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DRP-4DVar方法同化AIRS反演资料在一次江淮流域暴雨中的应用

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气候与环境研究 2013年第5期18卷 562-570页

作者：卢冰刘娟娟王斌李俊中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 国家卫星气象中心北京1000813 美国威斯康星大学麦迪逊分校气象卫星合作研究所美国麦迪逊53706

利用经济省时的降维投影四维变分同化方法（DRP-4DVar）,在2009年7月22~23日江淮流域的一次大暴雨过程中同化晴空条件下高光谱大气红外探测仪（AIRS）反演温度、湿度廓线,改进此次强降水过程的模拟。试验结果分析显示,同化AIRS反演的温... 详细信息

利用经济省时的降维投影四维变分同化方法（DRP-4DVar）,在2009年7月22~23日江淮流域的一次大暴雨过程中同化晴空条件下高光谱大气红外探测仪（AIRS）反演温度、湿度廓线,改进此次强降水过程的模拟。试验结果分析显示,同化AIRS反演的温度及湿度场后,基于四维变分同化系统的模式约束,能够改进湿度场、高度场、高低层散度场。从累积降水量偏差图及同化试验增量图可以看到,正降水量偏差对应于正湿度增量、负位势高度增量及低层负散度高层正散度增量,负降水量偏差则与之相反。同化试验较参照试验可更好地模拟出暴雨的天气形势、对暴雨的落区及强度有更好的反映。此外,从单次同化与连续同化的试验对比结果看出,连续同化试验结果较单次同化结果有进一步的改进,说明不断加入新的观测资料可以更好地模拟强降水过程。

关键词：降维投影四维变分高光谱大气红外探测仪(AIRS)反演资料暴雨

Biot-Savart流体力学理论与索马里低空急流形成机理的研究

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物理学报 2011年第2期60卷 810-817页

作者：冯士德冯涛中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 北京市气象局北京100089

首先利用格子Boltzmann模型模拟了越赤道索马里低空急流对我国青藏高原东部大气环流的影响,再借助于Biot-Savart定律和流体力学理论以及美国国家环境预报中心的数据资料,研究分析了下垫面感热条件与索马里低空急流发生和发展的关系.太... 详细信息

首先利用格子Boltzmann模型模拟了越赤道索马里低空急流对我国青藏高原东部大气环流的影响,再借助于Biot-Savart定律和流体力学理论以及美国国家环境预报中心的数据资料,研究分析了下垫面感热条件与索马里低空急流发生和发展的关系.太阳直射从南回归线逐渐向北移动过程中,索马里半岛和阿拉伯半岛地表温度逐渐增高;而在此期间,西北印度洋海表温度却增加缓慢.两半岛地表温度高的区域就会使空气上升,而海表低温区域空气就会下沉.海陆温差的增加有利于Rayleigh-Benard对流环流的生成和发展,也使得陆地和海面上正负垂直相对涡强度Γ增强.根据Biot-Savart定律,涡强度Γ的增强必然诱导出相应强大的水平速度.两半岛和海面上这一对正负相对涡度场耦合成一部高效率的"索马里抽气泵".这一抽气泵将气流从南半球吸入,在索马里沿岸附近排出.索马里半岛和阿拉伯半岛地表增温以及与西北印度洋海表温差是驱动索马里抽气泵运转的主要能源.

关键词：索马里低空急流 Biot-Savart定律索马里抽气泵

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一次北极地区低云转化为海雾的观测研究

中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第7期54卷 12-21页

作者：焦瀚沈辉衣立张苏平王晓宇刘一林中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿中心山东青岛266100 中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 国家海洋环境预报中心北京100081 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100

2016年8月11日,中国第七次北极科学考察在82.75°N,163.25°W附近观测到一次海雾过程。本文利用船载观测数据和浮冰站通量系统观测数据,结合再分析资料,对海雾的形成机理进行研究。结果表明,冷高压系统在冰面的加强,增强了下沉运动,使... 详细信息

2016年8月11日,中国第七次北极科学考察在82.75°N,163.25°W附近观测到一次海雾过程。本文利用船载观测数据和浮冰站通量系统观测数据,结合再分析资料,对海雾的形成机理进行研究。结果表明,冷高压系统在冰面的加强,增强了下沉运动,使逆温层高度明显降低。伴随低云云底高度下降,冰面能见度下降至不足1 km。在低云下降过程中,冰面气象要素表现为增湿和降温的特征。冷平流和冰面的冷却作用导致气温下降,高低压之间的偏南气流将楚科奇海的水汽输送到密集浮冰区,为海雾提供了充足的水汽。冰面的升华和蒸发作用一方面对底层大气水汽增加有贡献,另一方面使冰面失去潜热导致冰面温度下降。

关键词：北极海雾低云观测机理平流高压下沉

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珠江三角洲地区一次辐射雾的数值模拟研究

气象科学 2004年第1期24卷 1-8页

作者：樊琦王安宇范绍佳吴兑梁嘉静中山大学大气科学系广州510275 广州热带海洋气象研究所广州510080 澳门地球物理暨气象局

本文利用美国国家大气研究中心 (NCAR)和宾夕法尼亚州立大学联合研制的第 5代中尺度气象模式系统MM5对珠江三角洲地区夏季出现的一次辐射雾过程进行了数值模拟研究。模拟的结果在辐射雾出现的时间以及辐射雾的高度方面都与实况十分相近... 详细信息

