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利用WRF模式探讨了两种近地层参数化方案(MM5方案和Eta方案)对2013年5月31日海南岛一次海风降水过程模拟的影响.结果表明,改变近地层方案可对当地的海风环流及相应的降水特征产生明显影响,两个试验最重要的差别主要体现在模拟的海风及降水的强度差异上,与MM5试验相比,Eta试验的低层海风及辐合程度更强,相应的降水也更强,表现为岛屿总格点降水量、大于10mm的降水区域、最大格点降水三个量化指标均比较大.通过分析两种方案在不同降水阶段的地表通量及近地层变量场,发现Eta试验模拟的降水前环境场更有利于对流的启动,随着午后热力湍流的不断增强,将MM5方案替换为Eta方案可使近地层感热通量、潜热通量分别增加约3.57%、5.65%,动量通量减小约10.79%,感热、潜热的增加使Eta试验中近地层大气的加热加湿作用更加明显,相应的低层大气不稳定度更高,再配合海风锋前较强的辐合上升运动,局地不稳定能量的释放变的更加容易,因此降水强度更大. 相似文献
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本文利用高分辨率WRF模式对2012年7月20日发生在海南地区的一次海风雷暴过程进行模拟,探讨了海南岛复杂地形下海风雷暴的结构、发展演变过程及其触发机制.结果表明,海南岛北部向内陆传播的海风与南部受地形阻挡的海风相遇后会形成海风辐合带,辐合带能影响当地的散度和涡旋特征,为雷暴的发生发展提供有利的动力和热力学条件.海南岛受热带海洋的影响较大,当地的水汽条件和对流潜势长期保持着有利于对流发展的状态,自由对流高度始终处于较低的位置,一旦海风辐合带来的抬升运动克服对流抑制到达自由对流高度后,对流就能自主地发展起来,所以单纯的海风辐合也常常能触发当地的强雷暴.雷暴发生发展过程中对流参数存在明显的变化,其演变曲线的突变位置对雷暴的发生有一定的指示作用.海南岛的海风雷暴过程与当地的复杂地形密切相关,地形的动力阻挡作用影响着低层海风的辐合以及对流的发展. 相似文献
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本研究利用加入起电、放电参数化方案的数值模式（Weather Research and Forecasting Model（Version 3.7.1），WRF3.7.1_ELEC），通过设计五组不同非感应起电及感应起电参数化方案敏感性试验，对发生在青藏高原东北部青海大通地区的一次雷暴过程进行模拟研究，对比分析了不同非感应起电机制及感应起电机制对雷暴云电荷结构的影响.结果表明：在雷暴云发展旺盛阶段，Saunders（S91）、Riming Rate（RR）、和Saunders和Peck（SP98）三种非感应起电方案模拟的雷暴云最低层均为负电荷区，而混合方案（Brooks and SP98，BSP）模拟的雷暴云最低层为正电荷区，主电荷区自下而上为"+-+-"排列的四层电荷结构.与甚高频辐射源定位法推算的结果对比，BSP方案模拟的本次高原雷暴云电荷结构更接近实际情况；几种不同非感应起电方案模拟的主电荷区外围与主电荷区电荷结构不同，说明在雷暴发展的不同阶段雷暴云的电荷结构是不同的；几种非感应起电方案模拟的电荷结构不尽相同，主要是由于霰、冰和雪粒子在不同高度所带电荷的极性及电量的大小不同，霰粒子的电荷密度对低层的影响较大，冰粒子和雪粒子的电荷密度对中上层的影响较大；加入感应起电机制后，雷暴云电荷结构分布几乎没有变化，但能使雷暴云发展旺盛阶段低层和中层的正负电荷区电荷密度有所加强. 相似文献
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本文基于WRF-ARW(V4.0)中尺度数值模式,选用耦合同一近地层参数化方案(Eta)的五种边界层参数化方案(MYJ、MYNN2、MYNN3、BouLac、UW),对2020年5月1—2日海南岛一次典型山地环流个例进行模拟,对比分析了这五种方案所模拟的山地环流结构和湍流特征的差异,旨在为模式应用于山地环流研究和模式改进提供一定的科学依据.研究结果表明,这五种湍流动能边界层参数化方案均能模拟出山谷风特征,对环流结构和湍流特征的影响表现为谷风时段大于山风时段.对于山地环流水平结构的模拟,因平原风推进距离的不同,五种方案模拟的近地面风速差异可达4 m·s-1以上,其中MYJ方案模拟的谷风最强盛,而MYNN3方案最弱,山区多为静风或小风.对于山地环流垂直结构的模拟,MYNN2、UW方案模拟的谷风环流较强,表现为谷风厚度较厚,推进距离较远,同时由于模拟的谷风环流可越过山顶,从而模拟的高海拔地区上升区的覆盖范围和强度均较大;MYJ、BouLac方案模拟的谷风环流均未能越过山顶,且其中BouLac方案的平原风环流未能与上坡风环流耦合;而MYNN3方案模拟的环流结构最不明显.湍... 相似文献
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北半球大洋与大陆区域间大气质量分布的季节循环 总被引：3，自引：0，他引：3
利用NCEP/NCAR以及ERA-40再分析资料,对北半球大洋与大陆区域间大气质量分布的季节变化特征进行了分析,结果表明:随着季节更替,北半球大气质量存在显著的海陆间迁移.在7月份,欧亚大陆上空大气质量达到全年最小值,太平洋上空大气质量达到全年最大值.1月份海陆间大气质量分布情形与7月份相反.不同的是,大西洋上大气质量堆积在5月份达到最大.对于各大陆与海洋地区,大气质量堆积和亏损的维持与面积平均的大气质量通量散度以及蒸发和降水之差有关.纬向垂直环流随季节变化,在海陆间的上升和下沉方向发生改变,将海陆间大气运动联系了起来.海陆间的水汽含量亦存在明显的差异与季节循环,水汽含量可显著地影响大气对来自地表的长波辐射和太阳短波辐射的吸收,并进而影响大气的热力状况.北半球海陆热力差异包括非绝热加热率随季节改变而改变,影响着海陆间温度梯度的方向和大小,既有利于推动季风形成,亦推动了大气质量海陆间交换的季节循环. 相似文献
