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• 黄山夏季气溶胶多尺度吸湿性的参数化方案构建研究
• 王启花,杨素英,李艳伟,银燕,张泽锋,于兴娜,陈魁,陈卉,文彬

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  摘要

  2016-09-19

• 摘要：利用2014年7月黄山光明顶观测获得的气溶胶吸湿性参数κ和气溶胶离子化学组分、OC数据，对多尺度气溶胶吸湿性参数进行分析，并在此基础上建立了多尺度κ的参数化方案。研究结果表明：影响黄山夏季气溶胶来源的主要气团包括西南气团、北方气团以及东南气团。黄山夏季κ的变化范围是0.2-0.48，且随粒径增加呈现先增大后减小的分布特征；气溶胶粒径在0.15 -1.1 μm的强吸湿段，κ>0.3，而在粒径小于0.15 μm和粒径大于1.1 μm弱吸湿段κ<0.3。不同气团背景下κ分布不同，气溶胶粒子在小于1.1 μm的粒径段，当受西南气团影响时κ值最大，而受东南气团影响时κ值最小；在气溶胶粒径大于1.1 μm时，κ在两个气团背景下呈现与气溶胶粒径小于1.1 μm时相反的分布特征。影响粒径小于1.1 μm气溶胶吸湿能力的主要可溶性化学成分是NH4 、SO42-、WSOC，而影响大于1.1 μm粒径范围气溶胶吸湿能力的主要可溶性化学组分为NH4 、SO42-、NO3-、WSOC和Ca2 。由气溶胶多尺度离子化学组分和WSOC构建的气溶胶κ的参数化方案，该参数化方案的表达式在小于1.1 μm和大于1.1 μm的粒径范围内分别为 和 。两个参数化方案均能较好的预报κ，预报值κreg与κ的计算值间存在较好的相关关系，相关系数通过了置信度99%的显著性检验，且预报误差在30%范围内。

• 南京及周边地区雷达气候学分析
• 孙康远,郑媛媛,慕瑞琪,夏文梅

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  摘要

  2016-09-14

• 摘要：为了研究南京及周边地区暖季（6-9月）对流风暴的活动分布规律，利用2009-2013年6-9月长时间序列的南京多普勒天气雷达数据识别对流回波并格点化，统计并分析了南京及周边地区对流风暴的气候学分布特征，结果表明：（1）在暖季，南京及周边地区对流风暴具有明显的区域分布特征，其中 7月与8月为对流风暴活动高峰期，对流风暴频数分布大值中心位于南京东部沿江地区；（2）不同尺度和伸展高度对流风暴的分布特征各不相同，较大较深对流的分布大值中心更加明显；（3）对流风暴的垂直结构因月份不同而有所差异，7月与8月对流风暴强度最大；（4）不同尺度和伸展高度对流风暴频数存在明显的日变化特征，呈多峰分布，主峰值区位于午后，同样，各月份对流风暴频数的日变化特征也非常明显，呈单峰或者多峰分布。

