海面风场数值诊断模式

从所周知，作为一个供船舶使用的业务化海浪数值预报模式，还必须有一个与其匹配的风场模式，风场的提供有两种方式，一种方法是直接建立配套的数值预报系统和大气模式，但这对航行中的船舶来说，要做到这一点是非常困难的，另一种方法是直接到用船舶可以接收到的国内外部分数值预报产品，在这些产品的基础上，再开发一个大气边界层数值诊断模式，供海浪数值预报使用，事实证明，这种方法经济、快速、方便，且有较高的准确度，根据各气象预报台多年的预报经验，及比较国内外各类数值预报产品的预报准确率和使用效果。以日本气象厅（JMA）发布的24、48、72地面气压场形势预报比较准确可靠，同时也覆盖西北太平洋海域，因此，我们先用该实况气压场及预报气压场为基础，利用大气边界层数值诊断模式提供业务化的风场。

大型浅水湖泊高时空分辨率风场特征数值模拟研究:以巢湖为例

【目的】大型浅水湖泊的风场是影响湖泊流场、水体富营养化和藻华运移聚集规律的关键因素之一,仅依托气象站点的观测数据难以有效捕捉湖面风场在空间和时间上的快速变化。为精细刻画湖泊高频变化风场,辨识其时空变化特征,【方法】以巢湖为研究对象,综合利用气象观测数据、全球再分析数据集和地理静态数据,通过中尺度天气预报模式和地理空间分析技术,模拟分析巢湖地区2019年高时空分辨率的风场变化过程。【结果】结果显示:巢湖区域风速由东向西、由南向北、由湖面向陆面逐渐减弱;湖面主导风向为东风和偏东风,主导风速为二级至四级,湖面平均风速在11月最大,12月次之,5月最小,不同季节湖面平均风速由大到小依次为冬季、秋季、夏季和春季。【结论】结果表明:巢湖在白天(夜晚)出现冷(暖)湖效应,其风场在早上6时和夜晚23时出现陆风和湖风转换;西半湖受湖陆风和城市热岛影响显著,在夏季会出现明显的环湖湖风锋,其湖风锋穿透内陆距离约4.7~9 km;东半湖受山谷风影响显著,在东南部山脉以东湖区易形成低风速区,在湖口附近受狭管效应易形成高风速区。通过研究成果可进一步认知巢湖区域风场特征,为巢湖水生态环境治理提供技术支撑。

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。

一个台风海面风场的数值模式及其后报检验

本文建立了一个用于台风海面风场后报的数值模式，并给出了用于实际台风海面风场后报时求解上述模式的全过程，首先根据边界层风速垂直分布特点，对贴地面摩擦应力使用平均风进行参数化，进而导出边界层平均风动力学方程，对上述动力学方程积分到一准稳态，得到边界层平均风分布；再使用Ｍｏｎｉｎ－Ｏｂｋｈｏｖ相似理论，将平均风换算到１０ｍ高度，从而得到１０ｍ高度风场．对３个台风过程，给出了１０ｍ高度风场和浪场的数值后报结果．海浪同实测的结果比较表明，该风场模式的结果在实测点的后报风与实测风较一致，两者相关系数为０．９５左右，台风影响测点时，极值误差均在２ｍ／ｓ以内，平均误差范围约１０％；后报风向与实测风向的平均绝对值误差为２０°，将该后报风场模式用于海浪数值后报也得到了满意的结果，后报波高与实测波高的相关系数约为０．９５，最大有效波高和跨零周期的实测值与后报值相差符合得很好．这些结果均表明本文提出的风场模式是合理的，并且适用于强海况的数值计算．

初始化方案对有限区域海面风场数值预报模式的影响

在一个已应用于海洋要素预报的有限区域海面风场预报模式的基础上，以渤海海域为实验海区，研究初始化方案对有限区域海面风场数值预报模式的影响。对“未采用初始化”与“采用初始化”方法进行了预报实验比较，结果表明，初始化方法对有限区域海面风场模式作用明显，尤其是海面风场的开始阶段，主要体现在海风与陆风预报能力的差异上．

