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1. 青藏高原1981—2015年暖季降水变化趋势: 受控于大尺度环流型变化

孙亚伟, 吴振鹏, 黎立页, 张庆红

北京大学学报自然科学版 2024, 60 (1): 133-144. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.082

摘要（74）

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PDF（pc）（2729KB）（70）

利用最新的高时空分辨率融合降水数据集, 研究青藏高原的长期降水变化趋势。结果表明, 在1981—2015年的暖季(5—9月), 青藏高原降水量显著增加(格点平均趋势为0.9 mm/a), 其东北部、中部和西部最为显著。采用 T 模态倾斜旋转主成分分析法(PCT), 将青藏高原 500 hPa位势高度场分为9个典型环流型, 发现第2和第4环流型(T2和T4)是暖季降水量增加的主导环流型(DT)。DT位势高度场为西低东高的“槽脊对峙”分布, 青藏高原暖季降水量增加体现在DT主导降水日数和日均降水量的共同增加。除DT环流型数量的增加导致青藏高原中西部降水增加外, 降水增加机制还包括降水条件的优化, 即T2以“槽脊对峙”加强为驱动的动力条件优化为主导, T4以“水汽滞增”加强为驱动的热力条件优化为主导。

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2. 西北太平洋2001—2014年热带气旋结构变化的环境垂直风切变和水汽场统计

冯乾, 张庆红

北京大学学报自然科学版 2018, 54 (4): 713-720. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2017.141

摘要（879）

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PDF（pc）（6823KB）（161）

利用Best Track资料、TRMM卫星资料和NCEP再分析资料中2001—2014年西北太平洋海域385个热带气旋(TC)的4967个观测记录, 将TC结构变化分成9类, 并分析 TC结构变化对垂直风切变和水汽场的响应。结果表明, 西北太平洋强度增大的TC主要伴随东风切变, 强度减小的TC主要伴随西风切变。在较强的垂直风切变(v > 5 m/s)作用下, TC的结构变化没有明显的水汽异常; 而在较弱的垂直风切变(v ≤ 5 m/s)作用下, “增强增大” (“缩小减弱”)的TC伴随着正(负)水汽异常。

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3. 动力降尺度方法在辐射雾大涡模拟中的应用

林继配, 张庆红

北京大学学报自然科学版 2017, 53 (4): 607-616. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2017.011

摘要（1268）

HTML （147）

PDF（pc）（31806KB）（207）

针对大涡模拟(LES)计算精确但耗费大量计算机资源的特点, 采用动力降尺度的方法, 把传统的边界层(PBL)方案与LES模拟相结合, 利用WRFV3.7模式四重到五重嵌套网格, 以华北地区一次辐射雾为例进行模拟, 试图保留LES计算精确的特点, 并减少计算机时。结果表明, 动力降尺度方法能够准确地预报雾的发生, 与同样水平分辨率的LES模拟相比, 四层嵌套网格节省47.02%计算机时, 五层嵌套网格节省67.67%计算机时, 可以为未来高分辨率业务预报系统的LES模拟实现提供一种可能性。

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4. 大涡模拟在华北地区一次冬季辐射雾过程中的应用

左全, 张庆红

北京大学学报（自然科学版） 2016, 52 (5): 819-829. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2015.143

摘要（1382）

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PDF（pc）（1384KB）（872）

利用WRF V3.5.1, 对2013 年1 月21 日18:00 华北地区突发的大范围辐射雾过程进行模拟, 对不同水平分辨率的 WRF 边界层方案以及大涡模拟(LES)进行对比, 讨论中尺度模式对此次事件预报的可能性。结果表明: WRF 边界层方案对这次辐射雾有一定的模拟能力, 但模拟的发生时间有3 小时的延迟, 而LES 方案能很好地模拟出此次大雾过程的出现时间和雾区位置; 提高水平分辨率可以改善 LES 模拟的结果, 使得雾的形成时间和雾区范围更接近实况。进一步的分析表明, LES 实验模拟相比边界层方案, 地面的气温更低, 水汽更多, 相对湿度更大, 逆温层出现更早。因此对于这个个例而言, LES 可以明显提高中尺度模式对华北地区辐射雾的预报技巧。

