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平流输送数值方案的对比试验

南京大学学报（自然科学版） 1997年第2期33卷 290-299页

作者：葛孝贞郑爱军南京大学大气科学系

为了分析目前被有限区数值模式所常常采用的平流差分案对计算结果的可能歪曲，如短波分离，位相偏差和振幅哀减等误差特征，给出了二阶（和四阶）—中心、Ｌａｘ－ｗｅｎｄｃｏｆｆ等八种常用方案及一种高精度二阶矩守恒方案的测试结果... 详细信息

为了分析目前被有限区数值模式所常常采用的平流差分案对计算结果的可能歪曲，如短波分离，位相偏差和振幅哀减等误差特征，给出了二阶（和四阶）—中心、Ｌａｘ－ｗｅｎｄｃｏｆｆ等八种常用方案及一种高精度二阶矩守恒方案的测试结果，给出不同精度方案引入著名的区域模式（ＭＭ４）和１９层输送模式（ＥＭ３）的实例试验结果，结果表明：模式的模拟能力对平流输送过程（模式方程组的非线性平流项）的数值计算精度十分敏感，采用高精度计算方案对改进模式的模拟能力起有重要作用。

关键词：模拟平流输送区域模式数值模式大气

云凝结物平流输送对降水云系发展影响的数值模拟研究

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气象学报 2009年第6期67卷 1045-1057页

作者：齐彦斌冉令坤洪延超中国科学院大气物理研究所北京100029 中国科学院研究生院北京100049 吉林省人工影响天气办公室长春130062

大气动力学中"平流输送"是非常重要的宏观动力学过程,云凝结物的平流输送与降水云系的发展演变密切相关,它把宏观动力过程与各种云凝结物粒子的时空演变联系起来,云凝结物的平流输送可以增加或减少局地大气中云凝结物的含量,改变云凝结... 详细信息

大气动力学中"平流输送"是非常重要的宏观动力学过程,云凝结物的平流输送与降水云系的发展演变密切相关,它把宏观动力过程与各种云凝结物粒子的时空演变联系起来,云凝结物的平流输送可以增加或减少局地大气中云凝结物的含量,改变云凝结物的空间分布状况,影响云凝结物的微观物理过程,进而促进或抑制降水云系的发展演变。本文在数值模拟研究中,通过改变云凝结物平流输送的状况来研究宏观动力过程对云微观物理过程的影响,因而利用ARPS模式开展3个分别排除云凝结物水平平流输送、垂直平流输送和三维平流输送的敏感试验,进行关于云凝结物平流输送对降水云系发展演变影响的敏感性数值模拟研究。结果表明,云凝结物的平流输送对水汽比湿的影响很小。云凝结物的三维平流输送有利于增加降水云系中雪和霰的混合比含量,抑制云水、雨水和云冰混合比含量的增长。云凝结物的水平平流输送可以降低降水云系中云水和雨水的混合比含量,增加云冰和雪的混合比含量;云凝结物垂直平流输送的作用是增加降水云系中雨水、雪和霰的混合比含量,减少云与冰混合比含量。云凝结物三维平流输送效应的分析表明,云凝结物的三维平流输送主要通过调整云凝结物的微物理过程源汇项以及降水粒子(雨水、雪和霰)的下落末速项来改变降水云系中云凝结物的垂直结构;另外,雪的三维平流输送对雪本身的分布也有一定影响。

关键词：宏观动力过程云凝结物平流输送数值研究

水平非均匀对流边界层热量平衡和平流输送作用的大涡模拟

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大气科学 2000年第1期24卷 95-102页

作者：蔡旭晖陈家宜北京大学环境科学中心暴雨预测预报国家重点实验室大气环境模拟国家重点实验室北京100871

采用大涡模拟所获的数据结果，分析地面热通量沿平均风方向存在突变的条件下对流边界层的热量平衡和平流输送作用。分析表明边界层内模拟所得结果可以很好地满足热量平衡关系。除地面热通量项以外，平流项（包括水平平流和垂直平流）... 详细信息

采用大涡模拟所获的数据结果，分析地面热通量沿平均风方向存在突变的条件下对流边界层的热量平衡和平流输送作用。分析表明边界层内模拟所得结果可以很好地满足热量平衡关系。除地面热通量项以外，平流项（包括水平平流和垂直平流）对边界层加热率的作用可达地面热通量不均匀性差值的大小，是影响边界层内热量平衡的最重要因子，平均速度散度项对热量平衡的作用也不可忽略，但湍流通量散度项的作用则很小。

关键词：对流边界层热量平衡平流大涡模拟平流输送

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用氚的模拟比较被动示踪物平流输送方案

大气科学 2011年第4期35卷 607-619页

作者：巴琦徐永福李阳春中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 中国科学院研究生院北京100049

