中尺度数值预报模式(MM5)在海面风场预报中的应用

本文简要介绍了在工作站上运行有限区域海面风场数值预报业务化系统的情况。该系统以MM5V3作为主要框架,选定了积云对流和边界层参数化方案,准备了三种侧边界方案,以确保有限区域海面风场数值预报业务化的运行。半年多的准业务运行表明,系统运行稳定,海面风场预报效果较好,除能直接给有关业务单位参考外,还提供给有关海洋数值预报模式使用。

中尺度数值模式MM5的四维变分资料同化系统

应用伴随方法求解以数值预报方程作为约束条件的四维变分资料同化方案 ,关键问题是如何构造伴随模式。以中尺度数值模式 MM5为例 ,讨论了如何用伴随码技术建立 MM5伴随模式 ,以及伴随模式系统中权重、尺度因子的选取 ;最后对 MM5伴随模式系统进行了梯度检验 ,并利用实际资料进行四维变分资料同化试验。试验表明该系统有较强的同化能力 ,能够提高 MM5降水预报的准确性。

中尺度数值天气预报模式MM5分布式并行计算

中尺度数值预报模式是进行中尺度天气预报的有效手段。中尺度模式MM5是国际上应用最广泛的中尺度预报模式之一。数值天气预报的巨大计算量和实效性要求必须通过高性能分布式并行计算来实现。分析了MM5串行算法的特点,研究了其并行算法的实现,讨论了算法的一些改进,给出了MM5模式在分布式并行巨型计算机上的测试结果。

中尺度数值模式MM5V2评介

由于中尺度数值模式 MM5 V2本身的进步和目前能提供给中尺度数值模式的资料越来越多 ,使中尺度数值模式系统在灾害性天气的预报方面成为一个重要的手段。从 MM5 V2的两大部分 ,模式初始化和预报模式出发 ,全面分析和总结中尺度数值模式的特点 ,并对中尺度数值模式未来发展做一些有益的探讨。

新一代Penn State／NCAR中尺度数值模式MM5

新一代ＰｅｎｎＳｔａｔｅ／ＮＣＡＲ中尺度数值模式ＭＭ５王鹏云（中国气象科学研究院）美国宾州大学（ＰｅｎｎＳｔａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）和国家大气研究中心（ＮＣＡＲ），从七十年代中期起研制的ＰｅｎｎＳｔａｔｅ／ＮＣＡＲ中尺度数值模式ＭＭ４（早期为ＭＭ...

网格技术在中尺度数值天气预报MM5模式中的应用

以中尺度数值天气预报MM5在网格环境下运行为例,分析了基于网格计算的应用系统在资源共享方面的应用.介绍了中尺度数值预报模式的差分近似算法,并以基于网格计算的中尺度数值天气预报MM5为例,给出了在网格环境下的实验流程和结果.实验表明,使用Globus技术使得原本只能在集群或小型机上运行的科学计算程序能够在普通PC上运行起来,并且随着加入网格机器的增多,可以提高运行速度和吞吐量.

中尺度数值模式(MM5V3)在沈阳区域气象中心的试用

简单介绍了沈阳区域气象中心在微机上调试和试用中尺度数值模式 MM5 V3的情况 ,MM5 V3在前、后处理上使用 Fortran 90编程 ,与 MM5 V2有一定差别。利用T1 0 6 L1 9资料和常规探空报形成经、纬网格的初值预处理场和侧边界 ,代入模式前处理系统中。模式运行完毕后 ,预报产品直接进入 MICAPS、Vis5 d、Grads系统 ,进行图形显示。在 2 0 0 0年汛期试用中发现 ,MM5 V3对东北地区的强降水过程有一定的预报能力。预报评分表明 ,MM5 V3的降水预报结果和 MM5 V2互有优劣 ,总体来看 ,MM5 V3的预报质量略高于 MM5

