一个统计低云方案及其在大气环流模式中应用初探

文中利用湍流耗散特征时间尺度和湍流垂直扩散系数对湍流二阶距进行参数化 ,将一个统计云方案与一阶湍流闭合方案进行耦合。基于数值试验 ,在不同的相对湿度、温度垂直梯度、以及湍流耗散特征时间尺度条件下 ,对该方案云量模拟能力的分析 ,发现该统计云方案对其采用的参数及湍流耗散特征时间尺度敏感。基于该数值模拟分析 ,修改了该统计云方案 ,并结合其他边界层积云参数化方案 ,给出了一个基于统计的低云参数化方案。将其初步应用于NCARCCM 3后发现 :该方案可以显著增强CCM 3对副热带低云的模拟能力 ,可以合理地模拟出大洋东部大陆西岸冷海域低云量大值中心 ,显示出该方案对于改进大气环流模式低云参数化具有潜在的应用前景。

GRAPES全球模式云方案的诊断研究

在对GRAPES全球预报系统(GRAPES_GFS)云预报性能进行诊断评估的基础上,对凝结(华)和蒸发等物理过程及对流卷出对云的影响过程进行改进和优化,旨在提高GRAPES_GFS云量及其特征量和降水的预报精度。通过研究GRAPES全球模式、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国环境预报中心(NCEP)全球模式中3种云方案原理上的区别和联系,并将GRAPES_GFS预报结果与ECMWF第5代全球再分析资料(ERA5)做对比,分析云方案改进前后云量、云含水量、柱含水量等云宏观、微观物理量,降水量、向外长波辐射等基本物理量以及物理过程对温度和湿度的反馈倾向的预报性能,在此基础上对GRAPES_GFS原云方案进行改进。结果显示,云方案改进后,GRAPES_GFS在热带地区液水预报增大,云系和水成物垂直分布更合理;云量预报与ERA5预报结果更接近,特别是高云量预报的改进,使得热带向外长波辐射预报略有改进;低纬度地区日平均总降水量略有增大,特别是热带地区格点尺度降水增多较为明显,缓解了热带区域格点尺度降水预报偏小的现象。

基于PeOTN的云网融合方案研究及实践

研究运营商基于PeOTN技术的云网融合方案,针对目前云网融合实现方式,对比分析各种云接入技术方案。以某省运营商为例,从总体架构角度出发,总结当前PeOTN入云的技术难点,提出基于PeOTN的四种云网融合方案,针对PeOTN云网业务商用难点制定BSS/OSS开通流程并进行实践分享。

基于SD-WAN的多云接入方案研究

针对多云组网场景,分析用户多云接入需求,提出基于SD-WAN技术的多云纳管平台在多云接入需求下的应用能力和架构介绍,通过对比较SD-WAN技术与专线入云方式的优劣势,为用户提供统一的管理解决方案,减轻SD-WAN在多云接入需求下的部署和管理负担。并分析了SD-WAN与专线混合的多云接入场景。

SD-WAN多云聚合平台接入方案研究

对多云聚合平台的现状、用途、需求分析、基本功能、应用场景进行了详细描述,论述了SD-WAN相较于传统的专线多云接入方式现状的优势。分析了多种SD-WAN接入多云聚合平台的组网方案并提出SD-WAN与专线结合实现网络链路监控的多云接入方案,提出了SD-WAN入多云的网络质量监控作用、融合组网下SD-WAN对underlay专线的监控作用、融合传统专线入多云的网络架构拓扑设计、SD-WAN与传统专线入云的分段式接入方式,介绍了混合组网入云应用场景、综合优劣势,从融合组网的角度体现SD-WAN入多云的价值。

云计算方案分析研究

研究典型的云计算方案,理解各云计算方案的原理,进一步推动云计算的发展。在了解了云计算的发展趋势的基础上,介绍了云计算的概念、特点、服务模式和类型,比较分析了像亚马逊、谷歌和微软等典型的云计算厂商的云计算解决方案。在分析比较了各典型云计算方案的基础上,了解了各云计算方案的侧重点。不同厂商基于云计算提供的云计算解决方案的侧重点各不相同,针对具体的应用需求,提供相应的解决方案,这意味着云计算将有广泛的应用前景。