• 春夏季青藏高原与伊朗高原地表热通量的时空分布特征及相互联系
• 张浩鑫,李维京,李伟平

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  摘要

  2016-09-07

• 摘要：伊伊朗高原和青藏高原热力作用对东亚区域气候具有重要影响。基于1979年-2014年欧洲中心ERA-interim月平均再分析地表热通量资料，分析了春夏季青藏高原与伊朗高原地表热通量的时空分布特征以及春夏季青藏高原与伊朗高原地表热通量之间的关系。结果表明，春夏季青藏高原与伊朗高原地表热通量在季节、年际和年代际尺度上具有不同的时空分布特征。对于青藏高原，春夏季地表感热呈西部大东部小、地表潜热呈东部大西部小的空间分布;地表感热在春季最大且大于地表潜热，地表潜热在夏季最大且大于地表感热。在年际时间尺度上，春夏季青藏高原地表热通量异常的年际变化在东、西部是不一致的，在高原西部，地表感热与潜热有较好的负相关关系。青藏高原地表感热异常具有很好的持续性，当春季地表感热较强（弱）时，夏季高原地表感热同样较强（弱）。青藏高原东部与西部地表热通量的年代际变化有明显差异，春（夏）季青藏高原东部地表感热有显著的年代际减弱趋势，在1998（2001）年发生年代际转折，由正异常转为负异常；而高原西部地表感热在春季有显著的增加趋势，在2003年发生年代际转折，由负异常转为正异常。高原东部地表潜热仅在春季为显著减弱趋势，在2003年出现年代际转折，由正异常转为负异常；高原西部地表潜热在春夏季都有显著减弱趋势，年代际转折出现在21世纪初，由正异常转为负异常。对于伊朗高原，春夏季地表热通量的空间分布在整个区域较一致，地表感热在夏季最大，地表潜热在春季大、夏季小，但各季节地表感热都大于地表潜热。相对于青藏高原地表感热，伊朗高原地表感热在各月都更大。在年际时间尺度上，春夏季伊朗高原各区域地表热通量异常的年际变化较一致；地表感热与潜热有很强的负相关关系；伊朗高原地表感热、潜热异常都具有持续性，当春季地表感热（潜热）通量较强（弱）时，夏季地表感热（潜热）通量同样较强（弱）。伊朗高原北部与南部地表热通量的年代际变化存在差异。其中，春夏季伊朗高原北部地表感热（潜热）呈显著增加（减弱）趋势，在20世纪末发生了年代际转折，春夏季北部地表感热（潜热）由负（正）异常转为正（负）异常。而伊朗高原南部春夏季热通量无显著变化趋势，但春季地表感热、潜热与夏季地表感热同样在20世纪末存在年代际转折，地表感热（潜热）由负（正）异常转为正（负）异常。春夏季两个高原地区地表热通量的关系主要表现为：就春季同期变化而言，伊朗高原地表感热与青藏高原西部地表感热具有同位相变化关系，与青藏高原东部地表感热具有反相变化关系，伊朗高原地表潜热与青藏高原东部地表潜热具有同位相变化关系；就非同期变化而言，春季伊朗高原地表感热与夏季青藏高原东部地表感热存在反相变化关系。

• 复杂条件陆-气相互作用研究领域有关科学问题探讨
• 张强

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  摘要

  2016-09-06

• 摘要：实际大气都是在复杂条件之下，所以复杂条件带来的问题已成为陆-气相互作用研究领域面临的最大科学挑战，严重制约了该领域研究成果在解决实际天气气候问题中的应用。本文在概要总结近年来我国复杂条件陆-气作用研究领域进展的基础上，对复杂条件陆-气相互作用有关科学问题进行了探讨。从陆面过程和大气边界层这两个陆-气相互作用的关键环节分析了影响陆-气相互作用复杂条件的机制，归纳了复杂条件陆-气相互作用研究领域面临的关键科学问题。同时，以复杂下垫面陆面过程和非均匀大气边界层问题为重点讨论了突破复杂条件陆-气相互作用关键科学问题的基本思路，并对进一步开展复杂条件陆-气相互作用研究提出了初步的科学建议。

• 雷达热动力反演资料的高分辨率同化模拟试验
• 张亦洲,苗世光,陈明轩

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  摘要

  2016-09-01

• 摘要：目前北京地区的天气预报能力，对局地对流性定量降水预报能力较弱，远不能满足人们生产生活和防灾减灾工作的需要。针对北京地区对提高0-12小时短时临近天气，尤其是夏季局地对流性降水预报能力的需求，基于中国气象局北京城市气象研究所变分多普勒雷达分析系统（Variational Doppler Radar Analysis System，VDRAS）的雷达热动力反演资料，建立了WRF模式（Weather Research and Forecasting model）初始化模块，采用FDDA（Four-Dimensional Data Assimilation）方法，将VDRAS系统高时空分辨率三维热动力结构分析场资料同化到WRF模式中，实现了北京地区VDRAS分析场资料在WRF中尺度模式系统中的应用。通过降水个例的高分辨率同化模拟试验分析了雷达热动力反演资料同化对模式预报结果的影响。研究结果表明：雷达热动力反演资料的同化能够提高模式系统对近地面温湿风大气要素和降水过程的模拟能力，改善2米比湿、降水落区、降水量级、降水时间的预报效果，减少降水漏报的现象。温度和比湿的同化相比于风的同化对模拟降水结果的改善更重要。虽然研究表明雷达热动力反演资料在WRF模式中的同化能够明显改善模式对选取降水个例的模拟效果，但其对模式尤其是数值业务模式系统预报效果的影响需要进一步更全面、更系统的检验，为业务化应用奠定更坚实的基础。

