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CMA-GFS对一次强降水过程预报评估及诊断改进: 2024年; 2022年6月6~10日我国江淮-华南地区发生一次大范围强降水过程,造成重大洪涝灾害。强降水发生在850 hPa切变线附近,当切变线南压至华南地区时,配合西南暖湿气流,造成华南地区大暴雨降水。利用ERA5再分析数据及降水融合产品,评估了中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)对此次过程的预报效果,诊断了预报偏差来源,进行了针对性敏感试验。结果表明:CMA-GFS对影响此次雨带位置和移动的南亚高压脊线移动、副高范围变化趋势以及850 hPa切变线移动预报与再分析结果一致,因此对雨带位置和移动趋势预报效果较好,但存在切变线降水偏弱,福建东部沿海、广东北部及广西中部的分散性大暴雨漏报,广东北部雨带偏北及暖区暴雨漏报问题;偏差诊断显示,CMA-GFS对切变线北侧风速预报偏弱3~8 m/s,广西、广东中北部水汽辐合偏弱2×10^(-5)~5×10^(-5)g/(m^(2)·Pa·s),导致切变线降水偏弱,南侧南风分量偏强3~5 m/s导致广东北部雨带偏北约60 km,华南沿海850 hPa急流偏弱4~6 m/s,暖区水汽输送偏少4~10 g/(cm·hPa·s),导致暖区暴雨漏报;采用美国全球预报系统(NCEP-GFS)分析场初始化明显改善了雨带位置预报,采用WSM6云微物理方案及收紧积云对流参数化方案中对流触发条件改善了切变线降水中心位置和量级预报,暖区降水量级也由小到中雨增强至中到大雨。; 王蕾陈起英徐国强胡江林; 关键词：强降水

一种适应地形高度追随坐标的数值预报模型垂直分层方法: 本申请涉及基于特定计算模型的计算机系统技术领域，具体涉及一种适应地形高度追随坐标的数值预报模型垂直分层方法，该方法由处理器执行，包括：获取初始数据集；确定垂直分层参数集；将垂直分层参数集输入原始预测模型并调整分层函数的参...; 徐国强于翡陈婉仪郑晓辉李莉王蕾王宇虹赵婥程佳佳马怡轩黄守友

1513号台风苏迪罗云系演变特征及模拟分析被引量：4: 2018年; 用GRAPES_Meso模式对2015年13号台风苏迪罗进行了数值模拟,从台风生成发展、成熟和登陆减弱三个阶段对模拟结果与实况资料进行了台风云系时空演变特征的对比分析,结果表明:(1)模式较好地再现了台风苏迪罗从生成发展、成熟,再到登陆减弱至消亡的整个过程,模拟的台风路径与实况吻合较好,台风强度的变化趋势也得到了较好的模拟再现。(2)"苏迪罗"在发展阶段台风眼模糊,模式对台风云系云量总体分布模拟较好,但模拟的云顶高度比实况偏低。(3)在成熟阶段,"苏迪罗"有一明显的漏斗状台风眼,云系发展更加旺盛,台风西部呈双眼壁结构,云顶高度比实况高度偏低。(4)"苏迪罗"登陆后强度迅速减弱,台风眼不再明显,模式对登陆后的"苏迪罗"云系结构模拟效果总体欠佳。(5)总的看来,模式较好地模拟出了"苏迪罗"云系整体范围,在洋面上的模拟效果好于登陆后,改进GRAPES模式的云量方案可能会提高该模式模拟台风云系的能力。; 何晓彤徐国强; 关键词：台风数值模拟云系

太行山对北京“7.21”特大暴雨的影响及水汽敏感性分析的数值研究被引量：24: 2015年; 运用GRAPES_Meso模式对2012年7月21—22日发生在北京地区附近的特大暴雨过程进行数值模拟和地形、水汽的敏感性试验。地形敏感性试验发现,在这次特大暴雨过程中,由于太行山北端的阻挡作用,使得气流和水汽辐合、抬升,加强了对流过程;对流层低层山前东南风和西南风、北风的辐合带增大了气旋性涡度,使东移到北京的低涡稳定维持5 h左右,对降水有明显的增幅作用;而且地形起伏和地形海拔高度对降水都有明显增幅作用,地形起伏的增幅作用较地形高度的大。水汽敏感性试验发现在这次特大暴雨过程中,水汽条件较小的变化,会导致水汽输送的明显差异,从而导致降水量显著地改变。; 王宇虹徐国强贾丽红赵阳; 关键词：暴雨