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沙漠地区植被稀疏、干旱少雨,其陆面物理过程具有与全球其它地区显著不同的特点.本文利用巴丹吉林沙漠观测资料,分析和计算了地表反照率、比辐射率、粗糙度和土壤热容量、热传导系数等关键陆面过程参数,建立了适合于沙漠地区的陆面过程模式DLSM (Desert Land Surface Model),并与NOAH陆面过程模式的模拟结果和观测资料进行了比较.结果表明:巴丹吉林沙漠地表反照率为0.273,比辐射率为0.950,地表粗糙度为1.55×10-3 m,土壤热容量和热扩散系数分别为1.08×106 J·m-3·K-1和3.34×10-7 m2·s.辐射传输、感热输送和土壤热传导过程是影响沙漠地区地表能量平衡的主要物理过程.通过对这三种过程的准确模拟检验,DLSM能够较准确地模拟巴丹吉林沙漠地气能量交换特征;短波辐射、长波辐射和感热通量的模拟结果与观测值间的标准差分别为7.98,6.14,33.9 W·m-2,与NOAH陆面过程模式的7.98,7.72,46.6 W·m-2的结果接近.地表反照率是沙漠地区最重要的陆面过程参数,地表反照率增大5%,向上短波辐射通量随之增加5%,感热通量则减小2.8%.本文研究结果对丰富陆面过程参数化方案,改进全球陆面过程模式、气候模式具有参考意义. 相似文献
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在气候模式中,传统的层积云参数化方案(简称LTS方案)高估了自由大气湿绝热过程所引起的垂直温度梯度的作用.在Wood和Bretherton提出的"估算逆温"(EIS)基础上,本文基于卫星资料构建了一个改良的诊断层积云方案,旨在改进当前广为使用的LTS方案.通过将EIS层积云方案引入大气环流模式GAMIL2.0中,并与传统方案进行对比试验发现,EIS层积云方案能有效地改善GAMIL2.0对东亚-西北太平洋季风区乃至全球云-辐射气候特征的模拟能力,一定程度地纠正了模式原来存在的中高纬度净(短波)云辐射强迫模拟偏弱的现象,而该偏差在当前许多模式中普遍存在.此改进与EIS层积云方案合理处理自由大气的温度层结有关.EIS层积云方案亦显著改进了GAMIL2.0对东亚-西北太平洋季风区云辐射年际变率的模拟能力.加入EIS层积云方案后,模式较好地模拟出了ENSO年冬春季东亚边缘海域的净云辐射正异常、海表入射短波正异常和层云量负异常.究其原因是EIS层积云方案比传统方案对海表温度异常的扰动更敏感.海表温度异常通过EIS层积云方案在对流层低层强迫出更强的云量距平,并通过改变加热率和垂直速度影响整个对流层,最终改进模式对云辐射强迫和地表入射短波通量年际变率的模拟.EIS层积云方案还增强了模式对El Ni?o年冬春季节西北太平洋异常反气旋以及东亚降水异常的模拟效果. 相似文献
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根据南极大陆冰盖近表层的物理模型设计了一个垂直一维的冰盖近表层能量传输模式, 采取合理简化的物理过程参数化方案并构造一套完整的数值求解方法, 实现了对冰盖表面及近表层内能量传输过程的数值模拟. 利用最新获取的东南极高原Dome A自动站的气象观测资料, 通过计算冰盖表面能量通量作为模式上边界条件驱动模式求解冰盖表面及近表层内温度的季节变化过程, 将模式模拟结果与4个观测深度(0.1, 1, 3和10 m)的雪冰层温度进行了对比检验, 取得了与观测较为一致的季节变化过程, 并能够揭示出比观测更为细致的冰盖近表层内温度垂直分布结构及其季节变化特征. 通过模式结果分析得到的冰盖表面能量平衡特征表明: 1) 冰盖表面能量平衡全年主要表现为负的净辐射与正的感热通量之间的平衡, 季节差异显著; 2) 冰气相互作用机制主要是大气以感热形式输送给冰盖, 并在春季显著增强. 因Dome A特殊的地理位置, 研究结果对南极高原内陆中心地区具有较好的代表意义. 相似文献
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我国黄土高原地区地处夏季风边缘,分布在气候和生态过渡带,气候环境的空间差异很大,对陆面能量的空间分布格局影响非常显著.然而,由于受该地区陆面过程观测站点较少的局限,对整个黄土高原区域陆面能量的空间分布规律及其影响机制的认识十分有限.在对CLM模式模拟的陆面能量平衡分量资料进行试验验证的基础上,利用CLM模式模拟的近30年黄土高原地区陆面能量平衡分量资料,分析了该地区近30年平均陆面能量平衡分量的空间变化特征以及与最干燥年和最湿润年的差异,研究了陆面能量平衡分量空间分布与经、纬度和海拔高度等地理因素及降水和气温等气候因子之间的关系.发现,黄土高原地区陆面能量平衡分量空间差异非常显著,地表净辐射和感热通量由南至北增加,潜热通量和土壤热通量从东南向西北减少;空间最干格点和最湿格点之间的地表感热、潜热和土壤热通量几乎相差1倍左右,地表能量分配由最干格点的感热通量主导转变为最湿格点的感热和潜热平分秋色;年际干湿波动对地表能量平衡分量的影响也相当显著,对感热和潜热通量的改变幅度最大接近30%.而且,经纬度和海拔高度等地理因素及温度和降水等气候要素均与陆面能量平衡分量空间分布有一定的相关性,但地表净辐射与海拔高度和纬度的关系更密切,感热通量与降水和纬度的关系更密切,而潜热和土壤热通量只与降水的关系比较密切. 相似文献
