半隐式半拉格朗日动力框架的动能谱分析   总被引：10，自引：2，他引：8  

郑永骏  金之雁  陈德辉 《气象学报》2008,66(2):143-157

大量的观测事实表明自由大气动能谱与波数之间满足如下关系:在大尺度区域满足E∝k-3关系,过渡到中尺度区域表现为E∝k-5/3关系.数值模式动能谱是测量模式动力框架的耗散的直接度量,而耗散对模式的性能有着重要影响,因此动能谱是研究和评估模式动力框架的非常规的有效方法.文中使用基于半隐式半拉格朗日动力框架的全球/区域一体化模式GRAPES进行数值模拟试验,然后计算GRAPES模式的动能谱并与实际观测得到的大气动能谱比较,得到GRAPES模式能够很好地复制出实际大气动能谱的分布特征,包括从大尺度区域的E∝k-3关系向中尺度的E∝k-5/3关系的过渡特征.并且发现GRAPES模式存在最大有效时间步长,当时间步长小于最大有效时间步长时,模式动能谱随时间步长增大而逐渐衰减;当时间步长大于最大有效时间步长时,模式动能谱随时间步长增大而虚假增长.同时通过与实际大气动能谱比较,发现模式动能谱在5Δx波长附近开始明显衰减,因此将5Δx波长定义为GRAPES模式的最高有效分辨尺度;当空间分辨率提高与时间步长等相协调时,中小尺度模式动能谱向中小尺度延伸而更接近实际大气动能谱;当空间分辨率提高与时间步长等不相协调时,中小尺度模式动能谱存在较大误差,相应的大尺度模式动能谱亦存在较大误差.此外,时间步长对模式spin up过程有着重要的影响,较小时间步长时,spin up过程能够很好发展出合理的动能谱结构,在物理空间上表现为模式能够在spin up时间内生成和发展出合理的中小尺度系统;而较大时间步长时,spin up过程很难发展出合理的动能谱结构,在物理空间上表现为模式未能在spin up时间内生成和发展出合理的中小尺度系统.最后,GRAPES模式动能谱与WRF模式动能谱具有一致性,GRAPES全球中期模式能够完美地模拟出大尺度的E∝k-3动能谱特征.综上所述,本文通过研究GRAPES模式动力框架的动能谱得到了一些有意义的结果,为进一步研究、完善、优化和应用模式提供了科学的指导,可见动能谱是评估模式动力框架的有效方法.  相似文献   

基于高分辨率中尺度气象模式的实际雷暴过程的数值模拟试验   总被引：10，自引：2，他引：8  

黄丽萍  管兆勇  陈德辉 《大气科学》2008,32(6):1341-1351

雷暴数值预报的实际应用离我们还有多远？本文对此进行了尝试, 即利用一个复杂的高分辨率中尺度气象模式驱动一个三维雷电模式, 在只采用常规气象观测资料的条件下, 对北京的一次实际雷暴过程进行模拟试验, 分析了雷暴云的宏观动力、 微物理过程及电结构的时空变化特征以及其可能的相互作用机制。结果表明: 利用高分辨中尺度模式预报出的三维气象场作为雷电模式的初始场, 完全可以不需添加虚假的扰动来触发雷暴云的发展, 高分辨中尺度模式的预报场本身所包含的水平非均匀、 垂直强非静力性及较强的对流不稳定信息足够促发雷暴云的剧烈发展; 用较为真实的三维气象场作为初始场模拟产生的电场分布特征与云微物理分布特征及环境气象要素的分布结构非常协调, 得到的雷暴云的电荷结构特征以及电结构随时间的演变特征更为复杂, 更真实的体现了实际雷暴云本身发展的复杂性, 同时, 模式能够模拟出合理的云闪及正负云地闪, 且模拟的闪电频数随时间发展演变趋势基本与观测实况基本吻合, 从而表现了对雷电天气潜在的预报能力。本次模拟的北京雷暴云在发展过程中, 水物质霰的最大质量比、 最大正电场强度及闪电频数随模拟时间的演变发展趋势非常相似。  相似文献   

