大气斜压性与入海江淮气旋发展的个例研究

在详细分析 1 990年、1 993年 6月两个东海气旋入海发展的大尺度环境条件的基础上 ,利用倾斜涡度发展理论 (SVD)建立了风垂直切变与垂直涡度的联系 ,并进行了分析和验证 .结果表明 :在气旋入东海发展初期 ,其所在区域风垂直切变的增强有利于气旋发展 .另外 ,对高空急流与气旋发展的关系进行了探讨 ,伴随气旋发展高空西风急流强度有所增强 ,在气旋整个生命期中气旋位置有从高空急流入口区的南侧向出口区的北侧移动的趋势 .

2007年国内台风模式路径预报效果评估

使用中央气象台提供的台风中心定位报文资料、国内台风业务预报部门提供的台风模式路径预报报文资料和台风所气候持续性方法路径预报报文资料等,对2007年中央气象台编号的热带气旋对国内5种台风业务数值预报模式的路径预报效果进行了检验评估,检验内容主要包括距离误差、技巧评分和稳定度指标等。结果表明:(1)国内各模式24h/48h预报平均距离误差最小值为122.8km/246.3km,最大值为180.7km/304.4km。各模式24h/48h预报最大误差为1429.7km/1003.7km,最小误差为11.2km/10.1km。24h/48h预报平均距离误差为147km/267km。平均而言,导致路径预报误差最大的是0707号热带气旋帕布,误差在其登陆后尤为明显。(2)相对于上海台风研究所路径预报气候持续法做了各种数值预报方法的技巧评分:各模式24h/48h预报平均技巧评分为32%/43%,最高的技巧评分为48%/54%,最低的技巧评分为3.17%/33.53%。其中4个模式的24h/48h技巧评分高于36%/33%。(3)检验了距离稳定度、方向稳定度、有效稳定度等指标,以全面评估各模式的路径预报性能。该评估结果在一定程度上反映了当前国内台风路径数值预报相对于常用气候统计方法的优越性,同时也表明,尽管国内台风数值预报模式对于热带气旋在海上时的路径预报有一定的稳定性,但对热带气旋登陆后转向过程的预报表现出了较大误差。因此,在模式开发的下一步工作中,除台风初始化之外,还应结合登陆台风的特点,对边界层和陆面过程参数化等作针对性的研究。

海洋热通量对东海气旋发展影响的数值试验

利用PSU/NCARMM 4对东海两个弱气旋个例的初期入海发展进行了数值模拟和敏感性试验的研究 ,并对主要结果进行了分析 .采用总体空气动力学边界层及显式水汽方案的控制试验较成功地模拟出了气旋涡度场的型式和中心强度 .在此基础上针对海洋热通量进行了敏感性试验 .结果表明 ,海洋热通量输送对东海气旋的发展有非常重要的作用 .不计初期海洋热通量输送可减少模拟气旋强度的 4 5%以上 ;初始 (入海前 )增加海 -气温差 1K可使气旋强度增加 2 % ;初始增加海洋潜热输送 (海 -气饱和水汽差 ) 1 %使气旋强度增加 50 %左右 .潜热输送的贡献约为感热的2 0倍 .海洋热输送加大了低层大气的不稳定性 。

利用TRMM资料对热带气旋“威马逊”结构及其降水特征的研究

利用NASA提供的热带测雨卫星(TRMM)资料和NCEP/AVN模式的实况分析场研究了热带气旋“威马逊”(2002)的演变过程、结构和降水特征.对要素场及倾斜对流有效位能诊断分析发现,降水的分布和强度对热带气旋的发展有很好的指示作用.针对MM5的几种积云参数化方案进行了数值试验,初步研究了各方案在热带气旋定量降水预报(QPF)中的作用.

基于海平面气压动力反演的台风涡旋初始化方法

提出了一种基于海平面气压动力反演和变分同化技术初始化数值模式台风涡旋以改进台风预报的方法。使用QuikSCAT海面风资料,针对中纬度和热带地区使用不同的边界层模式反演出与观测风场动力相适应的海平面气压;然后基于三维变分动力约束将海平面气压同化进入中尺度模式。对登陆中国的两个台风个例的初始化敏感性数值试验研究发现,初始化方法在实现台风风场与气压场的动力平衡的基础上,不仅通过调整边界层入流结构和垂直风切变明显改变了大气不稳定状态和对流触发条件,而且,也调整了台风在对流层顶附近的流出结构。尤其值得注意的是,尽管同化只是使初始台风强度略有加强,但随着模式积分时间的增长,这种模式边界层物理过程与资料同化相互耦合的方法对台风预报的影响在逐渐加强,改善了对台风登陆过程中强度维持和迅速减弱阶段的描述;并通过不同程度地调整对流层中低层和高层引导气流,改善了台风路径的数值模拟。