• 中国高架对流个例初步分析
• 俞小鼎

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  摘要

  2016-09-01

• 摘要：通过对三个中国冷季高架对流个例进行详细分析，试图揭示中国冷季不同类型高架对流在环境背景、雷达回波结构、产生的天气类型和主要形成机理方面的主要特征，包括共同点和差异。利用常规高空和地面观测、NCEP分析和雷达回波资料，采用对不同类型多个典型个例分析的方法进行研究。首先给出了中国冷季高架对流的定义，然后分别仔细分析了三个不同类型冷季高架对流个例，探讨他们各自的环境背景特征，生成与发展机理，对他们的相同点和差异进行了对比。三个例子的共同特点是斜压性和深层垂直风切变都很强，对流发生区在地面锋面冷区一侧数百公里。不同点是前两个个例为条件不稳定结合水汽和抬升触发等条件导致的垂直对流，低层暖平流都很强，但对流有效位能差异很大，对流强度和导致的天气差异很大。第三个个例为条件对称不稳定结合水汽等条件形成的倾斜对流个例，倾斜对流区在地面锋面以北500-600km处，冷垫非常深厚。[结论]第一个例子于2012年2月27日发生在华南，MUCAPE（最不稳定气块对流有效位能）只有100J/kg左右，深层垂直风切变很强，700hPa上的辐合切变线触发了该高架对流。对流较弱，最强反射率因子在40-45dBZ左右，只产生了雷电、霰和小冰雹。第二个例子于2007年3月30日晚上出现在山东半岛，MUCAPE达1400J/kg，0-6km垂直风切变（风矢量差）高达32m/s，形成数个结构类似超级单体的对流风暴，多个多单体强风暴，和大量多单体风暴，最强反射率因子将近70dBZ,导致6站出现冰雹，其中一个站点观测到23mm直径强冰雹，另一个站点出现21m/s对流大风。其最有可能的触发机制是以泰山为中心的山地激发出来，在低层为稳定层，以上为深层条件不稳定层和强垂直风切变环境下形成的较大振幅俘获（trapped）中尺度重力波。该俘获重力波可能还对对流生成后对流的组织形态和对流群的整体结构具有显著调制作用。最后一个例子是发生在2008年1月中国南方大范围冰冻雨雪期间1月27日安徽江苏和浙江的区域性大暴雪，分析表明，条件对称不稳定导致的倾斜对流是产生此次大暴雪的主要原因之一。文章在最后还对几个关键问题进行了讨论。

• 中国及周边海域对流云的水平和垂直尺度
• 卢志贤,李昀英,方乐锌

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  摘要

  2016-09-01

• 摘要：利用2007.01—2010.12的CloudSat-CALIPSO二级云产品2B-CLDCLASS-LIDAR，统计了中国及其周边海域对流云的发生频率，根据对流云发生频率的分布特征将中国及周边海域划分为青藏高原(TP)、东部陆地(EC)、南部海域(SO)和西北太平洋(WP)四个子区域，研究了四个子区域积云团和深对流云团的水平尺度和垂直尺度。统计结果表明，海洋积云团的水平尺度约为2 km，陆地积云团的水平尺度约为1 km，海洋下垫面热力性质均匀，积云团尺度更大；陆地下垫面非均匀性强，积云团分布更为零散。深对流云团的水平尺度约为10—50 km，在EC地区最大，约为45 km，在WP地区最小，约为30 km。陆地深对流云团水平尺度较海洋上大，且多尺度特征显著，应该与深对流云发生的复杂天气背景有关。积云团的垂直尺度范围约为0.24—2 km，四个区域无明显差异。海洋深对流云团的垂直尺度大于陆地云团的尺度，其中在SO地区最大，约为15 km，TP地区最小，约为10 km。与陆地云团相比，海洋深对流云团表现为水平尺度更小、垂直尺度更大的中尺度对流体特征。

• 春季北太平洋风暴轴的年(代)际变化特征及其与太平洋海温异常之间的关系
• 袁超,徐海明

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  摘要

  2016-09-01

• 摘要：利用20世纪大气再分析资料和欧洲中心海温资料研究了春季西北太平洋风暴轴的年（代）际变化特征以及在不同年代际背景下风暴轴与太平洋海温关系的转变。结果表明，春季西北太平洋风暴轴主要存在两个空间变化型，即反映其强度变化的第一模态和反映其南北位置变化的第二模态。年代际及以上时间尺度上，风暴轴强度、位置与太平洋海温之间的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用。在不同年代际背景下，风暴轴与太平洋海温之间的关系则存在明显的年代际转变：1977年以后，风暴轴强度与太平洋海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用，而在1977年之前则主要表现为海洋对大气的强迫作用，特别是同期冬季日本以东黑潮和黑潮延伸区海温异常的强迫作用；风暴轴南北位置与太平洋海温异常之间的关系，在1977年以后表现为大气对海洋的强迫作用，主要表现为对北太平洋中部海温的影响，但在1977年以前表现为海洋和大气的共同作用，风暴轴南北位置的变化还与同期的赤道中东太平洋海温异常有关，表明ENSO可能对风暴轴的位置变化存在影响。

