波声惯性波 Rossby波

陆面过程对2007年淮河流域强降水数值预报的影响分析

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热带气象学报 2010年第6期26卷 667-679页

作者：陈晓丽沈学顺陈活泼中国气象科学研究院数值预报研究中心北京100081 中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029

基于GRAPES中尺度数值天气预报模式,研究了不同复杂程度陆面过程和不同土壤初始条件对2007年中国夏季淮河流域降水数值预报的影响。重点分析了下垫面非均匀性对造成我国夏季强降水的中小尺度对流系统的启动和发展的影响,探讨了中小尺度... 详细信息

基于GRAPES中尺度数值天气预报模式,研究了不同复杂程度陆面过程和不同土壤初始条件对2007年中国夏季淮河流域降水数值预报的影响。重点分析了下垫面非均匀性对造成我国夏季强降水的中小尺度对流系统的启动和发展的影响,探讨了中小尺度对流发生发展中陆气相互作用的可能影响。对2007年7月8日发生在淮河流域的一次对流过程采用两组敏感性试验进行研究,结果表明对流启动对陆面过程有很强的敏感性。Noah陆面模式能合理地模拟出对流的启动,而Slab陆面模式模拟的对流会延迟1～2小时,这与Noah陆面模式能合理描述地表感、潜热通量有关。GLDAS初始土壤资料能更加合理地描述实际土壤温湿的分布状况,有利于更加准确地模拟出对流降水的启动和分布位置。另外,对2007年7月淮河流域的持续性强降水天气过程进行了对比模拟,研究表明:不同复杂程度陆面过程对连续强降水数值预报有明显的影响。使用Noah陆面模式能提高对强降水预报的能力,而且随着模式分辨率的提高,降水的TS评分也在提高,Noah的TS评分总体上高于Slab。

关键词：夏季降水陆面过程 GRAPES模式中小尺度对流系统对流启动

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不同垂直坐标系对垂直速度计算的影响

热带气象学报 2005年第3期21卷 265-276页

作者：李兴良陈德辉沈学顺中国气象科学研究院北京100081

近年来,随着高精度中尺度数值预报模式和多尺度统一模式的发展,与之相关的一些非静力中尺度模式技术也随之提了出来,垂直坐标系的影响问题就是其中之一。本文借助于高精度美国新一代数值预报模式WRF(Weather Reseachand Forecast),模拟... 详细信息

近年来,随着高精度中尺度数值预报模式和多尺度统一模式的发展,与之相关的一些非静力中尺度模式技术也随之提了出来,垂直坐标系的影响问题就是其中之一。本文借助于高精度美国新一代数值预报模式WRF(Weather Reseachand Forecast),模拟分析了两种不同的坐标系对模式大气中垂直速度计算的影响。试验结果表明,不同的坐标系对大气垂直速度大小计算存在着差异,特别是当分辨率提高时,不同垂直坐标系对大气垂直结构的刻画的差别更加明显。由于垂直速度与降雨过程密切相关,垂直速度的计算差异必然影响模式对降雨过程的描述。理想试验结果表明,在气压地形追随坐标中气压梯度力的计算对地表气压计算很敏感。

关键词：数值预报模式坐标系垂直速度气压梯度力

一种快速预处理算法及其在浅水波方程中的应用

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高原气象 2008年第5期27卷 978-985页

作者：王光辉陈峰峰沈学顺中国气象局中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

为了提高数值求解大气方程的计算速度,我们研究了稀疏逼近逆预处理方法及其在数值求解浅水波方程中的应用,这是一种求解大型线性方程组的快速算法,该算法的核心内容是稀疏逼近逆非零元模式的选取。首先导出了一种稀疏逼近逆的非零元模... 详细信息

为了提高数值求解大气方程的计算速度,我们研究了稀疏逼近逆预处理方法及其在数值求解浅水波方程中的应用,这是一种求解大型线性方程组的快速算法,该算法的核心内容是稀疏逼近逆非零元模式的选取。首先导出了一种稀疏逼近逆的非零元模式及其确定方法,然后以浅水方程的差分格式为例,借助于GMRES迭代算法,对这种预处理快速算法应用前后的计算速度进行了比较,发现该快速算法能大幅度提高运算速度。另外,该预处理快速算法简单、易于并行,是一种值得在大气方程中推广应用的方法。

关键词：快速算法预处理方法浅水波方程稀疏逼近逆 GMRES迭代法

基于GRAPES的西北地区沙尘暴数值预报模式及其应用研究

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地球科学进展 2005年第9期20卷 999-1011页

作者：李耀辉赵建华薛纪善陈德辉沈学顺王红陈勇中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室甘肃兰州730020 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

介绍了中国气象局兰州干旱气象研究所和中国气象科学研究院数值预报研究中心合作研制的耦合于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System)的沙尘暴数值模式GRAPES_SDM.该模式包括沙尘的起沙、传输、吸湿增长... 详细信息

介绍了中国气象局兰州干旱气象研究所和中国气象科学研究院数值预报研究中心合作研制的耦合于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System)的沙尘暴数值模式GRAPES_SDM.该模式包括沙尘的起沙、传输、吸湿增长、并合、干沉降与云下清洗等详细的物理过程,可以对沙尘暴的起沙和空气中沙尘浓度进行模拟和预报.在此基础上形成了西北地区的沙尘暴数值预报模式系统,并于2005年4月开始在兰州中心气象台试运行,同时还将模式结果与卫星遥感资料反演的沙尘暴监测结果进行了对比验证.以2005年4月17～19日和5月28～29日发生在西北地区的2次强沙尘暴为例,利用GRAPES_SDM对这两次沙尘天气的起沙、传输、扩散直至消散进行了数值模拟.结果表明,模式输出的沙尘时空分布与实况观测和卫星云图监测的沙尘分布范围基本一致,说明该模式系统对西北地区沙尘暴天气的起沙、传输有较好的模拟和预报能力.

关键词：西北地区 GRAPES_SDM 沙尘数值预报应用