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城市冠层模式在GRAPES模式中的应用

热带气象学报 2016年第3期32卷 311-321页

作者：张艳霞蒙伟光戴光丰蒋德海姚帅中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广东广州510080

在GRAPES中尺度模式中耦合了城市冠层模式(Urban Canopy Model,简写为UCM),并选择珠江三角洲(简称"珠三角")地区2011年7月10日夜间强降水过程和2012年8月19日的高温个例,考察了GRAPES中尺度模式与城市冠层模式耦合在珠三角地区的模拟效... 详细信息

在GRAPES中尺度模式中耦合了城市冠层模式(Urban Canopy Model,简写为UCM),并选择珠江三角洲(简称"珠三角")地区2011年7月10日夜间强降水过程和2012年8月19日的高温个例,考察了GRAPES中尺度模式与城市冠层模式耦合在珠三角地区的模拟效果,分别设置了两组试验,在GRAPES模式中耦合和未耦合城市冠层模式(UCM和noUCM)。结果发现,UCM对强降水中心和降水落区的模拟都较noUCM有明显的改善,从降水的四个评估指数(命中率、反命中率、威胁指数及偏差)也可以看出,UCM的结果较noUCM有了较明显的提高,尤其是命中率和威胁指数;对2 m高度的温度和地表热通量而言,两组试验的日间温度和热通量差异较大,中心城区UCM模拟的温度较noUCM高2~4℃,最大差值达5~6℃,热通量差异基本在150 W/m^2,而在夜间,两组试验模拟的温度和热通量差异减小,温度差值基本在0.5~1.0℃之内,热通量差异一般在10 W/m^2左右。两组试验对降水模拟差异的主要原因是UCM模拟出了降水前期地面强的辐合区及相应的温度高值区,对流层低层较大范围的垂直上升运动和辐合上升,对流层中层的暖湿中心及地面较大的CAPE值(达2 000~3 000 J/kg),而noUCM的模拟偏弱或是未能模拟出来。从另外高温个例观测与模式模拟的对比结果来看,UCM模拟的近地面气温、风速、感热通量、向下短波辐射通量和向上长波辐射通量与观测的误差减小,但感热通量与向下短波辐射通量与观测存在一定差距。

关键词： GRAPES模式城市冠层模式耦合数值模拟城市效应

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一种分析台风路径预报误差的新方法

海洋学报 2014年第5期36卷 46-53页

作者：安成王云峰袁金南程小平韩月琪 68028部队中国人民解放军理工大学气象海洋学院中国气象局广州热带海洋气象研究所

台风路径预报误差应包括距离误差和方向误差两个方面,而在以往的业务应用和科学研究中偏向于只考虑对应时刻预报和观测位置点间的距离误差。本文对评估台风路径误差的方法进行了改进,在距离误差基础上建立了一种新的表征台风路径误差的... 详细信息

台风路径预报误差应包括距离误差和方向误差两个方面,而在以往的业务应用和科学研究中偏向于只考虑对应时刻预报和观测位置点间的距离误差。本文对评估台风路径误差的方法进行了改进,在距离误差基础上建立了一种新的表征台风路径误差的方法——多因子误差法。本文以中国气象局整编的热带气旋最佳路径数据为标准,对2008和2009年中国气象局、美国台风联合预警中心和日本气象厅预报的西北太平洋热带气旋路径,采用新的表征热带气旋路径预报误差的多因子误差法进行分析,并与普遍采用的距离误差法进行对比,结果表明:多因子误差分析方法和距离误差分析方法存在比较明显的差异,多因子误差法优势比较明显。本文是对更科学的台风路径预报误差评定方法的有益探索,有一定的参考价值。

关键词：台风路径预报误差多因子误差距离误差

季风槽环境中暴雨中尺度对流系统的分析与数值预报试验

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气象学报 2019年第6期77卷 980-998页

作者：蒙伟光张艳霞吴亚丽徐道生陈德辉中国气象局广州热带海洋气象研究所/区域数值天气预报重点实验室广州510080 国家气象中心/数值预报中心北京100081

应用地面降水观测资料、卫星云图、雷达回波以及NCEP再分析资料,对华南沿海受季风槽影响下发生的一次持续性暴雨的中尺度对流系统(MCS)进行分析,并探讨采用数值模式对中尺度对流系统降水进行预报的可能性。分析表明,暴雨由多个相继发展... 详细信息