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本文在MSPAS(Modified Soil-Plant-Atmosphere Scheme)的基础上,引入了一个有效的晴天大气辐射传输方案,建立了一个能在物理上真实地模拟陆气相互作用及其反馈机制的二维模式MLAIM（Modified Land Atmosphere Interaction Model）.本文利用HEIFE实验的观测资料对MLAIM的模拟结果进行了检验,对其中不合理的部分进行了分析,指出了在干旱半干旱区陆面过程参数修正的必要性,对干旱半干旱区土壤水分传输以及大气近地面层湍流输送的参数化方案进行了改进.改进后的模式能够较好地模拟夏季连续晴天条件下沙漠的地表能量收支,因此,本文利用MLAIM研究了绿洲对其周围沙漠地表能量收支的影响,并对地表能量收支各分量之间的相互作用进行了分析.结果表明,绿洲向其下风向沙漠的水汽输送是导致其上下风向沙漠间地表能量收支差异的最重要的因子. 相似文献
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为了建立沿海风功率预报系统,本文探讨了中国沿海风电场风速预报问题,并利用数值模式RAMS对海陆风进行了模拟研究.发现海陆风发生时,海风和陆风阶段风速廓线存在较大差异,海风阶段风速的垂直切变明显小于陆风阶段.海陆风发生时,风速会呈现有规律的变化,即海风和陆风分别有两个时段：风速增加时段和风速减少时段.在为沿海风电场提供风速预报时,当模式预报到海陆风发生时,可以利用海陆风的这种特点,使用统计方法对预报出的风速进行有效的订正.并发现即使没有海陆风发生,当风向为海洋吹向陆地时,风速随高度的垂直切变同样小于陆地吹向海洋的时段.利用统计方法根据不同风向时风速廓线的特性,把数值模式计算高度上的预报结果,精确地插值到风机涡轮高度,会很大程度上减少风速预报的误差及风功率预报环节的误差. 相似文献
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利用中科院国家空间科学中心廊坊观测站（40.0° N，116.3° E）钠荧光多普勒激光雷达观测数据对钠原子的重力波输送和湍流输送进行分析，利用流星雷达观测数据对钠原子的环流输送进行分析，结果显示重力波动力学输送、重力波化学输送、湍流混合输送及环流输送对钠原子输送贡献的量级相当.其中重力波动力学输送在85~100 km整体为负向，在90~95 km占主要地位的平均输送速度为-3.1 cm·s-1；重力波化学输送在85~94 km为正向，94~100 km基本为负向，在85~90 km占主要地位的平均输送速度为3.3 cm·s-1；湍流混合输送在85~95 km为负向，95~100 km为正向，在85~90 km占主要地位的平均输送速度为-4.9 cm·s-1；85~100 km环流输送整体为正向，平均输送速度为1 cm·s-1.88~95 km四种动力学输送产生的平均合速度为-1 cm·s-1，负向的垂直输送特征对钠原子"源""汇"平衡十分重要.本文结果可为不同大气圈层之间重力波产生的能量物质交换机制研究和圈层之间的耦合过程研究提供观测事实参考，为大气化学成分的垂直输送机制建模提供参数化依据. 相似文献
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YongBo Tan Chao Chen JieChen Zhou BoWen Zhou DongDong Zhang XiuFeng Guo 《中国科学:地球科学(英文版)》2016,59(7):1440-1453
The upward lightning (UL) initiated from the top of tall buildings (at least above 100 m) is a type of atmospheric discharge. Currently, we understand the nature of the UL from ground observations, but the corresponding theoretical research is lacking. Based on an existing bidirectional leader stochastic model, a stochastic parameterization scheme for the UL has been built and embedded in an existing two-dimensional thundercloud charge/discharge model. The ULs simulated from the experiments with two-dimensional high resolution agree generally with the observation results. By analyzing the charge structure of thunderstorm clouds, we determined the in-cloud environmental characteristics that favor the initiation of conventional cloud-to-ground (CG) flashes and analyzed the differences and similarities of some characteristics of the positive and the negative UL. Simulation results