本文利用美国国家大气研究中心 (NCAR)和宾夕法尼亚州立大学联合研制的第 5代中尺度气象模式系统MM5对珠江三角洲地区夏季出现的一次辐射雾过程进行了数值模拟研究。模拟的结果在辐射雾出现的时间以及辐射雾的高度方面都与实况十分相近。我们对辐射雾的形成机制也进行了分析和数值试验 ,结果表明 ,地面的长波辐射冷却促使辐射雾形成 ,而短波辐射的加热是辐射雾消散的主要原因。另外 ,增加模式的垂直分辨率以及改变珠江三角洲地区的下垫面类型都可以使模式模拟的辐射雾的结果有明显的改善。

关键词：珠江三角洲地区辐射雾数值模拟

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洋面上大气混合层模式

海洋学报 1988年第4期 419-436页

作者：吴辉碇申绍华北京大学地球物理系北京国家海洋局海洋环境预报中心

用湿静力能和总合水量方程代替位温方程,采用Lilly的修正形式卷夹方程,并考虑水平流场作用,建立了包括水汽、液态水和辐射的湿混合层模式,研究定常条件下混合层厚度、云底高度、混合层内各物理量以及它们的湍流通量对各种参数和外参数... 详细信息

用湿静力能和总合水量方程代替位温方程,采用Lilly的修正形式卷夹方程,并考虑水平流场作用,建立了包括水汽、液态水和辐射的湿混合层模式,研究定常条件下混合层厚度、云底高度、混合层内各物理量以及它们的湍流通量对各种参数和外参数的响应,并利用此模式,采用AMTEX’75资料研究东海上大气混合层的热力结构和各物理量随海面温度、大尺度散度等的变化规律,并与加利福尼亚沿海大气混合层的一些特性进行比较。

关键词：大气混合层含水量加利福尼亚含水率美国湿静力能海面温度干静力能总位能云底高度散度混合层模式暖洋面混合层高度面上

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区域数值模式技巧和不精确度的评价

内蒙古气象 1992年第1期 35-40,F003页

作者： RICHARD A．ANTHES EIRH－YUHSIE 等国家大气研究中心，博尔德，科罗拉多高层大气物理实验室，环境研究院，美国国家海洋大气局，博尔德，科罗拉

对宾夕法尼亚洲／国家大气研究中心有限区域模式（其中一些数值的和物理的因子是变化的）进行了分析，以了解引进这些数值和物理因子对模式误差或不精确度的作用。因子包括初始条件、水平分辨率（80公里和160公里）和区域大小、侧边界... 详细信息

对宾夕法尼亚洲／国家大气研究中心有限区域模式（其中一些数值的和物理的因子是变化的）进行了分析，以了解引进这些数值和物理因子对模式误差或不精确度的作用。因子包括初始条件、水平分辨率（80公里和160公里）和区域大小、侧边界条件以及物理过程参数化。这些结果与全球预报模式（NCAR通用气候模式）的结果进行了比较。

关键词：区域数值模式不精确度气象资料全球预报模式天气类型

卫星专用传感器微波成像仪/探测仪(SSMIS)观测资料在天气和气候研究中的应用(英文)

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气象科技进展 2011年第1期1卷 14-24页

作者： Weng F Zou X Yan B Han Y Liu Q 美国国家海洋和大气管理局/国家环境卫星数据与信息服务部/卫星应用与研究中心卫星数据同化中心南京信息工程大学数据同化研究与应用中心佛罗里达州立大学地球海洋大气科学系 IMSG公司

2003年10月18日,美国国防气象卫星计划成功发射搭载了专用传感器微波成像仪/探测仪的F-16卫星。然而由于天线自身热辐射和校准暖黑体的不稳定,第一个专用传感器微波成像仪/探测仪出现了一些重要的异常观测。美国海军实验室与美国国家海... 详细信息

2003年10月18日,美国国防气象卫星计划成功发射搭载了专用传感器微波成像仪/探测仪的F-16卫星。然而由于天线自身热辐射和校准暖黑体的不稳定,第一个专用传感器微波成像仪/探测仪出现了一些重要的异常观测。美国海军实验室与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)分别开发了两种算法来订正这些异常值。剔除了定标异常值后,专用传感器微波成像仪/探测仪资料目前在探空数据产品反演和资料同化中发挥了更加显著的作用。NOAA利用专用传感器微波成像仪已有算法生成了专用传感器微波成像仪/探测仪成像仪产品。此外,一些新开发的算法可以从专用传感器微波成像仪/探测仪资料中提取出云和降水的信息。在云冰云水的反演算法中,亮温是与云冰云水路径和粒子的平均直径相关的。利用一维变分反演系统,同时反演出了多数大气和地表条件下的大气温度、湿度以及水凝物的垂直廓线。在各种天气形势下,由专用传感器微波成像仪/探测仪资料反演得到的温度和湿度廓线的均方根误差通常分别小于2K和15%。为了同化专用传感器微波成像仪/探测仪资料,还发展了新的质量控制和偏差订正方法。在NOAA的全球预报系统中同化了专用传感器微波成像仪/探测仪资料后,对提高全球中期数值预报水平产生了中性和较小的正效果。