使用一个太平洋海盆尺度环流模式模拟氚的分布,并分别采用二阶中央差(CD)、通量修正输送法(FCT)、分段抛物线法(PPM)、多维正定平流输送法(MPDATA)及二阶矩法(SOM)计算流场对氚的平流输送,通过结果比较考察算法间的差异。模拟试验设定... 详细信息

使用一个太平洋海盆尺度环流模式模拟氚的分布,并分别采用二阶中央差(CD)、通量修正输送法(FCT)、分段抛物线法(PPM)、多维正定平流输送法(MPDATA)及二阶矩法(SOM)计算流场对氚的平流输送,通过结果比较考察算法间的差异。模拟试验设定为完整物理过程情形(CASE1)及仅含平流、对流情形(CASE2)。CASE1中,不同试验模拟的高低纬间氚沿等位密度面的分布特征基本一致。但CD结果在赤道、副热带次表层特征以下深度出现了负值,影响了侧向通风输送的计算,致使120°W次表层深度的氚偏多。负值也使得CD结果中125°W断面200m以下的氚分布不合理,而FCT、PPM、MPDATA及SOM则不存在负值的影响,但在125°W上体现出垂直方向的数值耗散差异。CASE2中,除CD试验出现严重失真外,其他算法的结果均在合理的数值范围内。但在西边界延伸流及南极绕流区域,FCT、PPM、MPDATA及SOM在数值耗散及稳定性上存在差异。综合看来,PPM及SOM在数值稳定性上均优于FCT、MPDATA,计算解相对较光滑。相比PPM,SOM引入的数值耗散更弱,易于模拟出合理的强梯度特征,但SOM计算速度慢,因此在考察海洋示踪物的长时间输送演变过程上PPM更具优势。

关键词：海洋环流模式被动示踪物氚平流输送

二维平流输送问题的Euler-Taylor-Galerkin有限元方法及其数值实验

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环境科学研究 2000年第5期13卷 45-49页

作者：孟凡唐孝炎中国环境科学研究院北京100012 北京大学环境科学中心北京100871

介绍了二维平流输送问题的Euler Taylor Galerkin(ETG)有限元方法 ,并进行了数值实验。笔者首先采用时间分裂技术将二维问题转化为一维问题 ,然后对每个一维问题应用ETG算法。为抑止在陡峭梯度区域附近出现的非物理振动和负值 ,使用了Fo... 详细信息

介绍了二维平流输送问题的Euler Taylor Galerkin(ETG)有限元方法 ,并进行了数值实验。笔者首先采用时间分裂技术将二维问题转化为一维问题 ,然后对每个一维问题应用ETG算法。为抑止在陡峭梯度区域附近出现的非物理振动和负值 ,使用了Forester的非线性滤波器。笔者采用余弦函数和高斯函数 2种二维分布在一个纯旋转流场中输送的个例 ,研究了算法的性能并讨论了时间步长和空间网格分辨率对算法精度的影响。

关键词：平流输送有限元数值实验大气环境大气扩散

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整层大气温湿平流输送理论之探讨

云南大学学报(自然科学版) 1982年第2期 115-128页

作者：徐国钧苏绍基云南大学地球物理系

本文从流体力学及水份平衡理论的观点出发,推导出整层大气的温湿平流输送的判据。因计算方法简便,可以广泛应用。最后通过五个实例分析,表明该理论对于分析判断整层大气温湿平流输送中心和予报大——暴雨的落点和强度等具有一定的现实... 详细信息

本文从流体力学及水份平衡理论的观点出发,推导出整层大气的温湿平流输送的判据。因计算方法简便,可以广泛应用。最后通过五个实例分析,表明该理论对于分析判断整层大气温湿平流输送中心和予报大——暴雨的落点和强度等具有一定的现实意义。

关键词：平流输送暴雨过程气温暴雨落点降雨地球大气大气湿度冷平流

海雾对沿海地区的影响程度初探——2008年春季两次黄海海雾过程分析

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海洋与湖沼 2017年第3期48卷 483-497页

作者：孙健翔黄辉军张苏平刘敬武王倩中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室青岛266100 中国海洋大学海洋-大气相互作用与气候实验室青岛266100 中国气象局广州热带海洋气象研究所中国气象局/广东省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海洋气象联合开放实验室广州510080

利用多种观测资料、再分析资料和WRF模式,对2008年4月29—30日和5月2—3日两次黄海春季海雾进行对比分析,研究黄海海雾影响沿海地区的因素。分析表明:(1)两次海雾过程均属于平流冷却雾过程。在低层水平方向上,合理的高、低压配置,使气... 详细信息