TYPHOON TRACK PREDICTION EXPERIMENTS USING T106L19     

麻素红  万丰  陈德辉  王诗文 《热带气象学报(英文版)》2003,9(2):215-224

1 INTRODUCTION The tropical cyclone is one of destructive weather systems that affect China most seriously. The destruction includes strong winds, heavy rain and storm surges. The key to mitigate them is whether we could predict the track accurately and on a timely basis. A number of coastal countries have adopted numerical forecast operation models that have long valid duration. For instance, in the limited-area spectral models and global spectral models currently running in the Meteo…  相似文献   

地球科学中的跨学科合作问题：从大气学科说起     

陈德辉 《国际地震动态》1997,(7):10-14

  相似文献   

变网格一体化模式的研究进展     

陈德辉 《气象》1994,20(9):9-13

作者介绍了近年来在数值天气预报领域的一个新动向－变网格一体化模式的进展。这种模式可以替代目前业务数值天气预报的有限区模式和全球谱模式，降低业务数值天气预报的计算成本。网格距离的可变性，以及采用半隐式－半拉格朗日式时间差分方案是该模式的主要特点。法国的变网格一体化模式自１９９２年已投入业务使用，其可行性已得到了预报检验的初步证实。  相似文献   

AN IMPACT STUDY OF A NEW TYPE OF DATA OF ADAPTIVE OR TARGETING OBSERVATION ON TYPHOON FORECAST     

谭晓伟  陈德辉  张庆红 《热带气象学报(英文版)》2006,12(1):76-82

There was a new concept of ‘adaptive or targeting observation’ in recent years, which is an additional and targeting observation based on the existing and fixed observing network for the atmosphere on the impacted region. Dropsonde is one of the important observing instruments in the adaptive or targeting observation. In this paper, GRAPES, the next generation of numerical weather prediction system of China has been used. The impacts on the typhoon Dujuan (No.200315) forecast in experiments with dropsonde have been studied and experiments on sensitivity have also been done. It was found that the forecasts of the elements have been improved obviously with the use of dropsonde, such as the path, the center location, and the intensity of typhoon. It was also found in the sensitivity studies that the setting of deviation structure also has obvious impacts on the forecast for typhoons. It is not true that the simulation is better when the proportion of the data of dropsonde is larger in the course to modify the background.  相似文献   

不同垂直坐标系对垂直速度计算的影响   总被引：6，自引：2，他引：4  

李兴良  陈德辉  沈学顺 《热带气象学报》2005,21(3):265-276

近年来,随着高精度中尺度数值预报模式和多尺度统一模式的发展,与之相关的一些非静力中尺度模式技术也随之提了出来,垂直坐标系的影响问题就是其中之一。本文借助于高精度美国新一代数值预报模式WRF(Weather Reseach and Forecast),模拟分析了两种不同的坐标系对模式大气中垂直速度计算的影响。试验结果表明,不同的坐标系对大气垂直速度大小计算存在着差异,特别是当分辨率提高时,不同垂直坐标系对大气垂直结构的刻画的差别更加明显。由于垂直速度与降雨过程密切相关,垂直速度的计算差异必然影响模式对降雨过程的描述。理想试验结果表明,在气压地形追随坐标中气压梯度力的计算对地表气压计算很敏感。  相似文献   