基于中尺度模式MM5下的海洋蒸发波导预报研究

蒸发波导是发生在海气边界层的一种异常折射现象,由于其分布范围广、发生概率大,被认为是对海上电子设备影响最为显著的波导类型,成为各国海军竞相研究的焦点。然而由于其形成机制复杂,且在近岸沿海地区由于海陆分布不均,以及海岸地形和海陆风等因素的作用,会造成蒸发波导的近岸效应,这种效应会影响蒸发波导高度诊断的准确率。目前国内外蒸发波导诊断模式有P-J模式、MGB模式、NPS模式、Babin模式等,但其基本原理都是依赖Monin-Obukhov相似理论,只是用于确定近地层通量和特征尺度的方法不同,且仅适用于定常和水平均匀的开阔海域,并没有考虑到蒸发波导的近岸效应。针对这一问题,文中在Babin模式的基础上引入张强、胡隐樵的通量廓线关系(非线性修正因子αv)与阵性风速wg,从而将蒸发波导诊断模式的适用范围扩展到近岸沿海地区和甚低风速条件下。此外在中尺度模式MM5的基础上,耦合改进的Babin模式,发展建立了一个海洋蒸发波导高度预报模式,并对预报模式进行数值模拟,利用2002年5月25—26日福建平潭岛的海上大气实测数据与雷达探测结果对预报模式输出结果进行了验证。验证结果表明:在0—48小时内模式输出值与实测值拟和较好且变化规律一致,预报蒸发波导高度平均误差为0.193;且蒸发波导高度预报结果与雷达实际探测结果一致。

中尺度模式MM5在山西预报业务中的应用

介绍了山西省气象台在微机上调试和试用中尺度数值模式MM5V3的情况,包括模式的特点,运行状况,以及对2002年汛期降水个例的预报检验,并对6月和9月的降水预报分量级评分,分析模式预报优劣。

0505号台风的数值模拟和中尺度结构分析

采用MM5中尺度数值模式,以NCEP再分析资料作为初始场和侧边界,对0505号台风“海棠”登陆过程进行数值模拟,结果表明模式能很好的模拟出台风路径和暴雨落区,并利用模式输出的高分辨率结果对台风“海棠”的中尺度结构演变特征进行了初步分析。

第五代PSU/NCAR中尺度模式系统(MM5)介绍V:预报模式(MM5模块)

文章对MM 5预报模块的结构 ,原理及主要功能作了较为详尽的介绍。为了考察模式对暴雨过程的预报能力 ,以 1996年 8月河北特大暴雨为例进行数值试验。试验结果表明 :MM 5模式可以正确地模拟这次大暴雨的直接影响系统及其环流背景形势的演变和发展 ,其暴雨中心的强度和落区与实际比较接近。

“96·8”特大暴雨和中尺度系统发展结构的非静力数值模拟

1996年 8月 3～ 5日 (“96· 8”) ,中国河南、山西、河北等省发生了一次特大暴雨过程 ,造成了严重洪涝灾害。文中的天气分析指出 ,稳定的大型鞍形场和北移台风 (登陆后减弱为低压 )与其东侧副热带高压的相互作用是“96· 8”特大暴雨发生的大、中尺度环流条件 ;而中尺度低压及其特有的动力热力结构与该暴雨过程直接相关。对该过程采用非静力中尺度数值模式 (MM5)进行了数值模拟研究。模拟结果分析发现 ,非静力 (MM5)的全物理过程模拟基本上可再现大尺度和中 -α尺度天气系统的发生、发展和演变。采用二重网格双向嵌套技术的细网格模拟结果揭示 ,低压的动力场和热力场之间具有一种强耦合机制 ,即发展的低压具有气旋性涡柱的暖心高湿结构 ,在涡柱低空是湿对流不稳定和负湿位涡结构 ;强垂直上升运动与高空强辐散和低空强辐合以及对流云团的发展互耦 ;与低压相伴的强南风急流不仅是低压和对流云团发展与维持的互伴互耦条件 ,而且也是“96· 8”特大暴雨的水汽源和热能输送带。降水模拟结果分析表明 ,尽管某些降水中心对粗网格偏小 ,对细网格偏大 ,但雨带和雨强分布与观测结果基本一致。

河南一次强降水过程云和降水结构的中尺度数值模拟

用中尺度数值模式(MM5v3.7)模拟了2005年6月25—26日河南一次强降水天气过程。模式计算的整层积分所有水凝物总含水量、模拟的雷达回波特征、24小时雨量分布、强降水阶段雨量时变特征与实况对比均具有比较好的模拟能力,在此基础上利用模式输出的资料分析了强降水形成的湿热力动力条件、降水区不同位置不稳定指数以及强降水区各种水凝物随时间的变化,并用Reisner霰方案计算出的雪、霰、冰晶、雨水、云水比含量资料,对比分析了降水初生和显著增强两个阶段云中的微物理结构特征的差异。