利用多种观测资料、再分析资料和WRF模式,对2008年4月29—30日和5月2—3日两次黄海春季海雾进行对比分析,研究黄海海雾影响沿海地区的因素。分析表明:(1)两次海雾过程均属于平流冷却雾过程。在低层水平方向上,合理的高、低压配置,使气流持续地从暖湿海面输送到冷海面上,有利于形成深厚的海雾,进而在海风的作用下影响沿海地区。在垂直方向上,边界层内上干下湿的结构有利于海雾的发展与维持。(2)边界层内稳定持续的逆温层结构,使水汽在逆温层内累积,有利于海雾的发展与维持。雾顶的长波辐射冷却作用以及雾层内适度的湍流有利于海雾的发展与维持;而低层风速增大会引起机械湍流的迅速增长,进而导致海雾消散。(3)海雾影响明显时,对应黄海海域上空的暖平流较强,水汽通量较大,暖湿平流来源于较暖的海面。反之,对应黄海海域上空的暖平流较弱,水汽通量较小,暖湿平流来源于较冷的海面。

关键词：海雾沿海地区边界层结构平流输送数值模拟

PM_(2.5)空中输送对北京地面污染影响的地形强迫机制模拟研究

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环境科学学报 2021年第8期41卷 2976-2986页

作者：金莲姬刘峥朱彬赵德龙翟晴飞田平丁德平南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 北京市人工影响天气办公室北京100089 辽宁省人工影响天气办公室沈阳110166

近几十年来随着工业化和城市化进程的加快,在我国许多城市都出现了严重的PM_(2.5)污染问题.PM_(2.5)污染形成机制研究可以为其预报及治理工作提供基础.选择了具有飞机观测资料的2016年12月10—13日北京冬季典型的PM_(2.5)严重污染个例... 详细信息

近几十年来随着工业化和城市化进程的加快,在我国许多城市都出现了严重的PM_(2.5)污染问题.PM_(2.5)污染形成机制研究可以为其预报及治理工作提供基础.选择了具有飞机观测资料的2016年12月10—13日北京冬季典型的PM_(2.5)严重污染个例作为研究对象,利用WRF-Chem对该个例进行了数值模拟,分析了PM_(2.5)空中输送对北京地面PM_(2.5)浓度影响的地形强迫机制在模拟结果中的具体表现方式.数值模拟结果表明:(1)通过北京南边界进入北京的PM_(2.5)最大输送高度为600 m(ASL)左右;(2)从空中被输送至燕山的PM_(2.5),可以爬坡过山后增大怀柔区燕山东坡的浓度,还可以在夜间有下坡风时随着下坡风到山脚,然后再向南输送到北京燕山以南的平地.

关键词：北京 PM_(2.5)污染形成机制平流输送地形数值模拟

海洋水平环流输送对印度洋表层盐度的调整机制

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海洋学报 2022年第5期44卷 80-91页

作者：许金电靖春生蔡尚湛林新宇高璐自然资源部第三海洋研究所海洋动力学研究室福建厦门361005 福建省海洋物理与地质过程重点实验室福建厦门361005 国家海洋局海口海洋环境监测中心站海南海口570311

本文利用Argo表层盐度、OSCAR海流等数据,基于盐度收支方程的平流输送项来阐述海洋平流输送对热带印度洋表层盐度的调整作用;利用淡水输运量计算公式揭示6条关键断面海洋平流输送对表层盐度空间结构的调整机制。结果表明,海洋平流将赤... 详细信息

本文利用Argo表层盐度、OSCAR海流等数据,基于盐度收支方程的平流输送项来阐述海洋平流输送对热带印度洋表层盐度的调整作用;利用淡水输运量计算公式揭示6条关键断面海洋平流输送对表层盐度空间结构的调整机制。结果表明,海洋平流将赤道西印度洋和阿拉伯海的高盐水输送到低盐海域的赤道东印度洋和孟加拉湾、安达曼海;将赤道东印度洋和孟加拉湾、安达曼海的低盐水输送到高盐海域的赤道西印度洋、阿拉伯海以及赤道南印度洋海域,起到了调整印度洋盐度基本平衡的作用。断面淡水输运量的分析结果表明,导致苏门答腊岛西部海域的强降水中心与低盐中心不重合,澳大利亚西部海域的强蒸发中心与高盐中心不重合的主要原因是水平环流所致;夏季,来自赤道西印度洋和阿拉伯海的高盐水在西南季风环流的驱动下,入侵孟加拉湾,是导致孟加拉湾夏季表层盐度较高的主要原因。

关键词：淡水输运量平流输送调整机制表层盐度印度洋