海面风场的数值预报业务模式

海面风场的业务数值预报，经过六年的运行和不断改进，目前已建立了包括资料处理、客观分析、大气模式和边界展模式在内的数值预报业务化系统，它能提供１５°～４５°Ｎ、１ｈ５°～１４１°Ｅ海域内１°×１°经纬网格点上的７２小时的预报风场，该风场除为日常业务预报提供参考外，还为海浪和海冰业务模式提供强迫场。本文主要介绍大气模式和边界层模式的概况以及系统的运行结果。

中尺度区域模式层顶高度对高空风场数值模拟的影响分析

本文基于中尺度区域模式WRF,开展模式层顶高度变化对高空气象要素,特别是高空风场数值模拟影响的研究。通过设计模式顶高45、5 hPa两个试验,同化来源于NOAA-15、NOAA-18、NOAA-19和METOP-2的AMSU-A辐射计高通道数据,表明提高模式层顶能够使卫星更多的高通道样本数量进入同化系统,达到减小背景场误差,同时减小高于层顶通道辐射能量对低层通道影响的目的,一定程度上改进了同化效果,从而改善高空气象要素,特别是风场的模拟效果,与观测值的均方根误差减小了约0.4~0.5 m·s^(-1)。

渤海海面风场的一种动力诊断方法

给出一种动力诊断获取渤海海面风场的简便方法 .首先建立一个简单的水平二维地面风场诊断模式 ,根据由微机支持的数字化仪输入的地面格点气压场 ,诊断出地面风场 ;然后利用渤海沿岸和岛屿海洋观测站 (含石油平台站 )实测风资料 ,运用简单的资料同化方法 (张驰逼近方法 )对诊断风场进行调整 ,从而得到渤海海面风场 .结果表明 ,此方法简便有效 .

中尺度模式对冬季兰州市低空风场和温度场的数值模拟

利用美国ＮＣＡＲ新一代中尺度模式ＭＭ５Ｖ３， 对山谷城市兰州冬季风场和温度场进行了数值模拟研究， 模拟结果与现有理论及观测事实基本一致， 表明ＭＭ５Ｖ３中尺度模式可用于研究山谷城市的大气边界层情况， 模式能够较好地模拟山谷城市冬季边界层的风场和温度场特征。模拟结果分析表明， 位于河谷盆地内的兰州， 冬季近地面风场是山谷风环流和城市热岛环流共同作用的结果， 冬季夜间地面流场辐合明显， 低空盛行东风， 夜间距地３００ ｍ左右， 风向转变为偏西风， 白天风向转变高度高于夜间， 大约在５００ ｍ以上； 冬季温度场逆温特征明显。

卫星云迹风资料对中尺度数值模式初始风场改进试验

应用GMS-5静止气象卫星云图导出的风场产品—云迹风资料对中尺度η坐标有限区域数值模式(REM)的初始风场进行改进处理,模拟了2001年7月27—28日、28—29日的降水过程,并且与没有云迹风改进的数值模拟的降水结果进行对比分析。研究结果表明,卫星云图导出的云迹风场资料同化到数值模式,从而改善因测站稀疏造成的中小尺度系统漏报的不足,提高降水的预报精度。

海面风场数值预报的历史和现状

本文简要介绍了国家海洋环境预报中心海面风场数值预报的历史和现状。

基于数值模式的风场时空变化特征的统计分析

统计分析风场时空变化的特征,掌握其变化规律,可以提高风场预报的准确性。利用WRF模式对大气状态进行模拟,优化配置物理过程参数化方案,采用多层嵌套、双向反馈。以2h为时间间隔的风场状态变化作为统计的风差样本,重点关注超过规定阈值大小的显著风差样本的分布,将风差样本标注在地图上,制作显著风差样本图。统计了显著风差样本数量在一天中的累积分布、风差样本的大小在垂直方向的分布,以及风场状态在各个高度层之间的差别。选择银川河东机场区域作为WRF模拟区域,对该区域一年的风差样本进行统计分析。结果表明:复杂地形条件下,不同区域风场变化的剧烈程度有很大的差别,但由同一因素引起的显著风差样本的变化趋势是一致的;风场时空变化的剧烈程度随着高度的增加而减弱。