HLAFS显式云降水方案及其对暴雨和云的模拟(I)云降水显式方案

将三套显式云降水方案移植、耦合到国家气象中心业务有限区数值预报模式HLAFS中 ,显式云降水方案包括双参数暖云方案、简化混合相云方案和双参数混合相云方案 ,明显地改进了原模式预报系统的湿物理过程 ,特别是对云降水过程的模拟能力。详细介绍了这三套云降水方案的物理过程 。

HLAFS显式云降水方案及其对暴雨和云的模拟(II)暴雨和云的模拟

在HLAFS业务数值预报模式的动力框架下 ,利用文章 (I)所述的显式云降水方案 ,对一次暴雨过程和伴随着的云物理过程进行了模拟研究和分析。模拟结果表明 ,显式方案对降水落区和强降水中心位置的预报较原HLAFS的大尺度饱和凝结方案有明显改进。模式能合理地揭示出暴雨发生、发展过程中的云系演变规律和云物理过程。冰相过程对降水、中尺度热力和动力场有明显影响 ,特别是冰相过程有利于降水的早期的形成速率。与卫星TBB资料的对比分析表明 ,引进显式方案后 ,模式能较合理地模拟出云系的轮廓、位置、范围、强度、生消和移向 ,模式模拟出的云顶温度与卫星测量出的云顶温度较为一致。

北京一次短时局地大暴雨过程的特征及对云物理方案的敏感性数值模拟试验

云物理过程是云和降水形成的重要环节。本文针对2011年6月23日发生在北京地区的一次大暴雨过程进行了云降水与天气特征分析,并开展了WRF模式中10种不同云微物理方案对此次暴雨强度、落区和发生时间的敏感性数值模拟试验。研究结果表明,此次大暴雨是由多单体组织、合并形成深厚的中尺度对流系统,并具有明显的短时局地特征和有利的高低空、高低纬度大中尺度天气环流形势及强烈的水汽输送条件。暴雨强度、落区和发生时间的数值模拟结果对云物理方案非常敏感。不同云物理方案对累积降水量≥50 mm和≥100 mm的暴雨模拟的ETS评分显示,只有Thompson方案对此暴雨量级的评分均为正,其他方案的ETS评分均不理想,特别是对累积降水量≥100 mm的大暴雨模拟。在小时暴雨强度和发生时间方面,Thompson方案模拟效果也较好,其次是Lin方案和WSM6方案;对区域累积最大降水量和落区的模拟方面,Thompson方案和Morrison方案模拟的最大累积降水量更接近观测值,但在落区方面,一些具有完整云物理过程的单参数方案(Lin方案、WSM6方案)模拟效果较好,但模拟的最大降水量偏小。针对暖雨的双参数方案WDM6对区域平均降水模拟较好,但对暴雨极端降水模拟较差。对造成差异的原因分析表明,不同云物理方案的差异主要体现在雪和霰的参数化方面,由于采用的粒子谱分布、密度和末速度不同,导致云中粒子间的碰并和形成过程不同,大部分云物理方案模拟的霰含量高,雪含量低。这种云微物理过程的差异会导致云动力过程的反馈作用出现明显不同,但这种反馈作用的差异主要体现在降水粒子对上升气流的拖曳作用不同。尽管云中相变潜热过程对云动力过程具有很重要的影响,但不同云物理方案在相变潜热过程和温度廓线分布方面造成的差异并不明显。因此,云物理方案中考虑合理的粒子谱分布、形态和密度变化,有利于提高暴雨的模拟效果。

McICA云—辐射方案在国家气候中心全球气候模式中的应用与评估

本文将一种新的、可以灵活给出云的次网格结构的蒙特卡洛独立气柱近似(McICA)云—辐射方案应用于国家气候中心全球气候模式BCC_AGCM2.0.1中;由于此方案会引入一定的随机误差,本文对随机误差的特征和对所模拟的气候场的影响进行了分析和评估。结果表明,McICA随机误差引起的模拟扰动很小,随机误差对所模拟的各种气候变量影响也很小,全球平均值与作为参考的精确独立气柱近似(ICA)计算的差别都在0.01%量级,模拟结果的纬向分布、垂直分布和典型区域内的分布等气候特征都基本上与ICA一致。因此,在国家气候中心全球气候模式BCC_AGCM2.0.1中应用McICA云—辐射方案具有较高的可信度,模拟性能的提升仍然主要取决于模式物理过程、动力框架等方面,而不受随机误差的影响。考虑到McICA方案下云和辐射过程是各自独立的,云的结构调整和辐射模式的改进都更为简便,为模式在未来的进一步改进提供了很大便利和发展空间。