不同光照周期对铜绿微囊藻和绿色微囊藻生长的影响   总被引：15，自引：0，他引：15  

沈英嘉  陈德辉 《湖泊科学》2004,16(3):285-288

研究了不同光照周期对铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)和绿色微囊藻(Microcystisviridis)生长的影响.按光照周期不同将两种微囊藻各分为五组处理组I[2L/22D]、Ⅱ[5L/19D]、Ⅲ[7L/17D]、Ⅳ[9L/15D]、对照组[12L/12D],试验期为20d.试验表明铜绿微囊藻实验中处理组Ⅳ[9L/15D]的比增长率和最大细胞数均最大,超过了对照组[12L/12D].绿色微囊藻实验中对照组[12L/12D]的最大细胞数和比增长率最大.随光照周期的延长两种微囊藻的最大细胞数有增加的趋势.绿色微囊藻对光照周期较铜绿微囊藻敏感.两种微囊藻在每日2h的光照周期下生长均受到抑制.  相似文献   

大气数值预报模式中高度地形追随坐标的设计研究：理论分析与理想试验   总被引：1，自引：1，他引：0  

李超  陈德辉  李兴良 《气象学报》2012,70(6):1247-1259

采用一种统一的地形追随坐标的形式,对Gal-Chen & Somerville(简称Gal.C.S坐标)、平缓坐标(smoothed level vertical coordinate,简称SLEVE坐标)等几种典型的高度地形追随坐标进行了气压梯度力计算误差影响和二维质量平流试验的理论分析,并与一种新提出的高度地形追随坐标——三角函数平缓坐标(简称COS坐标)进行比较.气压梯度力计算误差分析结果显示,与Gal.C.S坐标相比,单尺度平缓坐标(简称SLEVE1坐标)、双尺度平缓坐标(简称SLEVE2坐标)和COS坐标在减小气压梯度力计算误差上有不同程度的改进,SLEVE2坐标和COS坐标比其他两种坐标更具优势,衰减系数b和坐标转换的雅可比项对减小误差起决定性作用.二维质量平流试验也有类似的结果,与无地形的参考试验结果相比,COS坐标的质量输送计算误差最小,且经优化的COS坐标的质量输送计算误差几乎和参考计算误差完全重合,在4种坐标中最优.  相似文献   

VERIFICATION OF TROPICAL CYCLONE RAINFALL PREDICTIONS FROM CMA AND JMA GLOBAL MODELS     

王雨  沈学顺  陈德辉 《热带气象学报(英文版)》2012,18(4):537-542

The number of tropical cyclone (TC) genesis over the South China Sea and the Northwest Pacific Ocean in 2009 is significantly less than the average (27.4). However, the number of landfall TC over mainland China and its associated rainfall is more than the average. This paper focuses on the performance of numerical weather prediction (NWP) of landfall TC precipitation over China in 2009. The China Meteorological Administration (CMA) and Japan Meteorological Agency (JMA) models are compared. Although the schemes of physical processes, the data assimilation system and the dynamic frame are entirely different for the two models, the results of forecast verification are similar to each other for TC rainfall and track except for TC Goni. In this paper, a day with daily rainfall amount greater than 50 mm was selected as a storm rain day when there was a TC affecting the mainland. There are 32 storm rain days related to the landing of typhoons and tropical depressions. The rainfall forecast verification methods of National Meteorological Centre (NMC) of CMA are selected to verify the models’ rainfall forecast. Observational precipitation analyses related to TCs in 2009 indicate a U-shape spatial distribution in China. It is found that the rain belt forecasted by the two models within 60 hours shows good agreement with observations, both in the location and the maximum rainfall center. Beyond 3 days, the forecasted rainfall belt shifts northward on average, and the rainfall amount of the model forecasts becomes under-predicted. The rainfall intensity of CMA model forecast is more reasonable than that of JMA model. For heavy rain, the JMA model made more missing forecasts. The TC rainfall is verified in Guangdong, Guangxi, Fujian and Hainan where rainfall amount related to TCs is relatively larger than in other regions. The results indicate that the model forecast for Guangdong and Guangxi is more skillful than that for Hainan. The rainfall forecast for Hainan remains difficult for the models because of insufficient observation data and special tropical ocean climate.  相似文献