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基于下投式探空仪资料的超强台风蔷薇(2008)动力和热力结构特征分析

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地球物理学报 2019年第3期62卷 825-835页

作者：蔡晓冬明杰王元南京大学大气科学学院中尺度灾害性天气教育部重点实验室南京210023 南京大气科学联合研究中心南京210008

本文主要利用全球定位下投式探空仪(dropsonde)资料和卫星云图资料,对2008年第15号超强台风蔷薇(Jangmi)边界层的热力和动力结构进行了分析,并且对其生命史中两个不同的时期的热力和动力结构特征进行了对比.结果表明:在内核区域中,距离... 详细信息

本文主要利用全球定位下投式探空仪(dropsonde)资料和卫星云图资料,对2008年第15号超强台风蔷薇(Jangmi)边界层的热力和动力结构进行了分析,并且对其生命史中两个不同的时期的热力和动力结构特征进行了对比.结果表明:在内核区域中,距离眼越近,切向风越大,动力和热力边界层高度越低.边界层内,温度垂直递减率相比边界层以上更大;很多探空仪廓线中出现假相当位温(θse)垂直递减率与一般规律相反(即θse/z>0)的现象,并且能和径向风从流入转为流出以及Vr/z>0的高度很好的对应.对比生命史的不同时期,发现从台风发展的初始阶段到成熟阶段,在同一高度上切向风和径向风均有明显增大的趋势,径向流入层的厚度增大;台风内核区域的温度、比湿以及假相当位温都有增大的趋势,说明台风在发展增强的过程中从海表面获取了巨大的能量.

关键词：下投式探空仪台风动力结构热力结构

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Ferrel环流之新解

地球物理学报 2005年第3期48卷 487-492页

作者：王文兰王元伍荣生南京大学大气科学系中尺度灾害性天气教育部重点实验室南京210093

由于Ferrel环流与中高纬度存在强盛的西风带这一现代大气观测手段所证实的事实相悖,对其是否存在,及其环流形态一直存在着很大的争议.本文利用1998～2 0 0 3年的NCEP NCAR (NationalCenterforEnvironmentalPrediction NationalCenterfor... 详细信息

由于Ferrel环流与中高纬度存在强盛的西风带这一现代大气观测手段所证实的事实相悖,对其是否存在,及其环流形态一直存在着很大的争议.本文利用1998～2 0 0 3年的NCEP NCAR (NationalCenterforEnvironmentalPrediction NationalCenterforAtmosphericResearch ,美国国家环境预报中心美国国家大气研究中心)再分析资料(1 0°×1 0°,经纬度网格) ,根据北半球夏季(6～8月)太平洋地区(0°～6 0°N ;16 0°E～12 0°W)的三维风场的基本特征,分析了北半球夏季太平洋地区平均经圈环流,特别是Ferrel环流的特征,发现Ferrel环流具有与已往研究不同的性质,并在此基础上提出了Ferrel环流新的概念模型,与过去的经典的环流概念模型相比能较好地描述高低空环流的基本特征,同时在考虑地球自转效应下,能够完满地解释中高纬度西风带的维持.

关键词： Ferrel环流 NCEP/NCAR再分析资料概念模型

岛屿型复杂地形地貌条件下有效风能分布的甚高分辨率数值模拟

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太阳能学报 2007年第6期28卷 663-669页

作者：李艳王元南京大学大气科学系中尺度灾害性天气教育部重点实验室南京210093

利用MM5作为风能模拟模式,以地形复杂、气候背景特殊的海陵岛地区为研究区域,采用甚高分辨率(水平分辨率200m,最高垂直分辨率是10m)的模式设计,模拟了秋季海陵岛地区的风资源分布。研究表明,中尺度数值模式MM5的甚高分辨率的模式设计可... 详细信息

利用MM5作为风能模拟模式,以地形复杂、气候背景特殊的海陵岛地区为研究区域,采用甚高分辨率(水平分辨率200m,最高垂直分辨率是10m)的模式设计,模拟了秋季海陵岛地区的风资源分布。研究表明,中尺度数值模式MM5的甚高分辨率的模式设计可以作为复杂海岛地形风资源评估的有效手段;海陵岛地区有效风能密度的大值区多数位于150～200W·m^(-2)之间,这说明我国沿海地区复杂地形地貌条件下潜在的风能资源完全可以开发利用,并需要更加深入而客观的评估。