• 北京地区短时强降水过程的多尺度环流特征
• 杨波,孙继松

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  摘要

  2016-08-30

• 摘要：为了探讨不同天气尺度背景下，北京地区短时强降水过程的基本特征，本文利用2007-2014年6-8月北京地区自动气象站数据和ECMWF ERA-Interim(0.5°×0.5°)全球再分析数据，在对北京地区短时强降水日的大尺度环流特征进行分型的基础上，基于分型合成场和距平场分析了北京地区短时强降水天气过程的基本环流背景及相应的中尺度环流特征。结果表明：(1)造成北京地区出现短时强降水过程的天气系统，依据它们出现的频次，大体可分类为：副高与西来槽相互作用型、西风小槽型、东北冷涡型和黄淮低涡倒槽型等4类；从低层水汽来看，除东北冷涡型主要来自于渤、黄海外，其它3型短时强降水过程的水汽主要来自南海或东海。(2)不同天气系统主导下的短时强降水时空分布存在较大差异：在空间分布上，黄淮低涡倒槽型短时强降水带分布从东南平原穿过城区至西北山前呈东南-西北走向，其余3型大体上沿北京地形呈西南-东北走向，其中：西南山前、城区和东北山前地区是3个短时强降水事件的多发中心；在时间分布上，东北低涡型造成的短时强降水过程主要发生在午后，副高与西来槽相互作用型主要集中在傍晚至前半夜，而西风小槽型和黄淮低涡倒槽型短时强降水表现出较强的夜雨特征。(3)从中尺度环流特征上看，副高与西来槽相互作用型短时强降水过程主要是低层冷空气从北京西部、北部进入，首先触发山区对流，与之对应的雷暴高压逐渐组织化，外侧辐散气流（冷池出流）和山前的偏南风暖湿气流辐合造成对流过程加强；西风小槽型主要是边界层内较强东南风在北京西北部山前受地形阻挡，向两边绕流，西南支气流在西部形成气旋性环流，造成城区西部的对流性天气，东北支气流在东北部山前形成地形辐合线，夜间随着东南气流中偏南分量显著加强，东北部山前地区的辐合上升运动加强，造成东北部山前对流性天气，因此在短时强降水落区上表现为两个分离的多发中心且具有夜发性；东北冷涡型主要是系统性的冷空气从北京北部或西部南下，在山前与低空偏东风形成辐合切变线，触发午后对流性天气；黄淮低涡倒槽型主要是黄淮低涡顶部的低层偏东气流在北京西部山前辐合抬升，触发对流，并逐步演变为中尺度气旋性环流，形成相对组织化的短时强降水。

• 台风莫拉菲 (2009) 登陆前后电荷结构演变的模拟研究
• 徐良韬,张义军,张文娟,王飞,郑栋

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  摘要

  2016-08-23

• 摘要：利用中尺度起电放电模式以及卫星和闪电定位等观测资料对比分析了台风莫拉菲 (2009) 在登陆前后以及衰亡阶段的电荷结构及形成。结果表明：莫拉菲在登陆前存在近海加强过程，加强中逐渐形成清晰的台风眼并伴随眼壁区闪电活动的多发。眼壁区对流在近海加强阶段呈现正的三极性电荷结构，主负电荷区位于?25℃~?10℃层之间，其上下各有一个正电荷区。而在台风达到最大强度后呈现负的偶极性电荷结构，仅存在云中部的负电荷区和下部的正电荷区。眼壁区对流的电荷结构同台风强度变化密切相关而不受登陆直接影响。在台风发展的不同阶段，外螺旋雨带对流主要表现为正的三极性或正的偶极性电荷结构，之前的研究一般认为外雨带对流只能呈现正的偶极性电结构。外雨带三极性电结构的形成可以类似于眼壁区三极性结构的形成，也存在其它形成机制，即在霰粒子与冰晶组成的正偶极性电荷结构下存在一个由雹粒子组成的正电荷区，从而形成正的三极性电荷结构。台风衰亡阶段对流主要表现负的偶极性电荷结构，对流活动较弱，类似于陆地雷暴消散阶段的特性。不同类型的电荷结构所对应对流的相对强度也在文内进行讨论。