台风“暹芭”残余环流引发中国东部暴雨的影响原因及数值模拟研究: 2024年; 台风“暹芭”不仅是2022年首个登陆中国的台风,也是自2015年台风“彩虹”以来登陆粤西的最强台风,其登陆后减弱的残余环流不断北移,深入内陆与中纬度西风槽相结合,给我国东部地区带来了影响范围广且持续性强的暴雨过程,为了研究引起这种罕见天气过程的影响因子,基于区域中尺度预报系统CMA-MESO(China Meteorological Administration Mesoscale Model)5.1版本对台风“暹芭”残余环流北上过程共设计6组试验进行数值模拟和诊断分析。结果表明:台风“暹芭”东西两侧的南亚高压和副热带高压两个反气旋有利于低压环流北上,在我国东部广阔平原和丘陵的地形条件下,槽前西南气流不断引导其快速向东北方向移动;台风“暹芭”进入渤海后,受槽后干冷空气影响,冷空气入侵环流底部,斜压性增强,暖湿气流显著抬升,对流不稳定结构进一步增强;同时有来自南海的深厚西南暖湿气流和台风“艾利”外围源源不断的水汽输送,在地形、动热力和水汽条件的共同作用下,台风“暹芭”残余环流在我国东部引发大暴雨过程。; 马怡轩于翡徐国强; 关键词：地形水汽暴雨

FY-4A卫星闪电资料与ADTD闪电资料在四川省冕宁暴雨中的对比分析及数值模拟被引量：4: 2023年; FY-4A卫星闪电资料与地基ADTD(Advanced Direction and Time of arrival Detecting system)闪电资料对于研究暴雨等强对流天气具有一定的指示意义,通过对四川省冕宁暴雨个例的研究,对比分析了这两种闪电资料的差别,设计了将两种闪电资料引入数值预报模式的多组数值试验。结果表明:(1)两种闪电资料在不同地区有不同的探测效果,ADTD闪电资料范围更广且分散,FY-4A卫星监测到的闪电数量更密集、分布更集中;两种闪电资料在进入模式之后所转化成的代理雷达回波具有很好的一致性;对于低频次的闪电来说,ADTD闪电定位仪可能比FY-4A闪电成像仪探测效率更高。(2)引入任何一种闪电资料都对降水预报具有正效果,其中ADTD闪电资料的应用对于短时降水预报准确率的提高更为有效。(3)两种闪电资料对于云微物理量的调整作用,在不同的区域有不同效果,说明这两种闪电资料的分布不完全一致,揭示出这两种闪电资料具有一定的互补性。; 赵婥徐国强黄守友程佳佳; 关键词：闪电资料云分析

郑州“7·20”极端降水地形影响数值试验被引量：5: 2023年; 针对2021年7月20日发生于河南省郑州市的极端暴雨事件,利用数值模式对此次暴雨过程中的地形影响问题进行了数值试验分析。结果发现,CMA-MESO(GRAPES-MESO 3 km)模式能够较好地模拟此次极端降水过程。地形对降水具有显著影响,地形高度降低时,降水中心强度减弱,位置偏北;地形高度增加时,降水中心强度增加,位置偏南。其主要影响机制为:(1)太行山与郑州市西侧山体抬升作用使郑州市西部出现较强的上升运动中心;太行山南端阻挡作用使东南暖湿气流北支一部分气流向西偏转,与越过伏牛山的偏南气流及东南气流南支汇合,使郑州市上空维持大尺度水汽辐合,进而产生极端暴雨。(2)当地形高度增加时,东南气流北支的部分气流遇太行山阻挡转为偏东北气流,气流辐合区强度增强,郑州市上空水汽含量明显增加;而东南气流南支受伏牛山阻挡抬升作用影响在郑州市西南侧也产生了强上升气流,在郑州市西北侧与西南侧形成两个强降水中心。; 程佳佳徐国强; 关键词：极端暴雨地形影响

