高分辨中尺度雷电预报模式GRAPES_LM的建立及其初步应用试验   总被引：2，自引：1，他引：1  

黄丽萍  陈德辉  马明 《气象学报》2012,70(2):291-301

为了探索雷电天气的数值预报新方法,在高分辨GRAPES_Meso中尺度预报模式中添加了各种水成物电荷密度预报方程组,同时从传统基于云模式的三维雷电模式中剥离出起电过程和放电过程参数化方案,作为中尺度模式的一种物理过程参数化方案嵌套进中尺度模式,使得整套中尺度模式包含了大气动力、雷电过程及各种物理过程,建立了大气动力-物理过程和雷电过程一体化的数值预报模式GRAPES_LM,建立的GRAPES_LM模式包含了多种复杂的微物理过程参数化方案,其中,包括中国气象科学研究院开发研制的双参数对流云参数化方案;包含了霰/雹与冰晶/雪晶碰撞回弹的非感应起电、霰/雹与云滴碰撞的感应起电及霰碰撞大云滴造成冰晶繁生的次生冰晶起电3种起电参数化方案以及最新的随机双向放电参数化。并利用美国CCOPE观测试验中的个例观测资料(1981年7月19日),进行了初步应用模拟试验,对模式的雷电数值预报的可行性进行了验证分析。结果表明,高分辨率GRAPES_LM模式对1981年7月19日的雷电过程个例做出了成功的模拟预报,较好地给出了雷暴云的动力、微物理和电过程的时空演变,雷电天气数值预报新方法的可行性得到了初步验证。  相似文献   

北京地区一次空气重污染过程的气象条件模拟参数化敏感性试验     

韩丽娜  唐晓  陈科艺  隋玟萱  周慧  刘娜  孔磊  冼志鹏  吴林  王自发 《气候与环境研究》2020,25(3):253-267

气象预报是影响大气重污染预报精度的关键所在。针对2016年12月16～21日北京市一次重污染过程,开展了中尺度气象模式WRF的参数化方案配置敏感性试验。对微物理过程、长波辐射过程、短波辐射过程、陆面过程、边界层过程、近地面过程以及积云对流参数化过程进行组合优选,共设计51组参数化方案组合,分析不同模拟方案下北京市8个气象站点温度、相对湿度、10 m风速的模拟精度及其敏感性。试验结果表明:温度模拟对长波过程参数化方案最为敏感,集合离散度达2.4～7.4°C,再次是短波过程参数化方案;相对湿度模拟也对长波过程参数化方案最敏感,再次是陆面过程;风速模拟对不同过程参数化方案的敏感性程度差异不大。通过模拟结果与观测的统计对比,优选出模拟误差最小的方案组合为Lin微物理方案、RRTMG长波方案、RRTMG短波方案、Tiedtke积云对流方案、Noah陆面方案、MYNN 3rd边界层方案和MYNN近地面方案,并将其与集合平均、基准方案进行对比。对于集合平均来说,其温度模拟与观测相关系数为0.69,高于基准方案,其模拟偏差与均方根误差比基准方案低25%和11%;集合平均的相对湿度和风速模拟相比基准方案变化较小。与集合平均相比,优选方案能同时改进温度、相对湿度和风速模拟,使温度模拟偏差和均方根误差比基准方案下降35%和17%,使相对湿度模拟偏差和均方根误差下降43%和13%,使风速模拟偏差和均方根误差下降33%和24%。以上结果表明,参数化方案的敏感性试验和优选能显著减小重污染期间气象要素的模拟误差,重污染预报改进需重点关注参数化方案模拟上的不确定性。本研究也发现MYNN3rd边界层方案在这次重污染过程的气象要素模拟上具有良好性能,可为未来重污染预报改进提供参考。  相似文献   