• 相对湿度和PM_2.5浓度对大气能见度的影响研究：基于小时资料的多站对比分析
• 樊高峰,马浩,张小伟,刘樱

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  摘要

  2016-07-28

• 摘要：为了全面分析浙江省不同区域能见度变化基本特征及影响机理，基于杭州、宁波、温州三个国家基本气象站2013—2014年逐小时能见度观测资料，比较分析了三市能见度变化的基本特征。发现三市不同等级能见度出现频率基本一致，随着能见度等级的提高，出现频率逐渐降低；从能见度的日变化来看，早晨7时左右最低，之后缓慢上升，午后14—15时达到最高，随后逐渐下降；全年有两个能见度较低时段，分别出现在12月—次年2月和5—6月；总体而言宁波能见度最优，杭州和温州大体相当。功率谱分析结果表明，三市能见度均有显著的日周期，高频波段呈现出多个显著谱峰，低频波段存在若干显著谱峰。进一步开展机理分析，发现相对湿度和PM2.5浓度是调制大气能见度的关键因子，相对湿度增大、PM2.5浓度升高导致能见度降低。在同一相对湿度等级下，初始阶段能见度随PM2.5浓度的升高迅速降低，到达“拐点”之后降低速率趋于缓慢。在同一PM2.5浓度水平下，相对湿度越大，能见度越低，说明水汽对能见度也有重要影响。基于相对湿度和PM2.5浓度两个因子、采用非线性拟合方案构建了大气能见度定量统计模型，总体而言模型拟合效果较好。最后针对研究中存在的不足和未来值得进一步发掘的科学问题进行了讨论。

• 从2011/12和2015/16冬季大气环流异常看北极海冰异常以及前期夏季北极大气环流异常的作用
• 武炳义,杨琨

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  摘要

  2016-07-28

• 摘要：利用美国NCEP/NCAR、欧洲中心ERA-Interim再分析资料以及英国哈德来中心海冰密集度资料, 通过诊断分析和数值模拟试验，研究了2011/12和2015/16两个冬季大气环流异常的主要特征和可能原因。结果表明，尽管热带太平洋海温背景截然不同（分别为弱的La Nina事件和强El Nino事件），但这两个冬季西伯利亚高压均异常偏强，自1979年以来它们强度分别排第一和第五位。前期秋季北极海冰异常偏少是导致这两个冬季西伯利亚高压偏强的主要原因。更为重要的是，前期夏季北冰洋表面反气旋风场，以及其上空对流层中、低层平均气温偏高，加强了北极海冰偏少对冬季大气变率的负反馈，进一步促进了西伯利亚高压的加强，从而有利于东亚地区冬季阶段性强严寒的出现。因此，夏季北极大气环流的动力和热力状态不仅影响夏、秋季节北极海冰，而且对海冰偏少影响亚洲冬季气候变率有重要调节作用。2015/16冬季强El Nino事件并不能掩盖来自北极海冰和大气环流的影响。

• 亚洲夏季风爆发前后西北太平洋和孟加拉湾热带气旋活动统计特征
• 任素玲,刘屹岷,吴国雄

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  摘要

  2016-07-25

• 摘要：亚洲夏季风爆发始于孟加拉湾，然后向南海和印度半岛扩展，其过程持续一个月左右。各地区夏季风爆发时间呈明显的年际变化。利用热带气旋资料和气象再分析资料，统计了1951～2010年间孟加拉湾和南海夏季风爆发前后西北太平洋热带气旋、孟加拉湾气旋风暴活动和夏季风爆发的关系。结果表明，在孟加拉湾夏季风爆发过程中，共有36年出现孟加拉湾气旋风暴，并且夏季风爆发偏早的年份出现风暴的几率最高，为80%。在孟加拉湾夏季风爆发偏早、正常和偏晚三种类型中，孟加拉湾风暴活动频率高峰期多出现在夏季风爆发前后几日内。并且在孟加拉湾风暴活动频率高峰出现前期，西北太平洋热带气旋最先出现活动频率高峰。孟加拉湾夏季风爆发前约有40~50%的年份西北太平洋出现热带气旋活动，其中夏季风爆发偏早年份，爆发前西北太平洋热带气旋活跃的时间偏早（4月第2候），且多活动在南海和菲律宾附近；爆发正常年份，西北太平洋热带气旋活跃的时间是4月第4候，多活动在略偏东的海域；爆发偏晚年份，西北太平洋热带气旋活跃的时间为5月初，活动区域最偏东。南海夏季风爆发过程中，60年中共有29年西北太平出现热带气旋，其中爆发偏早和正常年份出现热带气旋的频率较高，并且热带气旋多出现在爆发当日和爆发后一段时间。整体来看，亚洲夏季风爆发前，西北太平洋热带气旋活动频率最先开始增强，然后孟加拉湾风暴开始活跃并伴随着孟加拉湾夏季风爆发，夏季风爆发偏早和正常年份，孟加拉湾夏季风爆发后，西北太平洋热带气旋再次增强，南海夏季风爆发。