从“75·8”到“21·7”的思考被引量：14: 2022年; 2021年7月17日至22日,河南及周边地区出现极端暴雨过程;1975年8月4日至8日,河南及周边地区也发生了特大暴雨洪涝灾害。同一地区历经两次特大暴雨,但两次极端降水过程的预报服务和应急处理等方面却明显不同。组织天气预报业务中相关领域的专家进行研讨,各抒己见,求同存异,从两次极端降水过程的预报服务和影响分析中提出:“75·8”特大暴雨预报和服务欠佳的教训,促使气象部门在暴雨研究、建立数值预报业务系统和大气监测网的建设等方面付出了巨大的努力。“21·7”极端暴雨的成功预报和服务,正是这种努力的必然结果。1978年国家气象中心开始研发亚欧区域短期数值预报模式,20世纪90年代初,建立了我国全球中期天气预报业务系统和有限区域短期数值预报业务系统。2001年以后,中国气象局组织建立了数值预报创新基地,并自主开发建立了新一代多尺度通用的同化与数值预报系统。正是全球中期预报模式,提前5天预报出了“21·7”暴雨过程,区域中尺度模式较好地预报出“21·7”极端暴雨的量级和落区。“21·7”极端暴雨预报服务的成功经验表明,数值预报和预报员的智慧在极端暴雨预报中的作用至关重要,延伸期预报、中期预报特别是5天以内的预报、短时临近预报及有针对性的动态风险评估,是当前预报服务工作的重点。; 李泽椿谌芸王新敏徐珺徐国强徐国强代刊龚玺

2017年5月7日广州特大暴雨模拟中的背景场影响分析被引量：8: 2019年; 2017年5月7日广州发生了特大暴雨,为研究不同背景场资料对这次暴雨过程的影响,模式背景场分别采用美国NCEP的GFS资料和中国的T639资料,利用GRAPES_Meso模式对这次暴雨过程进行了数值模拟和影响分析;数值试验结果表明,采用不同的背景场对这次暴雨过程具有显著影响,用T639资料(T639_run)作为模式背景场大致模拟出了这次暴雨过程,而采用NCEP GFS数据(GFS_run)模拟的降水明显偏北。其原因是,采用T639资料做背景场时,华南暴雨区域存在深厚的水汽输送,同时存在强烈的上升运动,可以产生极端强降水;而采用GFS资料进行数值模拟时,实际暴雨区上空的上升气流较弱,水汽输送也较弱,使强降水落区偏北。GRAPES_Meso模式模拟的华南地区的云顶高度整体偏高,云顶温度整体偏低,相对来说,采用T639_run的模拟结果优于GFSrun的结果,该研究结果可以为云降水方案中的水物质和云量计算方案的改进和优化提供一定的参考。; 徐国强赵晨阳; 关键词：暴雨背景场数值模拟云顶高度云顶温度

不同分辨率和云微物理方案对四川盆地一次暴雨过程模拟的影响分析: 2025年; 本文以美国国家环境预报中心(NCEP,National Centers for Environmental Prediction)的GFS(Global Forecast System)全球数值天气预报产品作为模式预报初始场,利用区域中尺度预报系统CMA-MESO(China Meteorological Administration Mesoscale Model)(原GRAPES_MESO)5.1版本对2021年9月3~5日发生在四川盆地的一次暴雨过程,采用3种不同分辨率(1 km、3 km、10 km)和2种云微物理参数化方案(WSM6、Thompson)设计5组试验进行数值模拟研究,结果表明:(1)试验模拟雨带与实况基本一致,但强降水时间、降水落区和降水强度与实况存在差异。随着降水阈值的提高,TS评分下降同时Bias变幅增大,空报率和漏报率也随之增加。(2)同分辨率是否采用积云参数化方案与同分辨率采用不同微物理方案对水汽通量模拟结果差异不大;5组试验在各自模拟的暴雨区均对应强烈的上升气流,且模拟强度均随分辨率提高而增大。(3)1 km分辨率下采用不同云微物理方案模拟液态粒子结果差异不大,但固态粒子明显不同。(4)3 km分辨率下加入积云参数化方案后,对于强降水中心的模拟结果存在较大偏差。整体而言,针对此次降水过程的各个试验模拟结果表明,在高分辨率条件下,Thompson方案饱和调整方案效果略好于WSM6方案,1 km_thompson方案对雨带刻画更精准,降水模拟最优。; 马怡轩徐国强; 关键词：云微物理暴雨

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徐国强

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