预报风强度对火箭最大气动载荷精度影响及建模分析

针对不同预报风强度的精度以及其对应的最大气动载荷预报值精度的研究文献极少。以某地区实况风为基准,分别对不同预报风强度的精度以及其对应的最大气动载荷预报值精度特征进行了分析,并利用多元线性回归方法建立了订正模型,结果表明在预报日数第1~11天,预报风强度越大,预报风精度及其对应的最大气动载荷预报值精度越高;利用多元线性回归方法可提高最大气动载荷预报值精度,且预报风强度越小,最大气动载荷预报精度提高越明显。这些发现在火箭发射前的飞行保障及安全决策方面具有参考价值。

地面资料同化的飑线数值模拟及中尺度特征分析

为了揭示飑线的中尺度精细结构特征,针对2006年6月25日发生在河套地区的一次飑线天气过程,在分析其过程天气背景的基础上,使用WRF模式和三维变分资料同化技术,对此次飑线过程中的地面常规观测和自动气象站加密观测资料进行了同化试验。结果表明:同化地面观测资料可以有效地提高模式对飑线这样的强对流天气系统模拟效果,输出的高分辨率模式资料可以更加精细地刻画出中纬度飑线中尺度结构特征。

印度双低涡对青藏高原西部一次典型暴雪过程的影响

利用地面气象观测数据、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料和FY-4A卫星云顶亮温数据,对2021年10月18—19日青藏高原西部暴雪过程进行综合分析,研究印度北部低涡对强降雪天气的贡献。结果表明:本次强降雪过程在南支槽东移和印度低涡异常活跃的背景下产生,南支槽前高空急流和印度北部东西向两个低涡为高原西部强降雪提供了有利的环流背景;降雪期间,印度北部至喜马拉雅山脉以南地区东南风低空急流大爆发,建立了一条由孟加拉湾向西输送的水汽通道,使得孟加拉湾水汽能够向西输送;生成于印度西北地区的对流层低涡系统一方面阻挡水汽继续向西输送,有利于孟加拉湾的水汽在低涡东部聚集,另一方面增强低涡东部偏南气流与高原大地形之间的强迫作用,使得大量水汽能够源源不断地从对流层低层沿高原南坡陡峭地形向上爬升至高原,为强降雪天气提供充足水汽条件;高空位涡侵入是印度西北地区的低涡系统生成发展的重要原因。总的来看,印度北部的低涡系统在此次高原西部降雪天气中起了重要作用,在高原地区降雪预报业务中,有必要加强对低纬度地区对流层低层低涡系统的跟踪监测。

WRF模式对弱强迫系统中雷暴预报个例研究

用WRF2.2版本,针对2006年7月13日洛阳市区,发生在副高边缘偏东南暖湿气流中的雷暴进行了模拟预报,结果表明WRF模式能描述弱强迫天气尺度系统中的中小尺度对流系统,能捕捉到常规天气图上难以分辨出来的雷暴单体。模式输出的中尺度要素场可以确定雷暴发生的地点;模式探空的对流有效位能、抬升指数、沙瓦特指数、K指数随时间演变曲线的拐点,能指示雷暴发生的时间。个例分析表明WRF模式在预报弱强迫天气系统雷暴时具有较好的性能,用WRF模式来作雷暴的分析预报是一条可行的途径。

人造台风模型中三维风场的改进及敏感性模拟研究

对MM5的人造台风风场方案进行了分析,并引入台风移速、移向、摩擦等客观因素构造非对称切向风场,尝试选择合理的径向风方案,并考虑风场垂直结构,改进出三维非对称台风风场模型。通过对"云娜"台风模式初始场的对比发现,径向风及高空反气旋环流的引入突出了台风的基本特征,与观测事实相接近。最后进行敏感性数值模拟,通过比较台风路径及移速、海平面气压、最大风速等模拟要素,结果表明:改进后的台风模型通过订正初始场,对台风路径及强度预报效果的提高也有正效应。