• 欧亚冬季温带反气旋活动的气候特征
• 田笑,智协飞

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  摘要

  2016-07-18

• 摘要：利用NCEP/NCAR中心的再分析数据，通过判定和追踪温带反气旋的客观方法统计分析了1948-2013年欧亚地区冬季温带反气旋的生成，消亡，移动，生命史，强度等气候特征。结果表明，反气旋的主要源地位于蒙古高原，伊朗及其周边，地中海沿岸，中西伯利亚，波罗的海西北部，俄罗斯东北部等地，其中蒙古高原和伊朗等地也是强反气旋过程最主要的源地。反气旋活动的大值分布区和反气旋生成的大值中心分布十分相似，主要活跃区对应低空平均经向温度梯度大值区和高空脊前。除了源于蒙古区和西伯利亚东北部的强、弱反气旋的移动距离差别不明显，其他地区的反气旋移动距离与强度有密切关系。持续1-2天的反气旋占总数的44.2%，而只有3.2%的反气旋生命史超过一周，且强反气旋比弱的反气旋更易持续较长时间。

• 有效辐射气候学模型评估和参数优化
• 曹雯

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  摘要

  2016-07-15

• 摘要：基于中国19个辐射站1993—2012年的地面辐射平衡资料和气象资料，分析评估了布朗特法、Penman法、别尔良德法、FAO24法、FAO56-PM法、邓根云法和童宏良法7种参数化方案计算我国地面有效辐射的适用性；并以均方根误差最小为目标函数，利用步长加速法和多元回归法迭代求解最优参数，建立适合于我国的最优参数化逐日有效辐射估算方法。结果表明：参与评估的7种方案都不同程度低估了我国的有效辐射；从全国总体误差水平看，童宏良法的平均绝对相对误差MAPE和均方根误差RMSE小于其他6种方案，分别为27.0%和24.5 W/m2，估算效果较好；其次是Penman法和邓根云法；FAO56-PM法精度较低，不适用于我国的有效辐射估算。针对单站来说，邓根云法在东部平原地区的精度最高，童宏良法由于考虑了海拔高度的订正，适用于西部高原地区。相关分析表明水汽压是影响有效辐射估算误差的最关键因素，因此根据水汽压的地理分布规律，分东部区和西部区建立分区方案。基于观测资料建立的全国方案和分区方案的RMSE分别为20.8 W/m2和21.4 W/m2，精度均高于已有参与评估的7种方案；而且在绝大多数站点，分区方案的误差小于全国方案，所以划分东部区和西部区进行有效辐射模型参数化很有必要。同时发现，分区方案在西部区明显优于邓根云法，在东部区明显优于童宏良法，因此推荐其作为我国有效辐射的计算方法。

• 东亚夏季风边缘摆动区陆面能量时空分布规律及其与气候环境的关系
• 曾剑

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  摘要

  2016-07-08

• 摘要：东亚夏季风边缘摆动区既是气候敏感区，也是生态脆弱区和农牧交错带，其特殊陆面能量空间分布格局和演变特征对理解该区域天气和气候变化有重要意义。然而受限于陆面观测资料缺乏，这部分陆面特征认识仍非常有限。通过分析34年陆面模拟集成产品，本文发现：夏季风边缘摆动区内潜热和感热通量在空间上表现出明显的过渡特征，由摆动区外的相对均衡状态进入到摆动区内的‘突变转换’；陆面能量平衡具有明显的区域特征，能量平衡各分量在纬向和经向都表现出了“阶梯型”的变化。从演变而言，区域平均感热和潜热没有表现出规律性的递减或递增趋势，波动幅度基本在±20%以内，但在20世纪末存在一个较为明显的摆动相位转换：在1997年之前夏季风边缘摆动区夏季风相对活跃，潜热通量总体高于其气候值而感热通量则低于其气候值，之后出现了相反的现象。此外，区内感热和潜热通量对气候环境干湿性质非常敏感，两者存在明显的线性关系。