应用地面降水观测资料、卫星云图、雷达回波以及NCEP再分析资料,对华南沿海受季风槽影响下发生的一次持续性暴雨的中尺度对流系统(MCS)进行分析,并探讨采用数值模式对中尺度对流系统降水进行预报的可能性。分析表明,暴雨由多个相继发展的中尺度对流系统造成。在相似环境中,不同中尺度对流系统发展形态和水平尺度有较大差异,最大可组织发展成α中尺度对流复合体(MCC),但一般为β中尺度线状或带状对流系统。对其中发展形态分别表现为椭圆形中尺度对流复合体(MCS-2)和带状β中尺度对流系统(MCS-4)的对比分析发现,对流的起始发展均发生在夜间,与季风槽中低空急流的南风脉动有良好对应关系。基于临近探空资料的诊断发现,被认为对中尺度对流系统组织发展有指示作用的关键物理量如对流有效位能(CAPE)和风垂直切变难以区分不同中尺度对流系统的发展形态和趋势,探空资料的代表性将影响诸如"配料法"等暴雨客观预报方法的建立和应用。利用华南区域中心GRAPES(GRAPES_GZ)数值模式对两个中尺度对流系统进行的模拟预报结果表明,采用数值模式对中尺度对流系统降水进行显式预报已成为可能。比较而言,3 km水平分辨率模式可以更好地预报出暴雨的发生,但结果对是否调用对流参数化(CP)方案敏感。尽管不依靠对流参数化方案模式能够较好地预报出中尺度对流系统初始降水的发生,但会过度预报发展成熟后的降水。模式中如何描述中尺度对流系统对流的组织发展机制、如何处理对流参数化方案的"灰色区分辨率"问题需要仔细考虑。

关键词：季风槽暴雨中尺度对流系统诊断分析数值预报试验对流参数化方案灰色区分辨率

华南沿海2011年7月15-18日持续暴雨过程中的季风槽与中尺度对流系统相互作用

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气象学报 2014年第3期72卷 508-525页

作者：蒙伟光张艳霞袁金南李春晖梁巧倩吴乃庚中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广州510080 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 广州中心气象台广州510080

应用NCEP FNL再分析资料及位涡分离反演等方法,对华南沿海2011年7月15—18日持续暴雨过程中季风槽与中尺度对流系统的相互作用进行了研究.主要针对暴雨发生期间季风槽气旋性涡度向上发展的机理及其对季风槽维持发展和中尺度对流系统活... 详细信息

应用NCEP FNL再分析资料及位涡分离反演等方法,对华南沿海2011年7月15—18日持续暴雨过程中季风槽与中尺度对流系统的相互作用进行了研究.主要针对暴雨发生期间季风槽气旋性涡度向上发展的机理及其对季风槽维持发展和中尺度对流系统活动的影响进行分析。结果发现,季风槽的中尺度对流系统发展于弱斜压性环境中,大多在槽东西两端涡度中心区发展最强。南侧盛行的西南低空急流为对流反复发生提供了对流发展的"可维持性"条件,是对流得以组织发展成为中尺度对流系统的重要原因。涡度收支诊断表明,季风槽气旋性涡度生成主要由中尺度对流系统低层辐合引起。位涡分离反演结果证实,季风槽气旋性环流增强主要由与中尺度对流系统潜热加热相关的扰动位涡造成,并随着中尺度对流系统加热峰值高度升高而向上发展,是大尺度环流对中尺度对流系统潜热加热动力响应的结果。在季风槽东西两端,由于中尺度对流系统发展强烈且持续,具有更高的加热效率,引起的气旋性涡度向上发展最为明显。其结果可引起中尺度对流系统西南一侧向北非地转风发展,并在地转偏向力作用下增强西风,维持低空急流的发展,为对流反复发生提供条件。这些都说明季风槽大尺度环流与中尺度对流系统相互作用在中尺度对流系统和持续暴雨形成过程中有重要作用。