热带气旋边界层关键结构研究进展

边界层的动热力结构在很大程度上决定了热带气旋(TC)的发生发展,首先,TC边界层是触发TC对流的源地,并作为海-陆-气能量交换的主要中介,提供TC发生发展的重要能源;其次,边界层是TC对流发展所需水汽的主要输送通道;第三,TC登陆时,陆地下垫面摩擦直接作用于边界层,加强辐合、对流和湍流输送.对这些特征的了解有利于从根本上掌握TC发展变化的规律,为提高登陆TC分析和预报水平奠定基础,具有重要的科学价值和实际意义.本文在前期TC边界层研究工作的基础上,从热力学和动力学的角度,介绍了近年来国际上关于TC边界层风场、湍流交换、卷涡、能量和水汽输送等关键结构特征研究的主要进展.阐述了边界层入流对于TC能量平衡、水汽输送的重要作用,揭示了边界层超梯度风现象存在的机制和成因,以及边界层卷涡与边界层动量输送和TC强度发展的关系.这些认识有助于加强TC边界层关键结构对TC发展作用的理论认识.在此基础上,指出了目前TC边界层研究中存在的核心难点问题,并建议将TC边界层研究与数值预报方法相结合:除了将边界层观测通过资料同化应用于TC数值模式初始化,还可研究优化与TC涡旋结构相关的边界层参数化方法,实现TC数值模式初始化与边界层物理过程的衔接,探索可切实改进TC预报的有效途径.

TRMM海表降水率同化在热带气旋Danas(2001)数值模拟中的应用研究

研究了TRMM/TMI海表降水率资料的四维变分同化在热带气旋(TC)数值模拟中的作用.使用中尺度气象模式MM5设计了若干数值试验模拟了TC Danas(2001)由热带低压初生到台风生成的发展过程.在满足MM5模式动力约束的前提下,将TRMM海表降水率资料直接同化进入较高分辨率(18 km)的模式初始场.结果表明,使用MM5模式的4D-VAR同化系统直接同化TRMM/TMI海表降水率资料是可行的.这种做法提高了TRMM资料的利用率,不仅在模式初始场中加入了更多实测信息,而且避免了两次同化(1DVAR+4DVAR)可能引起的误差.直接同化TRMM资料通过调整气压、温度、湿度等要素初始场,改善了模式对热带气旋结构(如暖心、涡度、散度)的描述和降水的模拟.在此基础上,同化不仅改进了对Danas强度的模拟,而且成功地模拟了热带气旋环境场的演变过程,因而改进了路径的模拟.

职业道德教育嵌入专业课程的路径与策略:基于一项行动研究的探索

职业道德在当下社会中的价值日益凸显,但传统的职业道德教育成效不足,这对职业道德教育体系提出了创新要求,将职业道德教育嵌入专业课程从而成为提高职业道德教育有效性的显性方式。采用行动研究法,以某所高职院校的专业课“工程测量技术”为载体,以其面向的学生群体为研究对象,通过五轮“问题—计划—行动—观察—反思”的螺旋循环步骤,探索在专业课程中嵌入职业道德教育的路径与策略。五轮教学实践表明,专业课程可以发挥职业道德教育的作用并具有其独特性和针对性,同时职业道德教育内容、专业课程的教学条件、专业课教师的素养、学生的学习状态等因素影响职业道德教育的效果。因此,夯实职业道德教育的过程、提高专业课教师的德育意识和能力、注意学生学习态度的培养、建立健全相关机制保障是职业道德教育嵌入专业课教学的重要路径。

近138年上海地区高温热浪事件分析

深入了解特大城市高温热浪的变化特征和发生条件对于科学防御其引发的灾害具有重要的实际意义。根据中国气象局高温日和高温预警信号阈值定义了上海地区高温热浪三级标准,并引入高温有效积温,基于1873-2010年上海市徐家汇站日最高气温资料分析了上海地区高温热浪的多尺度时频特征;基于环流指数和NCEP再分析资料,探讨了上海地区高温热浪异常偏强年的大气环流异常特征。结果表明:(1)将高温有效积温与高温热浪发生频次结合,可更合理地表征高温热浪的炎热程度。(2)近138年来上海共发生214次高温热浪事件,其平均高温有效积温为8.3℃,7月高温热浪发生频次和高温有效积温均多于8月。(3)近138年来上海地区高温热浪有三段持续偏多与偏强期:19世纪90年代初至19世纪末、20世纪20年代末至50年代初、80年代末尤其是21世纪初以来;最强的高温热浪事件出现在1934年;而21世纪初的10年,其炎热程度正呈明显上升趋势。(4)上海地区高温热浪异常偏强年的主要环流特征是夏季北半球副热带高压异常偏强、西太平洋副热带高压异常偏西和印缅槽异常偏弱,如高温热浪异常偏强年夏季平均的西太平洋副热带高压西伸脊点伸展至我国东南沿海约122°E附近,而低纬地区印度半岛至孟加拉湾的低槽区基本消失。