• 线性准地转模型中副热带感热加热强迫的定常波
• 张亚妮,刘屹岷

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  摘要

  2016-07-06

• 摘要：通过求取定常线性准地转位涡模式的解析解，研究了感热加热强迫所激发的副热带定常波的结构特征，讨论了基本流、牛顿冷却及地面摩擦等对定常波振幅和位相的影响。结果表明，东风时定常波在垂直方向上表现为上、下层反位相的第一斜压结构，且地面系统远强于中高层；西风时定常波呈现出向上的传播特征，在高层，随着风速增大振幅随高度的升高有增大趋势。在近地层，东风时气旋（反气旋）主体位于加热西（东）侧；西风时气旋（反气旋）主体位于加热东（西）侧，近地层以上相反。另外发现，东、西风基本流的作用具有对称特征，这与潜热加热显著不同。研究结果还表明，牛顿冷却对定常波有重要影响，基本流越弱时影响越显著。在静止大气中，感热加热强迫下无Sverdrup解，考虑牛顿冷却时，感热强迫在热源范围内的近地层和中高层分别激发出气旋式和反气旋式环流，气旋中心位于加热中心略偏西的位置。在非静止大气中，牛顿冷却项使地面系统中心向上风方向移动，东风时向东移。牛顿冷却对高、低层系统均有削弱作用。地面摩擦则明显不同，它总会使低层系统减弱，高层系统增强。

• 黄海海雾WRF数值模拟中垂直分辨率的敏感性研究
• 杨悦,高山红

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  摘要

  2016-06-30

• 摘要：基于WRF模式探究不同垂直分辨率下模式对黄海海雾的模拟表现。将3种垂直分层方案（35η、44η与63η）和2种边界层方案（YSU、MYNN）组合，对10次海雾展开模拟研究。统计分析了水平雾区与雾顶高度对垂直分辨率的敏感性，并利用1次典型个例剖析了雾顶长波辐射与雾体湍流的作用。统计结果显示：提高垂直分辨率能显著改进水平雾区的模拟效果，改善明显的个例在不同垂直分辨率试验下的雾顶高度差异也较大；YSU方案相比于MYNN方案更敏感，从35η增加到44η层其试验个例的POD（击中率）和ETS（公正预兆得分）的平均改进率分别提高了13.29%和10.22%。典型个例研究结果揭示，模式对雾顶长波辐射和雾体湍流作用的模拟程度强烈取决于垂直分辨率：粗垂直分辨率给出的湍流强度很弱，导致模拟失败；雾顶存在“云水含量增多→长波辐射增强→降温加大→云水含量增多”的正反馈过程，细垂直分辨率比粗垂直分辨率更容易维持与增强此反馈；只有细垂直分辨率才能模拟出雾顶长波辐射冷却产生的贯穿雾体直抵海面、强度不弱于近海面机械湍流的浮力湍流，它导致雾体降温而出现符合观测事实的海温高于气温的现象。

• GRAPES-Meso模式浅对流云辐射效应的改进试验
• 康家琦,王建捷,黄丽萍,万子为

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  摘要

  2016-06-22

• 摘要：在万子为等（2015）对GRAPES-Meso模式浅对流参数化改进的基础上，本文进一步引入了浅对流云量诊断计算，并设计旨在影响辐射传输的浅对流过程对浅云云量和云中水凝物的补偿方案，以改进模式低层云量偏少和浅对流云辐射效应不足之问题。通过对数值试验结果的诊断和对比分析以及与观测的比较，重点考察了浅对流云量计算与浅对流激发的协调性、浅对流云对低云补偿后所产生的辐射效应以及对模式地面要素预报的影响等，验证了改进方案的合理与有效性。结果表明：（1）浅对流云量诊断计算合理，其云覆盖区与浅对流激发区相吻合，引入浅对流云量的计算可减小模式云量的计算偏差、使其向观测结果靠近；（2）改进方案在浅对流发生区低层0.5-4km高度范围内、对影响模式云辐射过程的浅云云量和云中水凝物形成有效补偿，最明显的浅云补偿在1-1.5km高度处，浅对流活跃时期浅对流过程对浅云水凝物（云水和雨水之和）的补偿量可达20-55%；（3）云光学厚度对浅云水凝物的补偿响应合理，即水凝物的补偿引起云光学厚度增加，两者的变化特征在时空分布上十分相似，且云光学厚度之变化受云水补偿的影响比雨水补偿的影响要显著许多；（4）在白天时段，浅云补偿所产生的辐射效应是使模式地表太阳总辐射有所下降、缩小了与观测的偏差，进而使地表温度和地面2米气温模拟偏差减小。改进方案对缓解模式云量偏少、模式地表太阳总辐射偏强和地面2米温度偏高所产生的正面影响，在批量试验中得到了验证。