关键词：季风槽持续暴雨中尺度对流系统低空急流凝结潜热加热动力学响应位涡分离反演

广东前汛期锋面强降水和后汛期季风强降水特征对比分析

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热带气象学报 2019年第1期35卷 51-62页

作者：梁巧倩蒙伟光孙喜艳张艳霞广东省气象台广东广州510640 中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广东广州510640

应用近二十年的历史观测资料和EC再分析资料,对由锋面和季风槽两种不同天气系统影响下广东发生的两组暴雨过程的天气形势、降水/短时强降水落区及其对流活动和物理量特征进行了诊断分析和对比分析。结果表明:无论是前汛期锋面降水还是... 详细信息

应用近二十年的历史观测资料和EC再分析资料,对由锋面和季风槽两种不同天气系统影响下广东发生的两组暴雨过程的天气形势、降水/短时强降水落区及其对流活动和物理量特征进行了诊断分析和对比分析。结果表明:无论是前汛期锋面降水还是后汛期季风降水,珠三角(珠江三角洲)地区都是次中心,有大到暴雨量级降水。珠三角地区也是小时雨量≥50 mm的短时强降水高发区。前汛期锋面对流活动的抬升凝结高度约在900～850 hPa,南北方向的温度梯度提供了斜压不稳定能量,0～3 km强的风垂直切变使对流易于维持和发展;对流区有较强的水汽通量辐合;风暴相对螺旋度较大,对流的旋转性和沿着旋转方向的移动特征明显。相对而言,后汛期季风强降水对流凝结高度更低,对流活动具有正压的热带对流性质,可在弱的水汽通量辐合和垂直风切变环境中维持,但对流强度不如前汛期。以上结论可为同类天气的短期和短临主客观预报提供预报思路和依据。

关键词：华南前汛期华南后汛期强降水特征物理量分析对比分析

天气与气候模式中次网格重力波拖曳参数化的研究

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高原气象 2015年第4期34卷 1177-1185页

作者：钟水新陈子通中国气象局广州热带海洋气象研究所广东省区域数值天气预报重点实验室广州510080

从数值模式物理过程地形参数化研究的角度,回顾了次网格地形重力波拖曳参数化、地形阻塞流拖曳参数化和对流强迫拖曳参数化等方面的研究现状,总结概括了目前模式物理过程中关于地形参数化研究中若干亟待解决的科学问题。另外,在华南中... 详细信息

从数值模式物理过程地形参数化研究的角度,回顾了次网格地形重力波拖曳参数化、地形阻塞流拖曳参数化和对流强迫拖曳参数化等方面的研究现状,总结概括了目前模式物理过程中关于地形参数化研究中若干亟待解决的科学问题。另外,在华南中尺度模式预报系统(GRAPES_Mars)中引进和发展了地形重力波拖曳参数化方案KA95,讨论了KA95方案对2012年2月8-12日华南冷空气过程的影响。结果表明,地形重力波拖曳参数化的引入较好地改善了GRAPES_Mars模式对冬、春季低层南风偏强和地面温度偏高的现象,显示出重力波拖曳参数化对改善模式风场预报的突出作用和对减小模式系统偏差的良好应用前景。

关键词：重力波拖曳参数化 GRAPES_Mars KA95方案系统偏差

地形重力波拖曳参数化对热带气旋强度和路径预报影响的研究

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大气科学 2014年第2期38卷 273-284页

作者：钟水新陈子通戴光丰徐道生黄燕燕张诚忠蒙伟光杨兆礼区域数值天气预报重点实验室广州510080 中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510080 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