MM5数值预报引入GRAPES三维变分同化技术在上海地区的预报和检验

该文简要介绍GRAPES三维变分同化技术在MM5数值预报中的应用 ;利用 2 0 0 3年 3月至 2 0 0 3年 5月华东地区 1 38个台站实况资料与其预报结果 ,评价了该模式系统对华东地区降水的预报结果 ,分析了三维变分同化对MM5数值预报结果的可能影响。结果表明 ,GRAPES三维变分同化方案是比较合理的 ,同化后模式对华东大部分地区的降水 2 4h预报比没有使用同化的总体情况要好 ;同样 ,同化后模式对华东大部分地区的晴雨预报准确率较高。

台风登陆前后异常变化的研究进展

国家重点基础研究发展计划(973计划)项目——"台风登陆前后异常变化及机理研究"经过5年(2009—2013年)的研究完成研究任务。项目系统性地开展了16个台风的外场观测试验,在浅水区的海气拖曳系数、边界层高度变化等方面获得新的观测结果;发展了针对登陆台风的多源资料融合方法,例如台风雷达风场反演和同化技术取得进展;揭示了不同尺度系统活动导致台风路径突变、登陆台风复苏、双眼壁的形成等的物理机制;改进了涡旋初始化和积云对流参数化技术,提出了新的云辐射参数化方案,建立了台风海-陆-气耦合模式,台风数值预报关键技术的研发取得明显进展,文中介绍该项目所取得的代表性成果,对台风登陆前后异常变化的科学问题及研究进展进行综述。

气象条件对上海世博会期间空气质量影响

观测资料显示,2010年世博会期间上海的空气质量为2001年以来同期最优。利用近10年上海近地面气象观测数据、美国环境预报中心NCEP/NCAR再分析资料和中国气象局国家气候中心的环流指数监测数据,分析了有利于空气污染扩散的近地面气象条件及大气环流特征,及其对上海世博会期间空气质量的影响。结果表明:2010年世博会期间,上海近地面东风明显偏多且偏大,近地层接地逆温明显少于往年,降水量和降水日数也较常年明显偏多,综合气象条件有利于空气质量的提高。西太平洋副热带高压较常年异常偏大、偏强、偏西,影响上海地区的夏季风更多源自西太平洋副热带高压南侧的偏东气流输送,这为上述区域的东风活跃创造了条件。尽管上海世博会期间的空气质量联防联控措施使得污染排放低于常年,但气象条件不利时,大气环流的输送扩散仍导致了上海世博会期间上海的3次污染事件,这说明气象条件是上海世博会期间空气质量优良的主要影响原因之一。

人体热量平衡模型及其在人体舒适度预报中的应用

人对外界冷热的调节和舒适感 ,不能根据气温或其他单一的气象要素来评价。要真正全面表述环境对人体的影响必须运用人体热量平衡模型 ,人体热量平衡模型全面考虑了所有相关的气象要素、行为参数 (活动和服装 )和人体参数。运用上海有限域数值天气预报和热量平衡模型计算了体感温度 ,以衡量人体在环境中的热舒适状况。

赴美国参加世界气象组织(WMO)Ⅳ区协飓风预报预警研讨会总结

1概况2019年4月28日至至5月10日,世界气象组织(WMO)Ⅳ区协飓风预报预警研讨会在位于弗罗里达的美国国家飓风中心(NHC:National Hurricane Center)举行。此次会议邀请了多位国际知名的飓风/台风专家进行报告和研讨交流,并由WMO成员国提名飓风/台风研究和业务专家参加,共同探讨飓风/热带气旋预报的业务技术和服务难点问题。

新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统

依托国家重点基础研究(973)计划项目"上层海洋对台风的响应和调制机理研究",中国气象局上海台风研究所联合国家海洋局的相关单位,通过实施近海台风的外场观测科学试验、加强台风边界层(特别是海气相互作用)物理过程诊断分析及参数化方案等的研究,建立并改进了台风强度预报的海-气-浪耦合预报模式系统,并在此基础上发展了台风强度的集合预报技术,在历史典型台风个例和2016—2017年台汛期的业务化测试中表现出良好的预报性能。