一个基于视场的AIRS云检测方案

利用GRAPES-3DVAR(全球\区域同化预报系统)对AIRS的6小时扫描视场进行云检测,在Goldbety等的AIRS云检测方案基础上,结合GRAPES系统和AIRS仪器特征,剔除受到云污染的视场,为AIRS资料在三维变分同化系统中的应用奠定基础。

显式云物理方案的研究进展

回顾了近年来显式云物理方案的研究进展。显式云方案主要有体积水方法和详细微物理方法(分档法)。体积水方法有单参数和双参数两种谱描述方法,根据模式预报变量和物理过程的不同,可以分为暖云方案、简单冰相方案和复杂冰相方案。详细的微物理方法由于预报变量繁多、计算量巨大而一般多应用于研究工作。不同的模式,有不同的显式云方案,并不是粒子分类越复杂模拟效果就越好,需要根据研究的重点、计算资源的许可选择使用不同的物理方案。物理过程参数化需要建立在理论和实验研究的基础上,因此应加强这方面的理论和实验研究,使物理参数化具有更坚实的物理基础。

GRAPES_Meso模式中两种双参数云微物理方案对冷云过程模拟的比较研究

基于GEAPES_Meso模式,分别利用Morrison方案和WDM6方案对2017年1月5—7日一次以层状云为占主导的云系中冷云过程进行模拟和对比分析,评估两种云微物理方案对本次冷云过程云微物理及云辐射过程演变的影响。结果表明:包含丰富暖云和冷云物理过程的Morrison双参数云微物理方案模拟效果优于WDM6方案。Morrison方案模拟的云水路径、云冰有效半径及云光学厚度均大于WDM6方案的模拟结果,而模拟云水有效半径小于WDM6的模拟结果。Morrison方案较WDM6方案对云水(云冰)有效半径、云光学厚度、云水路径及地表短波辐射的水平分布模拟结果更为准确。由于Morrison方案模拟云水有效半径大于WDM6方案,云冰有效半径小于WDM6方案,导致Morrison方案模拟的云水和雪混合比大于WDM6方案模拟结果,而雨水、云冰和霰的混合比则明显小于WDM6方案。相较于WDM6方案,Morrison方案模拟的地表短波辐射水平分布和量值一致性更接近于CERES卫星结果。两种方案中包含的不同微物理过程将影响潜热和感热过程,其中,Morrison方案模拟海平面温度和辐射通量小于WDM6方案,该差异在陆地区域更显著。

云解决方案测评指标体系研究

以GB/T 32399-2015《信息技术云计算参考架构》为依据,通过对云解决方案测评体系的研究,提出了云解决方案的测评框架及指标体系,重点介绍了资源层、服务层、访问层、用户层、运营支撑层、业务支撑层、安全层、集成层以及共同特性测评指标内容,并阐述了后续云解决方案测评工作的研究方向。

云桌面解决方案在机房管理中的应用探析

随着科技的发展,云计算技术也日臻成熟,其广泛应用给我国社会生活的各个方面带来了极大的便利。云桌面解决方案作为云计算的核心部分,在社会生产和生活中发挥着重大作用。学校机房作为学校的重要组成部分,其管理水平会对学校的正常运转产生重要影响。因此,必须加强机房管理工作,提高机房的安全性。在本论文中,笔者首先分析了学校机房管理中的问题及云桌面技术的优点,然后对云桌面解决方案在学校机房管理中的应用进行了探析。

云解决方案促进食品安全问题的透明化

随着消费者对食品安全丑闻的越来越敏感,Trace One对其电子协作平台进行了一次以云服务为基础的全面升级,从而为食品制造商、原料供应商和销售商提供了一个紧密合作的平台。通过这个平台,原料可以被轻松识别,还可以建立控制计划并解决法律争端,并能使配方的更改程序得到很大程度的简化。

