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次千米至次百米高分辨率模拟的热带气旋眼墙低层极端上升运动特征分析 被引量：2
1
作者 周星阳 吴立广 刘青元 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期113-124,共12页
观测发现热带气旋(TC)眼墙附近低层(3 km以下)存在着强烈的上升运动,严重威胁低空观测飞机的安全,由于对实际TC观测的样本非常有限,目前对极端上升运动(大于10 m/s)的了解不多。通过三个水平分辨率自次千米(333 m)至次百米(37 m)大涡数... 观测发现热带气旋(TC)眼墙附近低层(3 km以下)存在着强烈的上升运动,严重威胁低空观测飞机的安全,由于对实际TC观测的样本非常有限,目前对极端上升运动(大于10 m/s)的了解不多。通过三个水平分辨率自次千米(333 m)至次百米(37 m)大涡数值试验模拟眼墙附近低层上升运动的分布特征。结果表明,TC眼墙附近的最强上升运动主要分布在眼墙处最大风速半径(RMW)内侧,并且主要出现在台风眼墙强对流的一侧。对比不同试验发现,在大涡试验中,随着模式水平分辨率的提高,模式可以模拟出更强的上升运动,且极端上升运动最大频数的分布高度随着水平分辨率的提高而降低。研究表明,与现有观测结果比较,当大涡试验水平分辨率到达111 m时,可以模拟出与实际观测比较相似的极端上升运动空间分布和强度。 展开更多
关键词 热带气旋 高分辨率数值模拟 大涡模拟 极端上升运动
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2020年“6·26”四川冕宁暴雨降水物理过程模拟诊断研究
2
作者 齐铎 崔晓鹏 +2 位作者 邹强利 姜柔伊 高华 《大气科学》 北大核心 2025年第1期211-228,共18页
利用WRF模式,借助三维降水诊断方程和降水效率定义,针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究,从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析,进一步揭示... 利用WRF模式,借助三维降水诊断方程和降水效率定义,针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究,从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析,进一步揭示复杂地形区强降水过程中与水物质(水汽和各种水凝物)相关的宏微观特征。结果表明,此次冕宁暴雨过程可分为两个阶段:第一阶段(6月26日18:00~22:00;北京时,下同),强降水区上升运动强度最大,在水汽辐合达最强的同时,促使较弱降水区的液相水凝物向强降水区辐合,强降水区收集的丰富液相水凝物一部分转化为冰相水凝物供应云系增长(此时>35 dBZ的对流性回波伸展高度最高),另一部分转化为强降水降至地面,造成第一阶段的强降水发生;第二阶段(26日23:00至27日01:00),强降水区的局地上升运动有所减弱,导致强降水区液相水凝物辐合减弱,但仍保持强烈的水汽辐合,上升运动极值中心有所降低,有助于云、雨滴碰并和水汽凝结等过程发生,上升运动呈现双极值分布,回波强度在垂直方向表现为强—弱—强的结构,高层云中的冰相粒子对低层云系具有一定播撒效应,有助于液相水凝物高效转化为强降水。不同降水强度间的降水效率差异显著,变化范围为5%~70%,越大的降水效率对应越强的地面降水。 展开更多
关键词 四川暴雨 高分辨率数值模拟 三维降水诊断方程 降水效率
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海南岛海风雷暴结构的数值模拟 被引量：16
3
作者 苏涛 苗峻峰 蔡亲波 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期59-78,共20页
本文利用高分辨率WRF模式对2012年7月20日发生在海南地区的一次海风雷暴过程进行模拟,探讨了海南岛复杂地形下海风雷暴的结构、发展演变过程及其触发机制.结果表明,海南岛北部向内陆传播的海风与南部受地形阻挡的海风相遇后会形成海风... 本文利用高分辨率WRF模式对2012年7月20日发生在海南地区的一次海风雷暴过程进行模拟,探讨了海南岛复杂地形下海风雷暴的结构、发展演变过程及其触发机制.结果表明,海南岛北部向内陆传播的海风与南部受地形阻挡的海风相遇后会形成海风辐合带,辐合带能影响当地的散度和涡旋特征,为雷暴的发生发展提供有利的动力和热力学条件.海南岛受热带海洋的影响较大,当地的水汽条件和对流潜势长期保持着有利于对流发展的状态,自由对流高度始终处于较低的位置,一旦海风辐合带来的抬升运动克服对流抑制到达自由对流高度后,对流就能自主地发展起来,所以单纯的海风辐合也常常能触发当地的强雷暴.雷暴发生发展过程中对流参数存在明显的变化,其演变曲线的突变位置对雷暴的发生有一定的指示作用.海南岛的海风雷暴过程与当地的复杂地形密切相关,地形的动力阻挡作用影响着低层海风的辐合以及对流的发展. 展开更多