用MM5模式Reisner霰方案对华南暴雨的数值模拟

利用MM 5中尺度数值模式对 1998年 6月 8～ 9日华南暴雨进行了模拟 ,用Reisner霰方案模拟了可分辨尺度降水 ,详细分析了暴雨的微物理过程。结果表明 ,Reisner霰方案对华南暴雨具有较好的模拟能力。在降水最大时段 ,霰和云水是形成雨水的主要来源 。

一种融合卫星反演水汽资料的方法在中尺度数值模式中的应用和数值试验个例

本文探讨了一种将卫星反演的水汽资料计入 MM5中尺度模式的方法 ,并对长江流域暴雨实例进行了模拟试验。在工作中 ,分别比较了将 T6 3同化资料、常规探测资料及卫星与常规资料融合的水汽初场加入到模式 ,做几种不同初场的 12小时降水预报 (每 6小时输出结果一次 ) ,经比较其结果表明 :卫星与常规资料融合后的数值模拟预报 ,一般比单独用 T6 3及常规探测资料作初值进行预报效果要好 。

中尺度数值模拟中的边界层多尺度湍流参数化方案

该文在多尺度湍流理论的研究成果基础上 ,将边界层湍流风谱与平均量的梯度相联系 ,建立了边界层多尺度湍流参数化子模式 ,之后放入MM5模式中进行了个例模拟研究 ,并与MM5模式附带的MRF边界层参数化、Blackadar高分辨率边界层参数化的模拟结果进行比较和分析。结果表明 ,多尺度湍流理论能够反映出实际大气边界层中热量垂直输送的规律 ,将其用于中尺度数值预报模式的边界层物理过程参数化是可行的 ;多尺度湍流参数化在地表层和边界层内各个层次上都着重考虑含能量最大的涡的作用以及水平热力不均匀性的影响 ,因此在地形和下垫面比较复杂的区域 。

MM5模式中不同对流参数化方案的数值模拟

MM5模式中有多种积云参数化方案可供选择,不同参数化方案及分辨率对降水预报有很大影响。本文利用4种积云参数化方案(GR,KF,BM,AK)对辽东半岛一次大暴雨过程进行试验,结果表明,不同的参数化方案,对强降水落点及强度的模拟,结果差别较大。模拟较好的是GR方案,最差的是AK方案;4种积云对流参数化方案模拟的海平面气压场差别较大,其中GR方案模拟出造成2005年第5号台风暴雨的高低压系统和中尺度气旋;粗网格采用一定的积云对流参数化后,可在一定程度再现一些中尺度特征;4种方案由于闭合假设不同,模拟的云物理特征存在很大差别,这种差别对各种天气要素的准确预报会产生一定的影响。

基于机群系统的中尺度大气数值模型计算系统

气象预报是高性能计算的重要应用领域，要用处理能力很强的并行计算机系统才能实现。对于地市级气象部门来说，由于资金的限制，使用超级并行计算机进行气象计算是很不实际的。本文将并行机群技术与目前国际上流行的中尺度气象模型MM5相结合，实现了基于机群系统的中尺度大气数值模型计算系统，为进行中小尺度气象计算的地市气象部门提供了一种经济、可靠的计算方式。

中尺度对流雨带飞机观测资料分析和数值模拟研究

本文使用MM5中尺度数值模式,采用不同分辨率(90、45、30和15km)相同的Reisner混合相微物理显示方案,及Betts-Miller和Grell的对流参数化方案,对2003年7月8日吉林省境内中尺度对流雨带天气过程进行了数值模拟试验。结果表明:不同尺度的天气系统,需要不同分辨率、不同参数化方案的中尺度模式进行模拟,提高模式的分辨率可以增强对含有对流的中小尺度天气系统的模拟和预报能力;模式的水平分辨率和对流参数化方案对模拟强降水中心有重要影响;当MM5模式分辨率提高时,模拟的细化给降水分布、降水强度带来一些改进,但主要雨区内也出现了一些虚假预报中心水平扩散;低层正涡度区,高层负涡度区的配合,对低层辐合上升运动有利、能促进对流发展;从散度场的分布特征看,低层850hPa的水平辐合区域强弱与降水的大小有密切关系,强水平辐合区与强降水区有很好的对应关系。因此,在MM5模式业务化时应该根据天气特点来选择模式分辨率和对流参数化方案,以使模拟结果更接近实况。