川贵渝复杂地形下横槽诱发双涡贵州暴雨过程的数值模拟     

程晓龙  李跃清  衡志炜 《气象学报》2021,79(4):626-645

青藏高原大地形作用下,西南复杂地形区暴雨天气预报是一个十分重要和困难的科学问题。应用西南区域数值预报业务模式,结合业务常规观测和非常规观测资料,分析了2014年7月15日至17日发生在四川、贵州和重庆复杂地形下的一次由横槽诱发双低涡的贵州暴雨过程,得到:西南区域模式对这次暴雨过程的数值模拟结果与再分析资料有较好的对应关系,尤其是重现了降雨的落区、强度以及盆地涡与贵州涡的发生、发展过程。在暴雨过程中,两低涡垂直发展深厚,上升运动均伸展至对流层顶。涡度收支方面,盆地涡的发展主要源于涡度方程的散度项,而贵州涡的发展除了受散度项的显著影响外,平流项也起着重要作用。由于川渝盆地—云贵高原交界处地形、云贵高原横断山脉延伸区局地地形的作用,区域大气气旋式旋转的加强发展诱发了盆地涡和贵州涡。热力结构上,盆地涡的发生、发展在冷、暖气流交汇辐合区域内,而贵州涡则生成在暖区中,其降雨及加强更多地受到动力过程的影响。川渝盆地—云贵高原特殊的北低南高地形使高纬度干冷气流与低纬度暖湿气流交汇,形成强的上升运动,引发了盆地涡发展及其暴雨天气。云贵高原贵州特殊的西高东低地形导致来自低层的暖湿气流只能沿横断山脉边缘绕流,进入贵州西部的偏南气流与来自盆地涡西侧的偏东北气流汇合作用形成贵州涡,引发贵州暴雨天气。因此,局地地形与环流的相互作用是贵州涡生成及其引发暴雨过程的重要原因。   相似文献   

利用深度学习融合NWP和多源观测数据的闪电落区短时预报方法     

周康辉  郑永光  王婷波 《气象学报》2021,79(1):1-14

强对流短时预报（2—6 h）具有较大难度。一方面,基于观测数据的外推已基本不可用;另一方面,高分辨率数值模式（High-resolution Numerical Weather Prediction,HNWP）的预报性能有待提升。利用深度学习方法,将卫星、雷达、云-地闪电（简称闪电）等观测数据和高分辨率数值模式预测数据进行融合,得到更有效的闪电落区短时预报结果。基于多源观测数据和高分辨率数值天气预报数据的特性,构建了一个双输入单输出的深度学习语义分割模型（LightningNet-NWP）,使用了包括闪电密度、雷达组合反射率拼图、卫星成像仪6个红外通道,以及GRAPES_3km模式预报的雷达组合反射率等共9个预报因子。深度学习模型使用了编码-解码的经典全卷卷积结构,并使用池化索引共享的方式,尽可能保留不同尺度特征图上的细节特征信息;利用三维卷积层提取观测数据时间和空间上的变化特征。结果表明,LightningNet-NWP能够较好地实现0—6 h的闪电落区预报,具备比单纯使用多源观测数据、高分辨率数值模式预报数据更好的预报结果。深度学习能够有效实现多源观测数据和数值天气预报数据的融合,在2—6 h时效预报效果优于单独使用观测数据或数值天气预报数据;预报时效越长,融合的优势体现得越明显。   相似文献   

集合预报误差在GRAPES全球四维变分同化中的应用研究Ⅱ：参数选取与数值试验     

龚建东  张林  王瑞春 《气象学报》2021,79(1):48-64

研究的第一部分讨论了如何有效应用集合预报误差的科学方案,确定了集合预报误差在GRAPES（Global Regional Assimilation and PrEdiction System）全球4DVar（four dimensional variational data assimilation）中应用的分析框架。在此基础上研究了针对集合预报误差实际应用于GRAPES全球4DVar,解决接近或超过100个集合样本数时高效生成的计算效率问题,以及与GRAPES全球4DVar匹配的同化关键参数确定问题。选择基于4DVar的集合资料同化方法生成集合样本,通过将第1个样本极小化迭代过程中产生的预调节信息用于其他样本极小化做预调节,将计算效率提高了2倍。通过时间错位扰动方法增加集合样本数,实现集合样本增加到3倍。对集合方差进行膨胀,并选择水平局地化相关尺度为流函数背景误差水平相关的1.4倍。通过批量数值试验方法确定背景误差与集合预报误差的权重系数,对60个集合样本当集合预报误差权重为0.7时预报效果最好。对北半球夏、冬两季各52 d的批量试验表明,对于南、北半球En4DVar （ensemble 4DVar）较4DVar的改进在冬季主要集中在700—30 hPa,而在夏季主要集中在400—150 hPa。赤道地区受季节影响较小,En4DVar对位势高度、风场与温度的改进都较为明显,且经向风场的改进最为显著。文中研发的集合预报误差在GRAPES全球4DVar中应用的方法合理可行。   相似文献   