本文在GRAPES_TMM(Global/Regional Assimilation and Prediction System for Tropical Mesoscale Model)——中国南海台风模式版(面向南海和东南亚)中发展和引进了KA95(Kim and Arakawa,1995)地形重力波拖曳参数化方案(GWDO),并对2012年主要的9个登陆台风进行了试验对比研究,考察了不同标准Richardson数(c Ri)的GWDO试验对台风路径和强度预报的影响。结果表明,在引入地形重力波拖曳参数化过程后,模式对台风登陆时路径和强度的预报能力均要有提高,对台风预报时长越长,GWDO的影响也更为显著。对双台风"SAOLA"和"DAMREY"试验结果表明,GWDO对台风外围距台风中心150 km的对流层中下层风速减弱较为明显,减弱了GRAPES区域模式对台风强度预报偏强的现象,对台风强度长时间预报改善更为明显。不同标准c Ri对重力波拖曳力的计算较为敏感,当c Ri取1.0时,动能迅速的在低层被频散,能量无法有效地上传;c Ri取0.25时,大部分的能量在中高层被频散。总的来说,c Ri取0.75时对台风路径和强度预报改进更为显著,其结果可为业务预报提供指导意义。

关键词： KA95方案地形重力波拖曳 GRAPES模式台风

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2011年夏季广东季风槽暴雨与准双周振荡

热带气象学报 2014年第3期30卷 432-442页

作者：纪忠萍谷德军孙广凤李茵茵罗秋红李晓娟广州中心气象台广东广州510080 中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广东广州510080

采用小波分析、Lanczos时间滤波器、合成分析等方法分析了2011年夏季广东季风槽暴雨与大气低频振荡的关系。结果表明,2011年夏季降水主要存在准20 d的周期振荡,季风槽暴雨过程对应强的准双周振荡。选取与夏季降水显著相关的区域（102.5-... 详细信息

采用小波分析、Lanczos时间滤波器、合成分析等方法分析了2011年夏季广东季风槽暴雨与大气低频振荡的关系。结果表明,2011年夏季降水主要存在准20 d的周期振荡,季风槽暴雨过程对应强的准双周振荡。选取与夏季降水显著相关的区域（102.5-117.5°E,20-27.5°N）平均的500 hPa高度场作为影响广东夏季降水的＂500 hPa关键区＂指数,同样选取区域（110-120°E,15-22.5°N）平均的850 hPa风场作为＂850 hPa关键区＂指数;2011年夏季500 hPa关键区与850 hPa关键区分别存在显著的准23 d、准22 d周期振荡,季风槽暴雨发生在500 hPa关键区准双周振荡的波谷、850 hPa关键区准双周振荡的波峰附近。从南海南部开始的3次低频纬向风、OLR、湿度的北传与从菲律宾以东的西太平洋向西传播的低频中心相遇,导致3次季风槽暴雨过程。利用典型个例的合成分析,对2011年6—8月广东3次季风槽暴雨的准双周振荡不同位相的大气环流场的共同演变特征进行分析,它们反映了季风槽暴雨从间歇-开始-旺盛-减弱-结束期的大气环流场演变特征,为广东季风槽暴雨的中期预报提供参考依据。

关键词：天气学准双周振荡小波分析与合成分析季风槽暴雨中期预报

地形重力波拖曳参数化方案在华南中尺度模式(GRAPES)中的应用试验

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热带气象学报 2014年第3期30卷 413-422页

作者：钟水新陈子通黄燕燕张诚忠徐道生戴光丰杨兆礼中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广东广州510080

在华南中尺度模式GRAPES中发展KA95方案地形重力波拖曳参数化方案(GWDO),并对2012年的2月8—12日影响华南冷空气过程、8月23—24日发生在广东的局地性暴雨和5—8月共4个月的KA95方案预报试验进行检验。结果表明,KA95地形重力波拖曳参数... 详细信息

在华南中尺度模式GRAPES中发展KA95方案地形重力波拖曳参数化方案(GWDO),并对2012年的2月8—12日影响华南冷空气过程、8月23—24日发生在广东的局地性暴雨和5—8月共4个月的KA95方案预报试验进行检验。结果表明,KA95地形重力波拖曳参数化方案的引入,改善了GRAPES模式对冬、春季低层南风偏强和地面温度偏高的现象,一定程度上纠正了在模式积分过程中出现的南风偏差,改正了在业务预报中因南风偏强而导致温度偏差过大的现象;改善了模式对局地强降水强度和落区的预报,减小了大雨和暴雨的漏报率和预报偏差,提高了GRAPES模式对降水的预报效果。

关键词：天气预报参数化方案地形重力波拖曳 GRAPES