重力波在四川盆地东北部一次夜间山地暴雨中的作用初探

利用GPM卫星降水、FY-4A卫星云图和ERA5再分析资料,对2018年7月10—11日发生在四川盆地东北部山地的一次夜间暴雨过程中的重力波作用进行初步探究。结果表明:(1)云水含量的振荡形式及位温场的波状变化在一定程度上反映了波动对中尺度天气系统的影响。(2)风垂直切变指数、热力螺旋度与水汽螺旋度变化的波动趋势存在于波动发生发展期间,一定程度上呈现出重力波特征。(3)风垂直切变指数大值区、热力螺旋度和水汽螺旋度极值中心皆与降水量大值区有良好对应关系。(4)地形扰动、切变不稳定、非地转平衡协同作用下可能形成重力波,并对此次暴雨产生增强作用。理查逊数小值区、非线性平衡方程的非零值区分别对雨带位置、移动方向具有指示作用。理查逊数的诊断表明,垂直切变不稳定在中尺度波动被激发之前形成;而垂直切变不稳定随波动增强而减弱,表明波动部分能量来自不稳定气流。

透射式能见度仪校准装置的研制及测量结果分析

为了解决国内外能见度参数量值无法绝对溯源的问题,利用透射式能见度仪的工作原理、结构特点以及环境条件,提出了溯源至几何量的量值复现方法,设计了1套高透射比量具作为主标准器,实现了对透射式能见度仪的校准,促进了能见度参数量值溯源体系的发展。主标准器遮光体采用精密机械加工工艺,遵循几何量参数测量的绝对溯源法,可大幅减小透射比量值的测量不确定度;主标准器滤光片根据几何量测量和光学透射比参数测量相结合的溯源链,解决了现有技术中高透射比无法复现和准确测量的问题。此外,使用锥形遮光体,可避免引入除旋转因素外的其他不确定度来源,大幅提升了能见度仪分辨率的校准能力。

青藏高原东北部地区一次强降水过程的灰色尺度积云对流参数化敏感性研究

本文利用WRF(Weather Research and Forecasting)V4.0模式对2016年8月17~18日发生在青藏高原东北部青海省的一次强对流过程开展了3 km高分辨率数值模拟,基于观测小时降水数据、FY-2E卫星资料、探空资料和再分析资料等,通过四组敏感性试验对比分析了在模式对流灰色尺度中使用完全显式方案(EXP试验)、传统参数化方案(KF试验)以及尺度感知参数化方案(Multi-Scale KF;MSKF试验)对对流降水模拟的差异及其影响机制。结果表明:不同的湿物理过程处理对青藏高原地区灰色尺度内对流降水强度和落区的模拟存在较大差异。KF试验模拟的18小时累积降水在降水落区和强度上较EXP和MSKF试验与实况最为接近,这与Kain-Fritsch eta(KFeta)参数化方案在降水中心区域产生的对流性降水对总降水的相对贡献较大有关。而EXP和MSKF试验模拟的降水潜热释放产生的300~400 hPa正位涡(Potential Vorticity;PV)异常,受较强的垂直风切变影响随高度向下游倾斜明显,使得其低层500 hPa正PV异常大值区较KF试验呈现出超前特征,进而导致了下游地区低层的局地风场特征、水汽通量输送及大气稳定度的改变,最终导致强降水落区较KF试验和实况向东北方向(下游)偏移。以上分析表明,在青藏高原灰色尺度内,仍然需要依赖对流参数化方案隐式地描述次网格对流过程来弥补显式方案的模拟偏差;而MSKF方案似乎对该地区的对流描述还存在一些不确定性。

基于随机森林算法的广州白云机场终端区雷暴潜势预报

利用2014—2015年夏季雷达资料获取雷暴发生有无数据,计算探空资料的对流指数与雷暴发生有无数据的灰色关联度,发现雷暴产生跟抬升凝结高度气压、850~700 hPa的温度和露点温度、风切变的关系最紧密。接着建立广州白云机场终端区内3类区域(离塔台中心8 km、50 km、100 km)的12小时随机森林分类模型,对不同区域的雷暴潜势进行预报和评估,发现终端区区域面积越大,雷暴发生样本比例越高,临界成功指数CSI、预报准确率AF、探测概率POD越来越高,虚假报警率FAR越来越低,表明预报出来的准确率越来越高。离塔台中心50 km和100 km区域的预报准确率AF和探测概率POD超过70%,对航空重要天气MDRS通报业务有指示作用。同时袋外错误率均低于1/3,随机森林算法的泛化性能好。

相对瞬变气候态的气候异常

极端天气和异常气候的定量分析与预报需要一个确定的参考态。瞬变气候是地球固定点上大气相对太阳的自转和公转所接受到的太阳辐射与地表特征的动力与热力耦合形成的具有24 h日循环和365 d年循环的气候态。相对年循环的逐日气候态,本文首先考察了天气扰动和气候上的季节内异常、年际异常和长期趋势(或年代际异常),回顾了气候态中客观存在于大气经向剖面中的年平均四圈环流及其长期变化,水平空间分布中的环流系统随季节的变化和在季节内的准周期变化。针对大气环流强度的长期趋势,本文综述了与之对应的南北半球气候长期趋势中的不对称分布。