关键词 复杂地形 海风雷暴 海风辐合线 强对流天气 高分辨率数值模拟
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1011号台风“凡亚比”登陆过程数值模拟及诊断分析 被引量：9
4
作者 刘海军 沈新勇 +2 位作者 许娈 冉令坤 崔晓鹏 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2013年第5期583-594,共12页
利用中尺度非静力数值模式WRF V3.2.1对"凡亚比"台风(1011)的登陆过程开展了高分辨率数值模拟,模拟采用三重嵌套,最高分辨率为3 km,共积分120 h(5 d)。利用收集到的观测资料对模式模拟的结果进行了较细致的对比验证。结果表明... 利用中尺度非静力数值模式WRF V3.2.1对"凡亚比"台风(1011)的登陆过程开展了高分辨率数值模拟,模拟采用三重嵌套,最高分辨率为3 km,共积分120 h(5 d)。利用收集到的观测资料对模式模拟的结果进行了较细致的对比验证。结果表明,模式较好地模拟再现了"凡亚比"台风的发展演变以及两次登陆过程,模拟的台风路径与观测路径较为一致,模式也较好地把握住了"凡亚比"台风的强度演变过程,模拟取得了初步的成功。进一步利用高分辨率模拟资料对此次台风登陆过程的强降水开展了初步诊断分析,结果表明,在整个研究时段内,散度垂直通量绝对值的垂直积分<|Q|>与地面降水区有很好的对应,两者在空间分布和时间演变上比较一致,在降水大的区域<|Q|>的值也大,这表明<|Q|>对"凡亚比"台风强降水具有较好的诊断和指示意义。 展开更多
关键词 台风 登陆 强降水 高分辨率数值模拟 散度垂直通量
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海南岛海风三维结构的数值模拟 被引量：13
5
作者 王语卉 苗峻峰 蔡亲波 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2016年第1期109-124,共16页
利用中尺度模式WRF对2012年4月12日海南岛在无明显天气系统强迫下产生的一次典型的海风个例进行了数值模拟,目的在于揭示海南岛海风的三维结构及其演变特征。通过与观测资料的比较可以看出,WRF模式能够较合理地模拟出此次海南岛海风的... 利用中尺度模式WRF对2012年4月12日海南岛在无明显天气系统强迫下产生的一次典型的海风个例进行了数值模拟,目的在于揭示海南岛海风的三维结构及其演变特征。通过与观测资料的比较可以看出,WRF模式能够较合理地模拟出此次海南岛海风的演变特征。海风环流开始时间较我国其他地区偏晚,午后开始形成,15—18时达强盛时期,夜间21时海风转为陆风环流。南北向的海风维持时间和强度明显大于东西向的海风环流,而东西部的海风环流开始时间、维持时间和强度都相差不大。午后辐合线主要分布在岛屿城市较密集的北部和西北部沿海地区,污染物不易扩散而导致灰霾等天气,这样的分布与岛屿形状及地形密切相关。在向岸型背景风作用下,岛屿南部海风环流向内陆传播了约80 km,远大于东西部;岛屿西南部五指山和鹦哥岭两座山岭之间形成了强烈的沿峡谷分布的西南气流。垂直方向:白天岛屿西南部山地对海风起到抬升、加强的作用,大地形结合向岸型背景风共同作用使得高空回流减弱;东部和北部平原地区的海风环流结构较完整,东部海风垂直伸展达1.8 km,而北部18时海风环流高度可达2.5 km。12时,海南海岸线附近的位温梯度大幅增大,从而激发了四面的海风;海风锋后是水汽储备的大值区,18时,岛屿山脉南侧(迎风坡)和岛屿中心东北部极易产生暴雨等强对流天气。 展开更多
关键词 天气学 海风环流 高分辨率数值模拟 三维结构 全物理过程 岛屿 复杂下垫面
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数值反应堆堆芯与E级高性能计算的科学内涵
6
作者 邓力 李刚 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期369-381,共13页