Lagrangian modeling of water circulation in the Lofoten Basin     

《Dynamics of Atmospheres and Oceans》2021

Lagrangian particle tracking is implemented for the Lofoten Basin of the Norwegian Sea. The ocean dynamic fields are obtained from the GLORYS 12V1 reanalysis available by the Copernicus Marine Environment Monitoring Service. Spatial distributions of the Lagrangian particles during May-November 2014 are analyzed for two depth layers: the sea-surface (0.5 m) and 266 m. The results show a significant impact of the Norwegian Coastal Current (NCC) on the thermohaline structure of the upper Lofoten Basin, underestimated previously. The NCC penetrates deep into the central Lofoten basin as far as the longitude 0°. In the subsurface layer, the area over which the NCC influences water structure is comparable to the area of the Norwegian Atlantic Slope Current (NASC), as well as to that of the Norwegian Atlantic Frontal Current (NAFC). The NCC maximum influence on the surface water of the Basin is reached in August. The inflow of the NCC is associated with relatively fresh water intrusions (0.5–2‰ fresher than the surrounding waters) moving from the coast to the central part of the Basin. The NASC and NAFC form two main sources of the Atlantic Water in the Lofoten Basin. At 266 m level, the NASC and NAFC waters dominate water structure in the basin. Herewith the NASC influence prevails over that of the NAFC, the latter being limited to the western periphery of the Basin. At this level, the NCC is observed only along a narrow band following the eastern coast. During summer, the core of the Lofoten Vortex (LV) at 266 m is mainly composed of the NAFC water. This fact contradicts the previous point of view of the dominance of the NASC in the LV core at all depth levels. Using two types of Lagrangian maps, we highlighted the summer and the autumn periods in the LV annual lifecycle. The summer LV is characterized by high orbital velocities, which are several times higher than those of the currents along the basin boundaries. The monthly mean orbital velocities in the LV reach 35 сm s⁻¹. To the end of autumn, the LV weakens with the monthly mean orbital velocities below 10 cm s⁻¹.  相似文献   

中国长三角地区PM2.5时空分布数值模拟研究     

许敏 《气象与环境学报》2021,37(4):33-39

利用第三代空气质量预报模式LOTOS-EUROS(Long Term Ozone Simulation-European Operational Smog)对2018年中国长三角地区细颗粒物(PM_2.5)浓度的时空分布进行数值模拟,通过对比模拟结果与地面观测值,验证模式对PM_2.5长期特征模拟的合理性并探讨长三角地区PM_2.5的时空分布特征。结果表明：LOTOS-EUROS模式可以较好地再现中国长三角地区PM_2.5浓度的时空分布特征,监测站点观测值和模拟值的整体相关系数达到0.64,可以用于长三角地区细颗粒物的模拟。长三角地区PM_2.5浓度呈冬高夏低,西北高东南低的特征。冬季PM_2.5浓度高值出现在长三角地区的西北部,安徽省等地区的浓度水平最大值可达到160 μg·m^-3;春季和秋季PM_2.5浓度的高值集中在30°N以北、120°E以西地区,浓度为40-80 μg·m^-3;而夏季PM_2.5浓度水平大幅度降低,大部分地区维持在20-40 μg·m^-3,低值中心出现在长三角地区东南部沿海城市,低于10 μg·m^-3,最低值可达5 μg·m^-3。  相似文献   

质点-网格海冰模式在渤海的数值预报试验     

刘煜  白珊  刘钦政  吴辉碇 《海洋预报》2005,22(Z1):35-43

在海冰动力学和热力学的研究基础上,开发应用于渤海的质点-网格海冰模式.该模式采用质点-网格法,有效地避免了传统海冰模式的数值扩散问题.该模式采用冰厚分布函数取代传统渤海业务海冰预报模式中平整冰、堆积冰和开阔水的三类海冰分型.应用质点-网格海冰模式对2003年～2004年冬季渤海冰情进行了业务化逐日数值预报试验,并对预报结果进行统计检验和分析比较.  相似文献   

A phase-averaged Boussinesq model with effective description of carrier wave group and associated long wave evolution     

K. Nadaoka  K. Raveenthiran 《Ocean Engineering》2002,29(1):21-37

From the phase-resolving improved Boussinesq equations (Beji and Nadaoka, Ocean Engineering 23 (1996) 691), a phase-averaged Boussinesq model for water waves is derived by more effectively describing carrier wave groups and accompanying long wave evolution with less CPU time. Linear shoaling characteristics of carrier wave equations are investigated and found to agree exactly with the analytical expression obtained from the constancy of energy flux for the improved Boussinesq equations themselves, showing that the present model equations are the results of a consistent derivation procedure regarding energy considerations. Numerical simulations of the derived equations for the single wave group and narrow-banded random waves show the validity of the present model and its high performance, especially on the CPU time.  相似文献   

用样条函数计算结果研究冲绳海槽热源机制     

姜效典  王硕儒 《海洋与湖沼》1996,27(4):394-399

对冲绳海槽１９８４－１９９０年的实测热流值，利用数字滤波方法计算，得到反映该区深部地壳热状态的区域热流值为８０－１６０ｍＷ／ｍ＾２，用Ｂ样条函数法对其作数值模拟，计算出海槽地温场模式，并以此研究冲绳海槽海底高热流的形成机制，得出冲绳海槽热流值的区域性变化与綦中地质构造格局呈正相关，高热流是该区现代构造活动所致，其明显特征是地壳减薄，地幔上拱等结论。  相似文献   

长江口南支潮流的一个数值模拟     

许朋柱  毛锐 《海洋与湖沼》1993,24(1):109-113

为了能够精确地拟合天然水域不规则的水陆边界,并能保持有限差分数值计算在矩形网格中进行,本文利用Thompson的数值网格生成技术,在长江口南支七丫口至横沙河段设计了一个椭圆型边界拟合坐标系,并在这个坐标系下建立了平面二维潮流数学模型。通过数值求解此数学模型,实现了计算区域内现状潮流的一个数值模拟,模拟结果表明,模式的设计是成功的。  相似文献   

Comparing the modelled and measured target-strength variability of walleye pollock, Theragra chalcogramma     

Hazen  Elliott L.; Horne  John K. 《ICES Journal of Marine Science》2004,61(3):363-377

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