面向高等教育信息化服务的云计算解决方案

结合国内高等教育信息化建设现状,提出了云计算应用的研究思路,形成了面向高等教育信息化服务的云计算解决方案。本方案包含3大云服务平台、6层体系结构、两大管理系统,分别从平台划分、技术架构、功能应用等方面进行了详细阐述,同时对云安全和云管理进行了探讨。本方案将云计算技术与高等教育信息化建设实际结合起来,具有重要的现实意义,也将带动高等教育云模式的创新。

GRAPES双参数云微物理方案的改进和云降水个例模拟研究:GRAPES_SCM对热带对流云个例的模拟研究

应用全球-区域同化预报系统单柱模式(GRAPES_SCM),对热带暖池国际云试验(TWP-ICE)个例进行数值模拟。通过和实际观测资料进行对比,诊断并改进了Liuma云微物理方案对热带对流云微物理特征的模拟能力。结果显示在GRAPES_SCM框架下,Lium a原方案和WSM6(WRF single moment)方案均能呈现出TWP-IC E期间热带云系的发展特征,并能够明显区分试验期间的季风活跃期和季风抑制期。活跃期Liuma原始方案和WSM6方案模拟的冰云组成结构差异显著,在Liuma原始方案所模拟的冰相水凝物分布中,存在冰雪含量过少、霰过多的现象。改进后的Lium a方案对程序中各微物理过程计算顺序进行了优化,改进后霰质量混合比明显减少,冰雪质量混合比明显增加,冰相水凝物分布较合理。

两类双参数云微物理方案对夏季强降水事件模拟能力的对比研究

运用中尺度WRF模式,分别采用Morrison(MOR)和Milbrandt-Yau(MY)双参数化云微物理方案,对2010年7月20—21日辽宁省的一次强降水过程进行模拟,通过对比分析两个方案所对应的地表累积降水量、降水强度、云中微物理量的模拟结果,评估两个双参数方案对强降水事件的模拟能力及主要微物理过程的差异。结果表明,在对雨带和强降水中心的位置上,MOR方案的模拟能力优于MY方案,但MY方案对强降水中心强度模拟能力则优于MOR方案;两方案对强降水宏观特征的模拟差异在一定程度上体现了它们在微物理具体方案上的差异,相比MY方案而言,MOR方案模拟降水发展期的垂直水汽通量高,使得雪晶的凝华增长、碰连增长增强,从而导致MOR方案的冰晶含量低,雪晶含量高,通过雪晶的凇附作用形成的霰含量也比MY方案高,霰的凇附增长消耗了大量过冷水,使冷云中云滴(过冷水)含量减少; MOR方案模拟得到的600 hPa到地表的雨滴直径均为1 mm,与实际雨滴直径的观测值不符,需要未来进一步开展研究,对原方案进行优化。

WSM6云微物理方案对华北地区一次降雪预报偏强的原因分析

国家气象中心GRAPES区域业务模式对2019年11月29—30日在华北地区降雪过程的预报出现显著高估现象,针对该模式中采用的WSM6云微物理方案进行了深入分析,并与Liu-Ma云微物理方案以及ERA5再分析数据进行比较,探究其可能存在的原因。主要结论如下:冰晶和雪的沉降是WSM6方案在本次地面降雪形成的最主要贡献,Liu-Ma方案则是以大粒子雪和霰的沉降为主,冰晶产生的贡献较少。WSM6方案严重低估了大气中的液态水含量,冰相粒子构成中以冰晶含量为最多,雪含量次之,这些特征都与ERA5资料和Liu-Ma方案有显著的不同,后两者具有较好的一致性。与Liu-Ma方案相比,WSM6方案在模式低层冰晶含量更高、冰晶平均落速更大,二者共同作用使冰晶沉降在本次降水形成中具有重要贡献;WSM6方案中雪的平均落速大于Liu-Ma方案,这是其雪的柱积分总量小而雪的沉降降水多于Liu-Ma方案的直接原因。在WSM6方案中冰晶的凝华/升华过程在冰相微物理过程中占据主导地位,致使雪和霰的凝华过程以及云水凝结过程都明显不足,这是该方案冰晶偏多、雪偏少、液水明显偏少的主要原因。针对冰晶凝华/升华过程(SVI)的敏感性试验发现,SVI转化率与地面降水呈正相关关系、与液水柱积分总量呈“跷跷板”关系,当降低SVI的转化率,地面降雪将显著减少,而柱积分液水总量则会明显增多。