热带气旋“南川”在2010年三个热带气旋异常路径中作用的数值模拟研究

2010年历史上罕见地有了第6号强热带风暴"狮子山"、第7号强台风"圆规"和第8号热带低压"南川"在40 h内相继生成,且之后移动路径异常。通过对国内外六个业务数值模式对这3个热带气旋路径预报能力进行分析,发现尽管业务模式对热带气旋路径大致趋势具备一定的预报能力,但对于转向点、登陆点的预报仍与实况有较大差距。通过数值模拟试验发现,预报难点在于模式对作为3个热带气旋间连接纽带的"南川"与"狮子山"、"圆规"之间的相互作用的描述。结合环境场特点及双台风相互作用的概念模型,分析发现"南川"与"狮子山"可能存在直接相互作用,而与"圆规"可能发生了半直接相互作用。进一步利用中国气象局上海台风研究所近年来发展的GRAPES-TCM台风模式进行了以"南川"为核心的敏感性数值试验,初步证明了这3个热带气旋相互作用的存在,并提出了"南川"对"狮子山"和"圆规"路径产生影响的物理机制。

联合作战模式下的信息过滤方法

信息化作战是当前主要作战方式之一,面向弱连接、高实时和资源受限的战场边缘网络环境,以信息化技术为主导建立陆军、海军和空军各兵种间可靠的和互连互通的协同作战模式成为联合作战研究热点。基于信息文本的虚词特征,提出了一种联合作战模式下的信息过滤方法,通过模拟各军兵种在云-边-端协同模式下的信息过滤,既降低了作战资源占用率又保障了作战信息文本的高实时与唯一性。

基于Keepalived软件的即时通信高可用设计

为了实现即时通信软件在主备集群环境出现断电、网络断网或者主服务器故障情况下的高可用,从架构设计、数据逻辑处理和协同交互方式3个方面提出了一种基于主备集群监控软件Kee‑palived的即时通信集群解决方案。基于Keepalived软件工作原理,在2台相同的服务器上检测服务器的运行状态,并监控软件本身的运行状态,在软件故障或服务器宕机等情况下及时进行主备服务器切换,并根据内部技术协议进行数据同步,从而实现即时通信软件高可用。最后,通过试验分析验证了设计方案的有效性。

台湾岛附近海洋对0908号台风“莫拉克”的响应特征

在模拟2009年登陆我国东部沿海的台风"莫拉克"的基础上,利用AVHRR/AMSR和SODA再分析数据和模拟结果,初步评估了GRAPES-ECOM海-气耦合模式(上海台风研究所基于GRAPES-TCM区域台风模式和ECOM海洋模式开发而成)模拟台风期间海洋响应的能力,并分析了台风期间台湾岛周围海域的海温、上升流、中尺度冷涡等的变化特点。分析结果表明,GRAPES-ECOM耦合模式较好地模拟了表层海温对台风的响应,与深水海洋响应比较,揭示了近海对台风响应的一些新特征:(1)在台湾以东海域,台风活动改变了黑潮海域海水的垂直运动,诱导黑潮南部沿岸上升流,而北部先于台风存在的上升流减弱,导致不同水深海温的最大降温位置都出现在路径左侧,与深海偏向路径右侧不同;(2)位于台湾岛东北面的彭佳屿冷涡因其形成与大陆架和黑潮有关,当台风在台湾以东洋面活动时,冷涡位于台风右前方,黑潮表层海水辐合流向大陆架,冷涡中心温度上升,强度减弱,当台风转折北上,冷涡位于台风东南侧,表层海水辐散,加强底层冷水上涌,从而增强了该冷涡的强度;(3)台风不仅加深了台湾海峡的混合层深度,还使得海水的垂直热力结构改变,并使整层海温趋于一致。

基于机器学习的PM2.5短期浓度动态预报模型

针对目前现有的PM2.5模式预报系统的预报值偏离实际浓度较大的问题,从上海市浦东气象局获得2015年2月至7月的PM2.5实况观测浓度、PM2.5模式预报(WRF-Chem)浓度和5个主要气象因子的模式预报数据资料,联合应用支持向量机(SVM)和粒子群优化(PSO)算法建立滚动预报模型,对PM2.5未来24小时浓度进行预报,同时对未来一天的昼、夜均值及日均值浓度进行预报,并与径向基函数神经网络(RBFNN)、多元线性回归法(MLR)、模式预报(WRF-Chem)作对比。实验结果表明,相比其他预报方法,所提出的SVM模型较大提高了PM2.5未来1小时浓度预报精度,这与此前的研究结论相符;所提模型能对PM2.5未来24小时浓度进行较好的预报,能对未来一天的昼均值、夜均值及日均值进行有效预报,并且对未来12小时的逐时浓度及未来一天的夜均值浓度的预报准确度较高。