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5. 2008年残奥会一次预报失败天气个例的数值模拟不确定性研究

王一川,张庆红

北京大学学报（自然科学版）

摘要（545）

2008年9月14日一个飑线袭击北京, 城区发生了短时雷雨和大风天气, 而当时的天气预报失败。利用WRF (weather research and forecasting)模式和ARPS (advanced regional prediction system)模式的资料分析系统ADAS (ARPS data analysis system), 研究了模式水平分辨率, 不同观测资料(风云2C卫星资料、MICAPS数据、GTS (global telecommunication system)数据)同化所产生的初始场对这次飑线过程模拟的敏感性。结果表明, 15 km模式分辨率不能模拟出北京的降雨过程, 而5 km水平分辨率模式均能模拟出北京的降雨过程, 只是降雨落区和强度有所不同。不用资料同化的对照试验不能模拟出城区主要降水区。使用资料同化系统ADAS后, 降水落区均有改善。MICAPS资料中河套地区一个探空站的加入, 使得初值中河套地区的东北风比控制试验强, 模拟的飑线比控制试验偏南, 和实况更加接近。

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6. 热带气旋与南海季风的相互作用

戴展鹏,张庆红

北京大学学报（自然科学版）

摘要（636）

通过个例分析和历史统计, 对热带气旋与夏季南海季风的相互作用进行了研究, 揭示了热带气旋活动导致南海低空急流增强的机制。在个例分析中, 以0604 号热带气旋 “碧利斯”为例, 利用中尺度数值模式 MM5 进行了多组数值模拟实验。结果表明, 强盛的西南季风使热带气旋登陆的维持时间变长, 对热带气旋的降水有显著的增幅作用; 与此同时, 热带气旋对西南季风的作用也不可忽略。在热带气旋登陆过程中引发的一系列中尺度对流系统, 会使得南海上空低层大气的气压梯度力增大, 导致南海季风中低空急流增强。最后, 对 1950?2009 年具有与 “碧利斯”相似路径的30 个热带气旋进行了统计, 发现其中80% 的热带气旋活动伴随着南海区域低空风速的正异常。

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7. 2000?2008 年西北太平洋热带扰动的时空分布特征

张超,张庆红

北京大学学报（自然科学版）

摘要（713）

利用热带气旋预警资料( WX-TROPL) , 统计了2000?2008 年西北太平洋热带扰动的频数和时空分布, 发现2000?2008 年西北太平洋共生成热带扰动 596 个, 有456 个集中在夏半年( 5?10 月) , 并在 8 月份达到峰值( 年均11. 6 个) 。全年热带扰动生成于季风槽内的有 369 个。热带扰动的平均发展率为 43. 8% , 其中在 8 月最高, 达54.8% ; 2 月最低, 仅为20% 。年末 ENSO3. 4 指数与下一年夏半年的扰动频数负相关可达 76. 1% , 拉尼娜效应信号的峰值越强(弱)和持续时间越长(短)的年份, 下一年夏半年西北太平洋热带扰动生成频数越多(少)。就整个西北太平洋而言, 冬半年扰动主要集中在 15°N 以南, 夏半年则分散在 0°?35°N 的广大区域内。进一步利用卫星资料对冬夏半年的低层相对涡度和水汽潜热释放等条件的分析表明西北太平洋热带扰动生成在低层涡度和潜热释放的高值区。

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8. 东亚高空大气气溶胶的分布及沙尘输送特征研究

钱胜利,李成才,张庆红

北京大学学报（自然科学版）

摘要（596）

利用长达20 年的SAGEⅡ(stratospheric aerosol and gas experimentⅡ) 资料, 研究了东亚地区5.0 ～15.0 km 高空气溶胶多年时空分布特征和变化趋势, 并研究了东亚沙尘活动对高空及下游的气溶胶输送。发现东亚高空气溶胶水平分布呈现上中下3 层不同的分布特征, 下层 5. 0 ～8. 5 km 高值区对应气溶胶源区青藏高原和西北沙漠地区;中层 9. 0 ～10. 0 km 高值区对应温带气旋高发的中纬度地区;上层 10. 5 ～15. 0 km 表现为低纬气溶胶含量显著高于高纬地区。高空各层气溶胶的空间分布受天气系统的影响具有明显的季节变化。近10 年来东亚高空气溶胶呈减少趋势, 平均光学厚度约下降了0. 016。另外还发现沙尘活动与 5. 0 ～11. 5 km 范围内的气溶胶显著相关, 反映沙尘活动影响的高度范围可以达到整个对流层。定义沙尘暴高空影响指数, 用来分析东亚沙尘暴对下游地区的影响, 发现随着时间推移沙尘逐渐向东移动, 在约 12 天之后可以到达大西洋。

