MM4模式积云参数化方案的改进和检验Ⅰ:方案的改进

将 MM4模式应用于梅雨锋暴雨的中 -β尺度系统模拟时 ,模式的水平分辨率必须提高 ,这使得模式中原有的 Kuo- Anthes方案变得不适应。根据 Fritsch- Chappell方案的基本原理和特点 ,它可以合理取代 Kuo- Anthes方案来适应中 -β尺度系统的模拟 ;同时 ,结合近年来人们对积云属性研究的新成果 ,对 Fritsch- Chappell方案作了改进 ,最终得到一个适用于梅雨锋暴雨中 -β尺度系统模拟的改进

MM4模式积云参数化方案的改进和检验Ⅱ:改进模式的检验试验

为了检验用 Fritsch- Chappell积云参数化方案改进的 MM4模式 [1 ] 对梅雨锋暴雨系统的模拟能力 ,初步确定该模式的稳定性、可靠性 ,用不同的侧边界条件、地形条件、行星边界层参数化方法进行了模拟试验 ,并将模拟结果与采用 Kuo- Anthes积云参数化方案的模式模拟结果分别进行了比较。结果表明 ,改进模式对高度场和降水的预报均有改善 ,并能预报出一些细致特征。此外 ,改进模式对侧边界条件和地形极为敏感 ,而对行星边界层参数化方法的敏感性较弱 ,因此在模式侧边界条件选取和地形处理方面应十分谨慎。

应用湿Q矢量诊断梅雨锋暴雨

利用湿 Q矢量 ,结合改进的 MM4 ( MMM4 )模式模拟输出的加密资料 ,细致地诊断分析了 1 991 - 0 7- 0 5T2 0— 0 6 T2 0一次典型的江淮梅雨锋暴雨过程。结果表明 :湿 Q矢量散度辐合场随高度向北倾斜 ;在梅雨锋暴雨发展、衰亡阶段 ,湿 Q矢量散度散、合场在垂直方向上主要呈现出了相间分布的特点 ;从湿 Q矢量散度辐合场这个角度探讨了梅雨锋暴雨的内在机理 ,并给出了梅雨锋暴雨具体预报的新思路。

旋转风螺旋度及其在暴雨演变过程中的作用

利用中尺度有限区域模式ＭＭ４对１９９１年７月５～６日的江淮梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟，在模拟结果可靠的基础上，用模式输出的细网格动力协调资料，根据螺旋度（Ｈｅｌｉｃｉｔｙ）理论分析了这次过程中的暴雨演变以及对流层低层的中尺度低涡及地面气旋发生发展的原因。结果表明，正的旋转风螺旋度大值中心及其演变较好地对应和反映了暴雨中心及造成暴雨的中尺度涡旋的发生位置及演变，较大的螺旋度值是暴雨及低层中尺度低涡和地面气旋系统发生发展的机制之一；螺旋度的强度变化对暴雨发生有一定的指示意义。

HUBEX期间暴雨模拟研究

利用中尺度数值预报模式ＭＭ４和淮河流域能量与水循环试验（ＨＵＢＥＸ）外场观测资料，对１９９８和１９９９两年ＨＵＢＥＸ期间的暴雨进行数值模拟。同时，将处理后的云图资料输入到ＭＭ４中，改变水汽场条件进行数值模拟，作为敏感试验，并且与不用云图资料的控制试验作比较。两种模拟结果与地面试验区的雨量资料对比分析表明，ＭＭ４对夏季淮河流域的强降水有较好的预报能力。

自适应网格模式在暴雨数值模拟中的应用

基于变分原理 ,自适应网格技术能根据数值模式的特点 ,在模式解梯度大的地区自动加密网格 ,提高模式的分辨率。将其应用于 MM4模式中 ,采用多重网格法以加速自适应网格的生成。对 1 996年 8月 4日至 5日发生在华北的特大台风暴雨过程 ,用自适应网格模式和均匀网格模式进行了数值模拟和动力诊断分析 ,以研究自适应网格模式在天气预报和模拟应用中的特点。试验表明 ,采用自适应网格后计算稳定 ,对所关心的天气系统及其降水的模拟精度均高于均匀网格模式 ,对形势场。

中国地区对流参数化加热廓线的分析研究和数值试验

为了使ＭＭ４模式在我国范围内得到很好的应用，需用我国的气候资料对ＭＭ４模式中的对流加热参数进行统计分析，以适应我国各地区气候状态．为此，本文选取了１９９０～１９９３年６～８月的常规探空资料，采用郭氏的对流参数化方案，放宽假设后直接计算求得各站点各时次的对流加热率参数，再按气象站的站区分区进行统计．结果表明：黄河以南地区，对流云上、下部的垂直加热率比较均匀，加热廓线峰值偏低，为σ＝０．６５～０．８０，对流云顶也比较高．黄河以北地区，对流云中的垂直加热率分布不均匀，加热集中于某一层上，加热廓线峰值出现在σ＝０．５０～０．６５，对流云顶相对低一些，这与各地区气候背景和局地环流有关．由此预报的雨量更接近实况，从而提高了ＭＭ４模式各等级雨量预报的准确率，减少了空报率．

河北省变网格数值预报系统设计和试验

设计了一种将原ＭＭ４模式的均匀网格变换成非均匀网格的方案，构造了一套适合河北省特点的变网格预报模式，同时建立了一套可投入业务使用的变网格数值预报系统。最后通过对一次暴雨过程的模拟分析，证明变网格数值预报优于均匀网格数值预报。

MOIST POTENTIAL VORTICITY DIAGNOSIS OF A MEIYU FRONTAL HEAVY RAIN PROCESS SIMULATION DURING SUMMER,1991

In this paper,the heavy rain process from June 30 to July 2,1991,has been simulated by MM4. and three-dimensional moist potential vorticity distribution of the simulation results has been calculated.It is shown that moist potential vorticity is an important physical variable to reveal heavy rain structure and dynamic mechanisms.Negative moist potential vorticity corresponds to the Meiyu front-wind shear line system and the negative center corresponds to the heavy rain center.Negative moist potential vorticity mainly attributes to the effects of meridional baroclinic term and convective unstable term.The former is favourable to the maintenance of zonal precipitation and the latter is the mechanism of the heavy rain center propagating along the rain belt.The heavy rain is contributed by the cooperative effects of conditional convective instability,baroclinic instability and upper air inertial instability.