稀疏植被下垫面与大气相互作用研究进展   总被引：26，自引：9，他引：17  

胡隐樵  孙菽芬  郑元润  张强  傅培健  左洪超 《高原气象》2004,23(3):281-296

介绍了国家自然科学基金委员会“十五”重点项目“稀疏植被下垫面与大气相互作用研究”的成果。通过资料分析、数值试验和理论分析。研究干旱地区稀疏植被复杂下垫面上水、热及CO2输运过程的机理;非均匀下垫面的复杂非线性线效应：干旱地区更合理的陆面过程参数化方案以及绿洲的稳定性;强沙尘暴的发展机制和干旱地区生态环境建设对策,主要结果表明：（1）揭示了植物生态生理过程、净第一生产力和生物量对气候的敏感性,为稀疏植被下垫面与大气相互作用研究提供了较好的接口。（2）发展了适用于干旱、半干旱地区土壤中水热输送交叉耦合的物理模型;以能量和物质守恒定律为基础的雪盖物理模型,它显著地改善了陆面过程的模拟效果,是国际上最早开发的同类模型之一。（3）发展了大气非平衡态热力学,证明了非线性区普遍成立的最小熵产生原理,为研究气候和环境复杂系统提供了新思路和新方法;提示了大气辐散和辐合运动对垂直湍流输送的影响,非均匀下垫面地气相互作用,为非均匀下垫面陆面过程参数化提供了物理基础;研究了绿洲稳定性并估算了绿洲临界尺度约3～6km,为绿洲保护和建设提供了理论依据;提出了干旱地区有限水资源条件下增强其稳定性抗干扰能力的生态环境建设对策。（4）发展了强沙尘暴发展的动力学模式,揭示了强沙尘暴发展辐射冷却的正反馈机制。展示了强沙尘暴预报的良好前景。  相似文献   

Adaptive multi-scale parameterization for one-dimensional flow in unsaturated porous media     

Mohamed Hayek  François LehmannPhilippe Ackerer 《Advances in water resources》2008

In the analysis of the unsaturated zone, one of the most challenging problems is to use inverse theory in the search for an optimal parameterization of the porous media. Adaptative multi-scale parameterization consists in solving the problem through successive approximations by refining the parameter at the next finer scale all over the domain and stopping the process when the refinement does not induce significant decrease of the objective function any more. In this context, the refinement indicators algorithm provides an adaptive parameterization technique that opens the degrees of freedom in an iterative way driven at first order by the model to locate the discontinuities of the sought parameters. We present a refinement indicators algorithm for adaptive multi-scale parameterization that is applicable to the estimation of multi-dimensional hydraulic parameters in unsaturated soil water flow. Numerical examples are presented which show the efficiency of the algorithm in case of noisy data and missing data.  相似文献   

一个海底底质冲淤模型的应用研究     

林新油  万振文  江毓武  杨金湘 《海洋与湖沼》2008,39(4)

采用逆方法,研究了同安湾底质冲淤模型的部分关键参数的确定。由于海底底质冲淤模型是一个高度参数化的非线性微分方程,参数确定是模型应用中的关键性问题,它直接关系到模型的稳定性和敏感性,通常是依据经验来确定。逆方法使得模型应用中的参数确定与模式检验联系在一起,减少了主观经验的参与。在厦门同安湾的应用中,模拟结果显示,经过清淤整治,主要潮汐通道的冲刷趋势明显增强,高集海堤等海区的严重淤积状况得以缓解,西海岸有部分回淤。研究结果表明。模型在稳定性和敏感性方面得到更理想的表现。  相似文献   

Assessing eddy heat flux and its parameterization: A wavenumber perspective from a 1/10° ocean simulation     

Alexa Griesel  Sarah T. Gille  Janet Sprintall  Julie L. McClean  Mathew E. Maltrud 《Ocean Modelling》2009,29(4):248-260

  相似文献   

全球地震面波相速度的微分性质及其波谱特征     

唐娉  张禹慎 《CT理论与应用研究》1998,7(3):1-6

本文从理论上揭示了全球地震面波相速率球谐展开的振幅谱特征与横向非均匀结构微分性质的内在联系,对现今存在的两组不同的高阶振幅谱特征作了进一步的分析,并为选择更为合适的参数化方法或模型光滑度的限制条件提供了某种理论判据。  相似文献   