利用中尺度模式与诊断风场模型进行风电功率预报

风电往往与常规电源不同,具有很大的间歇性、随机性和不可控性,大容量的风电接入电网将会对电力系统安全、稳定运行带来严峻挑战。对风电场的风力进行短期预报,是解决这一问题的有效途径。本文利用中尺度模式与诊断风场模型进行风电场输出功率预报。通过模拟发现,逐时风速预报效果较好,可以反应出风速的变化、大小及趋势。模拟与实况一致性和相关性较好,可以满足风电场风电功率预报的服务要求。

海面风场的数值模拟与反演的研究进展

简要回顾了目前国内外除常规方法外获得海面风场的2类主要方法,从这2类方法的研究进展中可以看到目前海面风场数值模拟和反演的发展状况。用数值模拟获得海面风场的方法因其对数值模式和环境的依赖较大,有其局限性;而通过散射计反演获得海面风场的方法,因其众多的优越性,成为近年来研究和业务应用中获得海面风场的主要方法。

台湾海峡海面风场数值计算

一、引言众所周知,海—气相互作用错综复杂,使得海上风的理论计算遇到了许多困难。至今,海上风的估计多半是应用经验统计的方法,即根据气压形势场计算地转风或梯度风,再作有关海面摩擦和大气稳定度的订正。但这种估计误差较大。日益深入开展的数值天气预报与近地面层大气研究为理论上建立数值模式计算与预报海上风场提供了条件。Blachadar(1965)和Cardone(1969)在总结前人研究成果的基础上,先后建立了大气边界层数值模式。国内外学者均曾利用该数值模式进行过海上风场的计算。

复杂地形地表风场诊断模式的改进及在湖北省的应用

本文结合湖北省梅雨期环流和地形的实际情况,对Mass-Dempsey一层中尺度模式作了改进,通过若干实例的数值试验和对比分析,说明改进后的模式对该地地表流场有较强的诊断能力,也可以为当地降水预报提供参考依据。

变分调整的海面风场数值模式

精确地给出协调的海面风场是正确模拟出海浪等海洋环境要素场的前提条件,特别在强海况的情况下尤其如此。本文给出了利用边界层动力学模式进行变分调整方法确定海面逐时风场的全过程。

一种基于诊断风场模式的烟幕浓度估算方法

该文通过对大气输运与扩散过程的分析 ,探讨了诊断风场模式在计算烟幕施放区域风场中的应用 ,分析了烟源在大气作用下的弥散特性 ,提出了烟幕弥散的仿真模型。通过该模式与高斯模式的对比分析表明 ,该模型具有原理准确、结构简单、可操作性强等优点。该模型可以作为烟幕浓度的估算依据。

海面风场两层诊断模式试验初步结果

一、引言海面风的计算和预报日益重要,不仅涉及海事安全,而且是波浪数值预报的必要前提。波浪的有效波高和海面风速之间存在着极为密切的关系,这点从理论上和观测事实中均已得到证实。因此,波浪的计算和预报,在很大程度上依赖于海面风场的计算和预报精度。大气边界层内风的结构问题,自莫宁和奥布霍夫(1954)发表相似理论以来。

热带气旋风场的一种数值计算模式

利用动力学方程组，并对其中垂直梯度项和垂直扩散项进行了参数化处理。利用每日４次的地面天气图资料和台风年鉴中台风中心位置资料，采用数值计算方法对热带气旋及其环境场进行数值计算模拟。计算结果表明，用本模式得到的热带气旋风场及其周围的环境风场比利用公式法得到的风场更为合理。