利用WRF(Weather Research and Forecast)模式及WRFDA(WRF model data assimilation system)系统,针对2017年台风“天鸽”个例通过同化雷达径向速度(Vr)和反射率因子(RF),研究水凝物控制变量的雷达资料同化对台风分析预报的影响。研究表...利用WRF(Weather Research and Forecast)模式及WRFDA(WRF model data assimilation system)系统,针对2017年台风“天鸽”个例通过同化雷达径向速度(Vr)和反射率因子(RF),研究水凝物控制变量的雷达资料同化对台风分析预报的影响。研究表明:雷达径向速度的直接同化有效地改进了模式初始场中台风涡旋区的中小尺度信息,分析场中产生了气旋性的风场增量,对模式背景场中的台风有显著增强作用。通过在传统控制变量中扩展针对水凝物的控制变量可有效地同化雷达反射率因子资料,对初始场的水物质进行调整,并对随后确定性预报的台风路径和强度都有一定的正效果。此外,相比没有水凝物控制变量的雷达同化试验,加入了水凝物控制变量的雷达资料同化试验降水预报效果更好。这为将我国近海的地基多普勒天气雷达用于台风初始化分析和预报提供了一定的技术支撑和保障。展开更多
在南海台风模式(Tropical Regional Assimilation Model for the South China Sea,TRAMS)2.0版本基础上,从模式分辨率、动力框架、物理过程三个方面进行技术改进,形成了TRAMS 3.0版本。对2017年的台风预报进行评估,结果表明TRAMS 3.0模...在南海台风模式(Tropical Regional Assimilation Model for the South China Sea,TRAMS)2.0版本基础上,从模式分辨率、动力框架、物理过程三个方面进行技术改进,形成了TRAMS 3.0版本。对2017年的台风预报进行评估,结果表明TRAMS 3.0模式比TRAMS 2.0模式有明显改进,其中72 h的平均路径误差减少了13.6 km(改进幅度为7%),强度预报误差减少了1.2 hPa(改进幅度为10.5%)。另外对于高空气象要素的预报,TRAMS 3.0模式也比TRAMS 2.0有全面的改进。分别对各项技术更新的效果进行敏感性测试,发现提高模式分辨率和更新对流参数化方案对TRAMS 3.0模式中南海台风预报效果的改进贡献最大。展开更多
地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象...地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象进行建筑物分辨率的大规模数值模拟研究仍是一个挑战。本研究利用中尺度气象模式嵌套流体计算动力模式的超高分辨率局地气象预报系统,对强冷空气过程造成广州市区的一次强风事件进行数值模拟,深入探讨强风的精细结构和形成机制。结果表明,伴随着强冷空气入侵,广州市区的平均风速和风场高频扰动均明显增强,且在城市冠层顶尤为明显,呈现区域不均匀的三维结构,数值模拟与地面观测相一致。较大范围的强风速和阵风主要出现在建筑物较为低矮的老城区上空,并持续影响下游河道等开阔区域。在高层建筑密集的新城区,虽然整体风速明显减弱,但能在平行风向的街道狭管和下游区域形成局地强风。特别是,超高层建筑群引起显著的垂直环流,导致强风扰动向下传播,造成最大风速达8 m s-1的地面局地强风,阵风指数接近2。上游建筑群引起的风场扰动呈现大尺度湍流结构,能沿着平均气流传播影响数公里之远的下游地区。当风场扰动经过广州塔等单体超高层建筑时,可在其两侧绕流区再次加强,形成局地强风。局地强风和阵风还出现在垂直于风向排列的沿江高层建筑群的侧边,与建筑屏风的阻挡效应和缺口溢出有关。研究结果促进认识城市强风的时空特征和物理机制,有助于提升城市气象的精细化预报水平。展开更多
It is well known that the quasi-geostrophic （QG） omega equation with only two contributors respectively associated with vorticity advection （VA） and temperature advection is derived for midlatitude synoptic-scale ...It is well known that the quasi-geostrophic （QG） omega equation with only two contributors respectively associated with vorticity advection （VA） and temperature advection is derived for midlatitude synoptic-scale systems only.Based on reliable reanalysis data,new evidence revealed by cyclonic and anticyclonic cases indicates that forecasters might sometimes experience problems by paying too much attention to the 500-hPa VA when estimating vertical motions not only in subtropical systems but also in systems meeting all the assumptions of the QG omega equation.Our investigations also showed that explicitly considering the vertical profiles of horizontal divergence could allow for better interpretation of vertical motions and weather in these real cases,suggesting that this equation might not be sufficient due to the presence of only two horizontaldivergence-related （HDR） mechanisms and the absence of other HDR mechanisms,e.g.,frictional force,mountain barriers,diabatic/adiabatic processes,and acceleration/deceleration of air flows.展开更多