A note on surface layer parameterizations in the weather research and forecast model     

《Dynamics of Atmospheres and Oceans》2021

Two surface layer parameterization schemes along with five planetary boundary layer (PBL) schemes in the Weather Research and Forecasting model (WRF) are analyzed in order to evaluate the performance of the WRF model in simulating the surface variables and turbulent fluxes over an Indian sub-continent region. These surface layer schemes are based on the fifth-generation Pennsylvania State University—National Center for Atmospheric Research Mesoscale Model (MM5) parameterization; (a) Old MM5 scheme having Businger-Dyer similarity functions and (b) revised MM5 scheme utilizing the functions that are valid for full ranges of atmospheric stabilities. The study suggests that each PBL scheme can reproduce the diurnal variation of 2 m temperature, momentum flux and sensible heat flux irrespective of the surface layer scheme used for the simulations. However, a comparison of model-simulated values of surface variables and turbulent fluxes with observed values suggests that each PBL scheme is found to systematically over-estimate the nocturnal 2 m temperature and 10 m wind speed with both the revised and old schemes during stable conditions.  相似文献   

复杂地形上气象场对空气质量数值模拟 结果影响的研究   总被引：2，自引：2，他引：0  

王颖  隆霄  余晔  左洪超  梁依玲 《大气科学》2013,37(1):14-22

利用WRF模式三种边界层参数化方案(YSU、MYJ、ACM2)产生的气象场分别驱动多尺度空气质量模式CMAQ,对兰州市西固区冬季2005年1月27日至2月2日期间SO₂和NO₂浓度进行了数值模拟,将模拟结果与同期监测的污染物浓度进行对比分析,结果表明:WRF模式不同边界层参数化方案模拟输出的气象场驱动CMAQ模式所模拟的SO₂和NO₂浓度均可以反映出污染物的时空变化特征,CMAQ模式具有模拟复杂下垫面高分辨率污染物输送特征的能力;WRF模式的边界层参数化方案选为局地与非局地闭合方案(ACM2)时,模拟的气象场驱动CMAQ模式得到的空气污染物浓度分布特征最优,这主要是由于ACM2的湍流输送机制较为合理,模拟的边界层低层气象场更接近实际,从而可以较好地模拟污染物的输送特征;当CMAQ模式的垂直混合方案与WRF模式的湍流输送方案一致时(均采用ACM2方案),模式间的兼容性好.  相似文献   

Parameterization of bedform morphology and defect density with fingerprint analysis techniques     

Adam Skarke  Arthur C. Trembanis 《Continental Shelf Research》2011,31(16):1688-1700

A novel method for parameterizing the morphology of seafloor ripples with fingerprint analysis numerical techniques is presented. This fully automated analysis tool identifies rippled areas in two-dimensional imagery of the seafloor, and returns ripple orientation and wavelength as well as a new morphological parameter, the spatial density of ripple defects. In contrast to widely used manual and spectral parameterization methods, this new technique yields a unique probability distribution for each derived parameter, which describes its spatial variability across the sampled domain. Here we apply this new analysis technique to synthetic and field collected side-scan sonar seafloor images in order to assess the methods capacity to define bed geometry across a wide range of simulated and observed morphological conditions. The resulting orientation and wavelength values compare favorably with those of the existing manual and spectral parameterization methods, and are superior under environmental conditions characterized by low signal to noise ratios as well as high planform ripple sinuosity. Furthermore, the resulting ripple defect density values demonstrate correlation with ripple orientation, wave direction, and the Shields parameter, which is consistent with recent investigations that have theoretically linked this parameter to hydrodynamic forcing conditions. The presented fingerprint analysis method surpasses the capacity of existing methods for ripple parameterization and promises to yield greater insight into theoretical and applied problems associated with the temporal and spatial variability of ripple morphology across a wide spectrum of marine environments.  相似文献