反应堆是一复杂的系统过程,是由中子场、温度场、流场、应力场、化学场等多个物理过程相互耦合的装置,这些物理场涉及从微观核反应到宏观能量释放的多尺度作用机理。随着E级(1 000PFLOPS,百亿亿次/每秒)计算机的问世,核能发展的总趋势... 反应堆是一复杂的系统过程,是由中子场、温度场、流场、应力场、化学场等多个物理过程相互耦合的装置,这些物理场涉及从微观核反应到宏观能量释放的多尺度作用机理。随着E级(1 000PFLOPS,百亿亿次/每秒)计算机的问世,核能发展的总趋势正从传统工程驱动模式向以高性能数值模拟为主转变。当前四代堆设计立足小型化和精密化,高分辨率数值模拟对提升核装置性能和降低裕量作用突出。为研究解决当前模拟软件与计算机之间存在的浮点效率低、移植周期长、模式通用难和规模扩展难等问题的办法,突破软件和硬件之间存在的编程墙和性能墙,本文通过解读美国NEAMS、CASL和ECP计划,结合团队近年在数值反应堆和高性能计算关键技术突破方面的经验,提出基于并行中间件的集成共性、发展个性的技术路线,探索一条快速提升我国自主CAE软件整体水平的途径,供业内同行探讨,以在国产超级计算机上实现核装置的精细化建模和多物理、多尺度、多过程耦合计算。 展开更多
关键词 数值反应堆堆芯 集成共性 发展个性 高分辨率数值模拟 E级计算
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河北冬奥赛区一次夜间增温过程的数值模拟及诊断 被引量：1
7
作者 章鸣 连志鸾 +1 位作者 平凡 祝善友 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第1期168-180,共13页
夜间增温是河北冬奥赛区冬季频发的天气现象,对其进行准确的模拟与预报对赛区建设及比赛保障至关重要。本文针对河北冬奥赛区2020年2月8日夜间至9日凌晨发生的一次夜间增温过程,通过引入高分辨率地形数据,利用中尺度区域数值模式WRF4.1.... 夜间增温是河北冬奥赛区冬季频发的天气现象,对其进行准确的模拟与预报对赛区建设及比赛保障至关重要。本文针对河北冬奥赛区2020年2月8日夜间至9日凌晨发生的一次夜间增温过程,通过引入高分辨率地形数据,利用中尺度区域数值模式WRF4.1.5精细化再现了此次夜间增温过程,并探究了此次过程的气象特征及成因。研究结果表明:此次夜间增温过程受东北冷涡影响,中高空冷平流显著,高低层风切变较强,有明显的平流差异,同时,近地面气象要素变化特征明显,包括相对湿度降低、风速增大、海平面气压降低、地表热通量及长波辐射增强等;增温发生时,强冷平流在范围及强度上均明显增加,导致强烈的下沉运动,使得低层大气温度升高,并且高低层强风切变以及平流差异容易产生垂直混合,等熵面波动明显,湍流加强,进一步加强湍流垂直混合运动,运动热通量输送增强,产生夜间温度异常升高现象。 展开更多
关键词 夜间增温 冬奥赛区 高分辨率数值模拟 垂直混合
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台风Rammasun(2014)与飓风Wilma(2005)快速增强过程的内核结构变化比较 被引量：4
8
作者 郑秀丽 吴立广 +3 位作者 周星阳 邱文玉 杨华栋 谢彤 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期219-231,共13页
热带气旋的快速增强机制目前仍然不太清楚,不少研究开始关注快速增强过程中热带气旋内核结构的变化。通过比较模拟的西北太平洋超强台风Rammasun(2014)和大西洋5级飓风Wilma(2005)快速增强过程中内核结构的变化特点,理解内核结构在快速... 热带气旋的快速增强机制目前仍然不太清楚,不少研究开始关注快速增强过程中热带气旋内核结构的变化。通过比较模拟的西北太平洋超强台风Rammasun(2014)和大西洋5级飓风Wilma(2005)快速增强过程中内核结构的变化特点,理解内核结构在快速增强过程中的变化特点。飓风Wilma是一个典型的快速增强热带气旋,快速增强期间具有弱的环境垂直切变、对称的眼墙、较小的中心倾斜以及比较直立的眼墙。但是,台风Rammasun快速增强发生在较强切变(超过10 m/s)环境下,眼墙对流呈高度不对称,强对流基本固定在台风中心的南侧。整个快速增强期间,Rammasun在垂直方向上维持较大的中心倾斜以及较大的眼墙倾斜。结果表明,快速增强也可能在不完全对称的内核结构和倾斜垂直结构的情况下发生。 展开更多
关键词 热带气旋 快速增强 内核结构 垂直倾斜 对称和非对称 高分辨率数值模拟
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