文摘利用WRF(Weather Research and Forecast)模式及WRFDA(WRF model data assimilation system)系统,针对2017年台风“天鸽”个例通过同化雷达径向速度(Vr)和反射率因子(RF),研究水凝物控制变量的雷达资料同化对台风分析预报的影响。研究表明:雷达径向速度的直接同化有效地改进了模式初始场中台风涡旋区的中小尺度信息,分析场中产生了气旋性的风场增量,对模式背景场中的台风有显著增强作用。通过在传统控制变量中扩展针对水凝物的控制变量可有效地同化雷达反射率因子资料,对初始场的水物质进行调整,并对随后确定性预报的台风路径和强度都有一定的正效果。此外,相比没有水凝物控制变量的雷达同化试验,加入了水凝物控制变量的雷达资料同化试验降水预报效果更好。这为将我国近海的地基多普勒天气雷达用于台风初始化分析和预报提供了一定的技术支撑和保障。
文摘在南海台风模式(Tropical Regional Assimilation Model for the South China Sea,TRAMS)2.0版本基础上,从模式分辨率、动力框架、物理过程三个方面进行技术改进,形成了TRAMS 3.0版本。对2017年的台风预报进行评估,结果表明TRAMS 3.0模式比TRAMS 2.0模式有明显改进,其中72 h的平均路径误差减少了13.6 km(改进幅度为7%),强度预报误差减少了1.2 hPa(改进幅度为10.5%)。另外对于高空气象要素的预报,TRAMS 3.0模式也比TRAMS 2.0有全面的改进。分别对各项技术更新的效果进行敏感性测试,发现提高模式分辨率和更新对流参数化方案对TRAMS 3.0模式中南海台风预报效果的改进贡献最大。
文摘地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象进行建筑物分辨率的大规模数值模拟研究仍是一个挑战。本研究利用中尺度气象模式嵌套流体计算动力模式的超高分辨率局地气象预报系统,对强冷空气过程造成广州市区的一次强风事件进行数值模拟,深入探讨强风的精细结构和形成机制。结果表明,伴随着强冷空气入侵,广州市区的平均风速和风场高频扰动均明显增强,且在城市冠层顶尤为明显,呈现区域不均匀的三维结构,数值模拟与地面观测相一致。较大范围的强风速和阵风主要出现在建筑物较为低矮的老城区上空,并持续影响下游河道等开阔区域。在高层建筑密集的新城区,虽然整体风速明显减弱,但能在平行风向的街道狭管和下游区域形成局地强风。特别是,超高层建筑群引起显著的垂直环流,导致强风扰动向下传播,造成最大风速达8 m s-1的地面局地强风,阵风指数接近2。上游建筑群引起的风场扰动呈现大尺度湍流结构,能沿着平均气流传播影响数公里之远的下游地区。当风场扰动经过广州塔等单体超高层建筑时,可在其两侧绕流区再次加强,形成局地强风。局地强风和阵风还出现在垂直于风向排列的沿江高层建筑群的侧边,与建筑屏风的阻挡效应和缺口溢出有关。研究结果促进认识城市强风的时空特征和物理机制,有助于提升城市气象的精细化预报水平。
基金supported by the National Key Basic Research Project of China (Grant No. 2009CB 421404)the Chinese NSF key project (Grant Nos. 40930950 and 40730951)the Chinese NSF (Grant Nos. 40775031 and 40575021)
文摘It is well known that the quasi-geostrophic （QG） omega equation with only two contributors respectively associated with vorticity advection （VA） and temperature advection is derived for midlatitude synoptic-scale systems only.Based on reliable reanalysis data,new evidence revealed by cyclonic and anticyclonic cases indicates that forecasters might sometimes experience problems by paying too much attention to the 500-hPa VA when estimating vertical motions not only in subtropical systems but also in systems meeting all the assumptions of the QG omega equation.Our investigations also showed that explicitly considering the vertical profiles of horizontal divergence could allow for better interpretation of vertical motions and weather in these real cases,suggesting that this equation might not be sufficient due to the presence of only two horizontaldivergence-related （HDR） mechanisms and the absence of other HDR mechanisms,e.g.,frictional force,mountain barriers,diabatic/adiabatic processes,and acceleration/deceleration of air flows.