indicate that the positive ULs are typically other-lightning-triggered ULs (OLTUL) and are usually a discharge phenomenon between the ground and the lower positive charge region appearing below the main middle negative charge region. The effect of the previous in-cloud lightning (IC) process of space electrical field provides favorable conditions for the initiation of a positive UL. Its entire discharge process is limited, and the branches of the leader are fewer in number as its discharge is not sufficient. A negative UL is generally a discharge phenomenon of the dipole charge structure between the ground and the main negative charge region. The lower temperature stratification and the sinking of the hydrometeors typically initiate a negative UL. Negative ULs develop strongly and have more branches. The OLTUL is initiated mainly during the development stage of a thunderstorm, while the self-triggered UL (STUL) is initiated mainly during the dissipation stage of a thunderstorm. 相似文献
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The volumetric generation rate of secondary electrons, produced by cosmic radiation in the Earth’s atmosphere and able to accelerate in a thundercloud electric field, has been calculated as a function of height above sea level. It is recommended to use the obtained function as a source when modeling atmospheric breakdown in thunderstorm fields with the participation of relativistic runaway electron avalanches. It has been indicated that ionization of the atmosphere by a cosmic particle with an energy of 1016 eV cannot initiate lightning. 相似文献
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Observation of Sea Breeze Front and its Induced Convection over Chennai in Southern Peninsular India Using Doppler Weather Radar 总被引：1，自引：0，他引：1
R. Suresh 《Pure and Applied Geophysics》2007,164(8-9):1511-1525
Sea breeze, the onshore wind over a coastal belt during daytime, is a welcoming weather phenomenon as it modulates the weather
condition by moderating the scorching temperature and acts as a favourable mechanism to trigger convection and induce precipitation
over coastal and interior locations. Sea breeze aids dispersal of pollutants as well. Observational studies about its onset,
depth of circulation and induced precipitation have been carried out in this paper for the period April to September, 2004–2005
using a S-band Doppler Weather Radar functioning at Cyclone Detection Radar Station, India Meteorological Department, Chennai,