关键词：卫星专用传感器微波成像仪探测仪观测资料天气气候研究 microwave special studies algorithms profiles noaa meteorological satellite water vapor calibration 反演 correction algorithm retrieval algorithm control algorithm

南太平洋和北太平洋年代际振荡与华北盛夏降水的关系及可能物理机制

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地球物理学报 2020年第11期63卷 3952-3966页

作者：李刚李崇银晏红明江晓华鞠永茂中国人民解放军61741部队北京100094 国防科技大学气象海洋学院南京211101 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 云南省气候中心昆明650034 西昌卫星发射中心四川西昌615000

利用降水、大气环流和海表温度等多种再分析资料和偏相关方法,研究了1951—2007年南太平洋年代际振荡(SPDO)和北太平洋年代际振荡(即PDO,本文称为NPDO)分别与华北盛夏(7—8月)降水在年代际时间尺度上的关系及其可能物理机制.结果表明:... 详细信息

利用降水、大气环流和海表温度等多种再分析资料和偏相关方法,研究了1951—2007年南太平洋年代际振荡(SPDO)和北太平洋年代际振荡(即PDO,本文称为NPDO)分别与华北盛夏(7—8月)降水在年代际时间尺度上的关系及其可能物理机制.结果表明:在去除SPDO和NPDO的相关性之前,它们与华北盛夏降水的关系均偏弱;但在去除两者相关性之后,SPDO(NPDO)与华北盛夏降水存在显著正(负)相关关系.去除两者相关性之后,当SPDO处于正位相时,热带西北太平洋海温异常显著偏暖,这将在对流层中下层从热带西太平洋—东亚沿岸激发出“气旋-反气旋-气旋”的负位相东亚—太平洋型遥相关(EAP)波列,该波列导致东亚夏季风异常增强,有利于低纬地区水汽输送至华北地区,从而使得华北盛夏降水异常偏多,反之,当SPDO处于负位相时,华北盛夏降水异常将偏少;对NPDO来说,当其处于正位相时,不仅热带西北太平洋异常显著偏冷,而且印度洋大部分海温异常显著偏暖,在两者共同作用下,对流层中下层从热带西太平洋—东亚沿岸出现“反气旋-气旋-反气旋”的正位相EAP波列,这将引起东亚夏季风异常减弱,不利于低纬地区水汽输送至华北地区,华北盛夏降水异常因此减少,反之,当NPDO处于负位相时,华北盛夏降水异常将偏多.

关键词：北太平洋年代际振荡南太平洋年代际振荡华北盛夏降水东亚夏季风

1521号台风“杜鹃”生成阶段中尺度对流系统和降水演变特征

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大气科学 2021年第1期45卷 73-87页

作者：王科陈光华吕欣宇李兴良中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室北京100029 天津海洋中心气象台天津300074 云南大学资源环境与地球科学学院昆明650500 国家气象中心(中央气象台) 北京100081

在热带气旋的生成过程中,从热带扰动向热带低压增强的过程研究较少,而这一过程必定伴随着中尺度对流系统(MCS)的生成、合并和发展。本文利用FNL分析资料和高分辨率模式对1521号台风"杜鹃"生成前3天进行数值模拟,着重探讨了"杜鹃"生成过... 详细信息

在热带气旋的生成过程中,从热带扰动向热带低压增强的过程研究较少,而这一过程必定伴随着中尺度对流系统(MCS)的生成、合并和发展。本文利用FNL分析资料和高分辨率模式对1521号台风"杜鹃"生成前3天进行数值模拟,着重探讨了"杜鹃"生成过程中MCS的发展演变特征。在"杜鹃"生成过程中,对流层上部槽(TUTT)位置偏东,"杜鹃"主要从季风涡旋(MG)的东南侧边缘向西北方向移动,因此,减弱的大尺度垂直风切和MG东南侧的低层辐合都为"杜鹃"的生成提供了有利的动力条件。在"杜鹃"生成前期阶段,新生成更多的MCS有利于在热带扰动阶段"杜鹃"的增强;"杜鹃"生成的中后期阶段,对流爆发,MCS发生合并使得MCS个数减少,MCS结构变得更加紧凑,面积最大的MCS逐渐向热带扰动中心区域收缩,"杜鹃"生成速度加快。对比MCS中的层云降水和对流云降水的特征发现,MCS中层云降水覆盖面积更大;对流云降水的降雨率比层云的降雨率更大,同时变化幅度更明显。层云降水百分比的增加与"杜鹃"增强的过程关系密切,但对流云降水的降雨率增加有利于MCS增强,层云和对流云的共同作用促进了"杜鹃"生成。

关键词：热带气旋生成数值模式中尺度对流系统(MCS) 不同类型降水