藉物理耗散技术改进强降水数值模拟的初步研究

利用PSU/NCAR非静力中尺度模式MM5V3,对影响我国北方一次非汛期突发性强降水过程实例,进行了三重嵌套模式区域采用若干不同降水方案(特别是采用显式微物理方案与积云对流参数化方案若干组合)的对比试验,在揭示物理耗散技术正是通过将模式水平扩散方案纠正到符合热力学第二定律的约束而使该中尺度模式的模拟精度和模拟质量获得明显提高的物理实质的同时,从一个侧面证实了数值模式引入第二定律对提高数值天气预报准确率的重要性。

物理耗散技术及其在MM4中的应用

在传统的流体动力学框架下，数值天气预报问题往往被提为经典牛顿力学的确定论初值问题 。然而大气是多体系统，利用仅对三体以下的系统才能精确描述的理论来处理多体系统的运 动，会引起较大的误差和问题。为此，文中提出了一套在数值天气预报模式中引入“不可逆 热力学算子”的技术，按热力学第二定律的约束方式，来控制多体系统的演变方向，以提高 数值天气预报的精度。例如在ＭＭ４模式中引入不可逆热力学算子后，温度场、湿度场、高度 场及全风速场的平均相对均方根误差减小了约１３％，其中４８ ｈ预报的误差减小两成以上。鉴于文中提出的不可逆热力学算子引入技术是基于描述耗散性的物理定律，而非纯粹出于计算 上的考虑，故名为物理耗散技术。由于它所依据的物理原理对所有流体力学和大气数值模式 均适用，因此该项新技术在地球物理流体力学界将有广阔的应用前景。

一种新的物理耗散技术及其在中尺度数值天气预报模式中的应用

从统计物理学角度看,大气属自由度极大的多体系统,必然服从热力学第二定律.根据热力学第二定律的约束重构了中尺度模式MM5控制大气运动方程中的摩擦耗散项（水平扩散项）,在数值天气预报模式中合理地引入了非平衡大气中可能发生的不可逆扩散机制.结果,一方面,模式时间积分过程中出现的无天气意义的噪音受到了有效的抑制;另一方面,正因为所建议的重构技术是基于物理定律而非出于诸如人工粘性之类的计算考虑,因此天气预报的准确率亦获得了显著的提高.

突发性强灾害天气预警系统:理论与应用

"突发性强灾害天气预警系统"以WWW为平台,融贯多种天气预报新技术,为各类用户提供了崭新的预报视角和技术含量较高的预报产品;产品包括强对流指数诊断、基于卫星和雷达的外推产品,中尺度数值模式预报产品,以及基于"综合叠套技术"给出的强天气展望和强天气临近概率预报产品等。通过近几年部分省市业务化运行检验,证明该系统整体自动化程度高,运行稳定,其提供的综合预警产品能有效地为暴雨等强对流天气提供预警信息,提高了暴雨等强天气的预报预警服务质量。

Interference of Atomic Bose-Einstein Condensate Interacting with Laser Field

Interference of an atomic Bose-Einstein condensate interacting with a laser field in a double-well potential with dissipation is investigated.If properly selecting the laser field and the initial states of the atoms in the two wells, we lind that the intensity exhibits revivals and collapses.The fidelity of interference is affected by the total number of atoms in the two wells and dissipation.