India. The onset of sea breeze has been observed to be between 0900 and 1000 UTC with the earliest onset at 0508 UTC and late
onset at 1138 UTC. The frequency is greater during the southwest monsoon season, viz., June – September and the frequency
of initial onset is greater in north Chennai. The modal length of sea breeze is between 20 and 50 km with extreme length as
high as 100 km also having been observed. Though the inland penetration is on average 10 to 20 km, penetration reaching 100
km was also observed on a number of cases. The induced convection could be seen in the range 50–100 km in more than 53% of
the cases. The mean depth of sea breeze circulation is 300–600 m but may go well beyond 1000 m on conducive atmospheric conditions. 相似文献
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Diurnal sea breeze effects on inner-shelf cross-shore exchange 总被引：1，自引：0，他引：1
Cross-shore exchange by strong (cross-shore wind stress, τsx>0.05 Pa) diurnal (7–25 h) sea breeze events are investigated using two years of continuous wind, wave, and ocean velocity profiles in 13 m water depth on the inner-shelf in Marina, Monterey bay, California. The diurnal surface wind stress, waves, and currents have spectral peaks at 1, 2, and 3 cpd and the diurnal variability represents about 50% of the total variability. During sea breeze relaxation (−0.05<τsx<0.05 Pa), a background wave-driven inner-shelf Eulerian undertow profile exists, which is equal and opposite to the Lagrangian Stokes drift profile, resulting in a net zero Lagrangian transport at depth. In the presence of a sea breeze (τsx>0.05 Pa), a uniform offshore profile develops that is different from the background undertow profile allowing cross-shore Lagrangian transport to develop, while including Lagrangian Stokes drift. The diurnal cross-shore current response is similar to subtidal (>25 h) cross-shore current response, as found by Fewings et al. (2008). The seasonality of waves and winds modify the diurnal sea breeze impact. It is suggested that material is not transported cross-shore except during sea breeze events owing to near zero transport during relaxation periods. During sea breeze events, cross-shore exchange of material appears to occur onshore near the surface and offshore near the sea bed. Since sea breeze events last for a few hours, the long-term cross-shore transport is incremental each day. 相似文献
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