关键词：风能甚高分辨率数值模拟岛屿地形地貌

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我国主要地形上空理想定常流的流域分界分析

地球物理学报 2006年第4期49卷 971-982页

作者：王其伟谈哲敏南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室南京大学大气科学系南京210093

本文根据旋转层结流体过山的基本理论,从总体上对影响我国天气、气候形成和发展的主要地形进行了动力学分析,定性地给出了中纬度典型的东西、南北向气流过我国主要地形的整体特征:以绕流还是爬流为主以及地形流动的准地转动力学性质.结... 详细信息

本文根据旋转层结流体过山的基本理论,从总体上对影响我国天气、气候形成和发展的主要地形进行了动力学分析,定性地给出了中纬度典型的东西、南北向气流过我国主要地形的整体特征:以绕流还是爬流为主以及地形流动的准地转动力学性质.结果表明我国地形大致可以分成三类:第一类是以爬流为主,满足准地转平衡动力学;第二类是以爬流为主,不满足准地转平衡动力学;第三类以绕流为主,不满足准地转动力学平衡.具体地形流动的整体特征取决于地形特征尺度、过山气流方向、地形高度以及地形的几何形状等.数值模拟的验证结果表明定性分析是可信的.

关键词：中国地形过山气流流动分界爬流绕流准地转动力学

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西藏高原地形扰动对其降水分布影响的研究

水科学进展 2006年第5期17卷 585-591页

作者：舒守娟王元李艳南京大学大气科学系中尺度灾害性天气教育部重点实验室江苏南京210093

利用离散谱空间变换中谱能不变性约束下的谱分析方法和引进相对地形高程(地形扰动)概念,研究了西藏高原地形强迫对该区降水分布的影响机制。研究表明,在相对最大降水高度之下,所谓地形-降水分布剖面一致性(即降水分布曲线相似于地形起... 详细信息

利用离散谱空间变换中谱能不变性约束下的谱分析方法和引进相对地形高程(地形扰动)概念,研究了西藏高原地形强迫对该区降水分布的影响机制。研究表明,在相对最大降水高度之下,所谓地形-降水分布剖面一致性(即降水分布曲线相似于地形起伏曲线,雨峰雨谷和山峰山谷基本一一对应)的经典结论在西藏高原不能完全满足。频谱空间中的地形-降水锁相关系能够更本质地反映出地形性降水分布的物理特征。揭示出,两种不同的地形-降水锁相关系即分别对应西藏高原的两种地形-降水分布形态,即雨峰雨谷和山峰山谷基本一一对应的共振分布型;降水随地形增高或增或减的漂移分布型。

关键词：西藏高原地形-降水分布地形扰动谱地形-降水锁相相对地形高程

双台风“玛娃(2005)”和“古超(2005)”移动路径与强度的伴随敏感性分析

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地球物理学报 2019年第9期62卷 3247-3258页

作者：韩峰储可宽谈哲敏张熠刘昊炎南京大学大气科学学院中尺度灾害性天气教育重点实验室南京210023 河海大学海洋学院南京210098

本文利用WRF模式及其伴随模式研究了2005年发生在西北太平洋的一对双台风玛娃和古超的移动路径与强度的伴随敏感性特征,一方面探讨了环境场对双台风的影响,另一方面也讨论了双台风之间的相互影响过程的差异.首先,利用双台风初始化技术... 详细信息

本文利用WRF模式及其伴随模式研究了2005年发生在西北太平洋的一对双台风玛娃和古超的移动路径与强度的伴随敏感性特征,一方面探讨了环境场对双台风的影响,另一方面也讨论了双台风之间的相互影响过程的差异.首先,利用双台风初始化技术准确地模拟了双台风的演变过程,并以此模拟结果为背景场计算了台风的中心扰动气压和引导气流的伴随敏感性.研究结果表明:伴随敏感性不但能反映环境场对双台风的影响,还能指示双台风之间相互影响过程的差异.从台风强度的敏感性来看,影响台风强度变化的高影响区均位于台风中心附近,弱台风古超的强度敏感性的量级要大于强台风玛娃的强度敏感性,表明双台风中较弱的那个更容易受到外部环境变化的影响.台风引导气流的敏感性分布也存在较大差异,强台风玛娃的移动主要受到其西北侧的高空槽,其自身环流以及台风古超的影响,而弱台风古超的引导气流的敏感性主要位于其自身环流附近以及双台风之间的区域.最后,通过在理想试验中增加初始时刻高空槽的强度以及弱台风古超的强度,证实了台风玛娃的移动路径的变化与伴随敏感性的分析一致.