郑州“7·20”特大暴雨极端性成因分析

利用常规气象观测资料、ERA-5水平分辨率0.25°×0.25°再分析资料、FY-4A云顶亮温资料和6.2μm卫星水汽图像、洛阳双偏振天气雷达等资料,采用等熵面水汽输送、位涡及对称不稳定等动力诊断分析方法,对郑州“7·20”特大暴雨极端性成因进行了分析。结果表明:(1)暴雨期间,台风“查帕卡”“烟花”建立了良好的水汽输送通道,在308 K等熵面上郑州地区存在由气压高值区向低值区爬升的暖湿输送带,为暴雨产生提供了充沛的水汽条件。(2)在北上的台风“查帕卡”、西进的台风“烟花”、西伸加强的副热带高压及中心位置稳定少动的蒙古高压共同作用下,蒙古高压和副热带高压包围的α中尺度黄淮低涡在向东北方向移动的过程中发生分裂,在高空位涡异常、低层暖锋式切变及大尺度降水产生的凝结潜热作用下,在洛阳附近生成了深厚稳定的β中尺度低涡,是郑州极端暴雨事件的主要影响系统。(3)洛阳β中尺度低涡西南部中高层有较强的干冷空气沿着其南部的偏西气流向郑州附近相对湿度为95%的大湿度区侵入,同时500 hPa干冷西风气流和西南气流汇合区中的Q矢量辐合也进一步增大,有较强的强迫上升运动;中低层850 hPa和700 hPa的东南暖湿急流和偏北急流的暖锋式切变线在郑州形成了对流和对称不稳定;低层有较强的辐合,高层有明显的辐散。在这种极为有利的热力、动力条件下,在洛阳β中尺度低涡东南部触发了郑州附近强对流的发生。(4)郑州2021年7月20日16到17时201.9 mm/h的最大雨强是由TBB大值中心低于-64℃的上冲对流云砧后部(西南部)的对流云团造成的,对应最大雷达回波强度达60 dBZ,并在郑州上空滞留长达1 h。

地形对台风Megi(2010)过岛阶段路径偏折影响的数值研究

采用谱逼近方法减小大尺度环境场模拟偏差,通过地形敏感性试验,研究吕宋岛山脉地形高度对台风Megi(2010)过岛阶段路径偏折的影响。模拟试验表明,谱逼近700hPa高度层以上天气尺度风场分量的数值试验不仅能够反映大尺度环流对台风路径的引导作用,同时保留了中低层环流对地形影响的响应,较为准确地反映了Megi靠近和登陆吕宋岛过程中的持续南压过程,以及离开吕宋岛后的突然北折过程。在此模拟基础上,通过对地形高度敏感性试验结果诊断和影响区域空气质点进行后向轨迹分析,表明在台风向山脉靠近过程中,台风外围和内核环流均受地形影响,迎风坡存在明显气流辐合,有利于台风流场与南北向山脉之间出现北风急流和轨迹汇聚带,从而产生狭管效应,造成台风移动路径南折;而台风过山后,不仅受到地形次生低压涡旋的吸引,其东侧同样出现以南风急流和轨迹汇聚为特征的狭管效应,有利于台风路径向北偏折。

气象预报准确率的影响因素及策略

近几年,在社会经济、科技高速发展带动下,我国气象业务也取得了较为显著的发展前景,气象预报准确率得到了显著提升,为有效避免自然灾害的产生,减少经济损失提供了有力的气象保障。但就目前来看,因为诸多因素的影响,气象预报的准确率还处于有待提升的状态,还需要联系实际,提出针对性较强的完善措施。

藏东南冰川地区250 m空间分辨率全天候地表温度生成

遥感全天候地表温度产品在多云雾地区意义重大,对冰川泥石流多发的藏东南地区极具应用价值,但遥感全天候地表温度空间分辨率不足限制了其在精细化灾害监测中的应用。以藏东南冰川地区为研究区,采用高程、坡度、坡向、地表覆盖类型、植被指数、地表反射率、积雪指数作为全天候地表温度的影响因子,结合移动窗口,进行多种地表温度降尺度方法的对比,进而使用最优的降尺度方法将现有的遥感全天候地表温度产品(TRIMS LST)的空间分辨率从1 km提升至250 m。利用地面站点实测数据的评价结果表明,基于梯度提升决策树(LightGBM)的降尺度方法得到的250 m空间分辨率全天候地表温度的均方根误差在白天/夜间为2.25 K/2.15 K,优于基于多元线性回归和随机森林的降尺度方法,且比原始1 km分辨率全天候地表温度的精度高0.25 K左右。基于Q指数与SIFI指数的图像质量评价结果表明,降尺度得到的250 m地表温度不仅在空间格局和幅值上与原始1 km遥感全天候地表温度一致,而且补充了大量的地表温度空间细节信息。生成得到的250 m分辨率的地表温度对于藏东南冰川地区的灾害分析具有积极的意义。