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9. 南海台风“悟空2000”生成及发展的数值模拟

伊炳祺,刘启汉,梁爱民,张庆红

北京大学学报（自然科学版）

摘要（700）

应用NCAR/PSU中尺度非静力模式MM5模拟了南海台风“悟空2000”从一个热带扰动发展为强台风的过程。模拟结果表明，MM5模式能够很好地模拟出“悟空2000”台风的强度和最大风速，清晰显示出南海台风发展中具有的阶段性和爆发性。从水汽和位涡等诊断量的分析出发，分析了模拟的台风结构和台风眼生成的可能影响因素。敏感性试验结果显示，南海海面温度对台风发生发展有至关重要的作用：如果海表温度降低1℃，模拟的台风最大风速将降低近10m/s，风速达到台风级别（328m/s）的时间推迟约7个小时；如果海表温度降低2℃（SST仍高于265℃），该热带扰动将不能发展到台风的强度。

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10. 南海台风LEO 1999的加强机制研究

朱晓金,张庆红

北京大学学报（自然科学版）

摘要（661）

利用高分辨率数值模拟方法,探讨了南海台风LEO(1999)由热带风暴发展成台风的物理机制结果表明：对流的突然爆发是LEO加强的原因,对流在高层的加热作用使暖心和气旋式流场在对流层高层迅速建立;而中小尺度涡漩合并(或向热带风暴中心的注入)可能是对流突然爆发的触发机制。

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11. 台湾地形对1998年6月7—8日中尺度对流系统降雨的影响

朱晓金,张庆红

北京大学学报（自然科学版）

摘要（551）

利用中尺度模式MM5研究了台湾地形对中尺度对流系统所引起的降雨的影响。通过一系列不同模式分辨率和不同精确度地形高度的敏感性实验，发现模式的分辨率对降水的预报起决定作用，同时，地形的精确度也可以改变降水的分布和强度。为了得到合理的模拟，6km 的模式分辨率和18km 的地形精确度是必须的。
去掉台湾地形的敏感性实验表明，台湾中央山脉对降水的影响可以分为两类，即“强迫”和“修正”效应。在对流层低层，中央山脉对中α尺度低压有阻挡作用，并强迫局地中β尺度的低压。中β尺度的低压和中α尺度低压相互作用，在台湾北部“强迫”出暴雨；而在台湾中部，中尺度对流系统登陆的地方，中央山脉对降雨的落区和强度都给予了“修正”。

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12. 登陆台风中的中尺度对流系统的数值研究

刘伟, 张庆红

北京大学学报（自然科学版）

摘要（712）

应用Penn State/NCAR高分辨率中尺度模式MM5，成功模拟出1996-08-03 到 05 Herb(1996)台风登陆后，发生在河北及周边地区台风低压暴雨中的两个连续发展的中α尺度对流系统的演变和结构，它们与降水量实况有很好地对应。由此根据模式输出结果分析了这两个中尺度对流系统(MCS)的中尺度结构和特点，最后给出了登陆台风低压暴雨的MCS结构模型；在MCS成熟期，低层大尺度的低空急流(LLJ)中出现中尺度扰动，即中尺度低空急流(mLLJ), mLLJ的左前方产生强辐合和上升运动，在上升气流的高空出流区域产生中尺度高空急流(mULJ)，这种mULJ在常规观测资料中被验证。mULJ的右后方有强辐散发生。

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13. 气候学研究的若干理论问题

李晓东,张庆红,叶瑾琳

北京大学学报（自然科学版）

摘要（976）

提出和讨论了气候学研究中存在的一些理论问题，包括气候学研究方法，气候模式，气候变化和气候预报等。

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