关键词：双台风相互作用伴随敏感性基于伴随方法的引导气流敏感性

利用FY-2C双光谱图像反演白天像素级逐时雨强

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水科学进展 2009年第5期20卷 607-613页

作者：诸葛小勇郁凡南京大学大气科学系中尺度灾害性天气教育部重点实验室江苏南京210093

基于中国静止气象卫星FY-2C的多光谱数据,研究了由热红外亮温和可见光反照率拟合反演白天地面像素级逐时雨强分布的方法。利用降雨概率判识矩阵区分了降雨云和非降雨云,技术得分为0.507 3,比简单利用阈值划分方法显著提高了雨区判识精... 详细信息

基于中国静止气象卫星FY-2C的多光谱数据,研究了由热红外亮温和可见光反照率拟合反演白天地面像素级逐时雨强分布的方法。利用降雨概率判识矩阵区分了降雨云和非降雨云,技术得分为0.507 3,比简单利用阈值划分方法显著提高了雨区判识精度。对逐时降水率的分析,允许误差为±20%内,正确率为52.19%。对降水等级的分析,经1 200多个实测有雨样本的检验,其对小雨、中雨、大雨和暴雨的实测命中率达62.79%。若将降水率小于0.5 mm/h的微雨这种临界状态作无雨处理,则有雨样本的降水强度判识准确率达到88.17%。

关键词：降雨强度反演降雨概率判识矩阵 FY-2C双光谱图像

大西洋和西太平洋海域热带气旋海表面入流角和拖曳系数特征对比分析

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地球物理学报 2021年第8期64卷 2579-2589页

作者：刘瑞雪明杰南京大学大气科学学院中尺度灾害性天气教育部重点实验室南京210023 中国气象局—南京大学天气雷达及资料应用联合开放实验室南京210023

本文利用大量全球定位下投式探空仪(dropsonde)资料,对15个大西洋飓风和11个西太平洋台风海域的入流角频数分布差异进行对比,探究在热带气旋不同强度和不同边界层平均风速下入流角的分布特征,分析了两个海域拖曳系数随入流角变化的趋势... 详细信息

本文利用大量全球定位下投式探空仪(dropsonde)资料,对15个大西洋飓风和11个西太平洋台风海域的入流角频数分布差异进行对比,探究在热带气旋不同强度和不同边界层平均风速下入流角的分布特征,分析了两个海域拖曳系数随入流角变化的趋势.结果表明,两海域在热带气旋背景下的入流角分布具有共同点:在强度更大的热带气旋里入流角的平均值更大,分布更集中,入流角在不同风速范围内均呈正态分布且差异较小;同时两海域的入流角特征也存在差异,大西洋飓风的平均入流角大于西太平洋台风,并且大西洋飓风的拖曳系数随着入流角增加而增大,而西太平洋台风的拖曳系数随入流角的增加先减小后增大.研究结果为探究热带气旋背景下入流角的作用和影响拖曳系数变化的因子提供了新的参考.

关键词：入流角下投式探空仪热带气旋拖曳系数

非静力地形重力波参数化方案对气候模式大气环流模拟的影响

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地球物理学报 2024年第9期67卷 3277-3289页

作者：张蓉蓉季玉枝徐昕路屹雄王元南京大学大气科学学院中尺度灾害性天气教育部重点实验室南京210023 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

本文通过在中国气象局BCC-AGCM3-MR(middle-atmosphere version of Beijing Climate Center Atmospheric General Circulation Model version 3)数值模式中引入非静力地形重力波参数化方案,研究非静力效应对次网格地形重力波垂直动量传输及大气环流的影响.本研究开展了两组次网格地形重力波参数化方案试验,分别采用原有的静力地形重力波参数化方案以及考虑非静力效应的新方案.结果表明,在南半球冬季,新方案相比原方案在南极地区将更多的地形重力波动量通量上传至平流层高层,产生更强的地形重力波拖曳.地形重力波拖曳经向梯度的增强导致更强的绝热下沉增温,从而减弱南极极涡的冷偏差和西风偏差.此外,南半球中高纬地区的行星Rossby波上传也增强,同样有利于极涡西风偏差的减少.在两者共同作用下,有效缓解了模式中的南极极涡破碎延迟问题.在北半球冬季,新方案对大尺度环流的整体影响并不显著,但是能够显著改善青藏高原复杂地形区的东风偏差.

关键词：地形重力波参数化极涡青藏高原数值模式