• 季风涡旋对热带气旋生成影响的理想试验研究
• 徐梦婷,周顺武,葛旭阳

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  摘要

  2016-06-08

• 摘要：利用新一代非静力平衡中尺度数值模式WRF_ARW（3.3.1版本）模拟季风涡旋中热带气旋（TC）生成的过程，从动力作用和热力作用两方面分析大尺度季风涡旋对TC生成的影响。结果表明：从动力学角度来看，能提供较大环境场涡度的季风涡旋不利于扰动涡旋快速发展成TC。初始阶段，由于季风涡旋尺度大，垂直涡度径向梯度弱。而垂直涡度径向梯度的强弱可以通过“涡度隔离”效应影响对流单体向涡旋中心的聚集合并过程。随着扰动的组织化，径向入流对涡度的平流作用越来越重要。对流单体相对最大风速半径（RMW）的位置对TC生成作用明显，当其集中在RMW附近时涡旋容易快速发展。此外，环境场相对涡度与TC的尺度存在显著的正相关。初始尺度大的涡旋最终具有较大的外围尺度，其涡度的分布范围也更广。从热力学角度来说，较大的环境场相对湿度有利于TC生成。虽然较大的环境场湿度能够诱发较强的外围对流，但同时也能使得RMW以内存在丰富的对流，后者能够提供充分的内区非绝热加热，降低中心气压，促进涡旋发展。

• 大气气溶胶散射吸湿增长特性研究进展
• 孙俊英,张璐

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  摘要

  2016-06-03

• 摘要：大气气溶胶的散射吸湿增长特性反应了相对湿度对气溶胶散射能力的影响。研究气溶胶散射吸湿增长对于评估气溶胶辐射强迫、了解气溶胶对大气能见度的影响具有重要意义。文章对气溶胶散射吸湿增长特性的研究意义、监测方法、国内外研究进展、参数化拟合和模型模拟等方面进行了系统回顾和总结，并对未来发展方向做出展望。国内在该领域开展的研究数量偏少，广泛开展气溶胶散射吸湿增长特性研究十分必要。

• 超强台风“威马逊”（2014）云微物理特征的模拟与对比分析
• 邓琳,端义宏

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  摘要

  2016-06-03

• 摘要：采用中尺度数值模式WRFV3.5对2014年超强台风“威马逊”进行数值模拟。利用雷达、卫星、自动站小时降水资料，对比单参数WSM6云方案和双参数WDM6云方案在模拟台风路径、强度、降水分布及水成物含量上的差异，分析雨滴粒子的谱型特征及微物理源汇项对云中雨水含量的影响。与上海台风研究所的最佳路径数据对比显示，两方案均较好地模拟了“威马逊”的移动路径，WDM6方案的整体路径误差更小；模拟的强度差异则较为显著，WDM6方案的海平面最低气压值偏高，强度偏弱。两方案模拟的累积降雨分布虽与自动站实测资料基本一致，但WDM6方案模拟的强降水概率偏高，弱降水概率偏低。两方案模拟的对流区雪、霰、雨水含量均大于TRMM卫星反演结果，且WDM6方案的对流云较多，总体雨水含量偏高；两方案均模拟出了雷达回波分布的整体特征，但眼区尺度偏大，WDM6方案在融化层以下缺少眼墙之外的弱回波区且>39dBZ的强回波区偏多，同样显示了雨水含量（或尺度）偏大。由于WDM6方案为暖雨（云、雨水）双参数模式，对云滴活化、云雨转换及云、雨谱型有一定的改进，其能较合理地模拟出雨滴谱随台风发展的演变特征；模拟显示，云、雨滴的收集碰并及固态粒子的融化是雨水的主要源项，WDM6方案增加了云雨水自动转化率及雨水碰并云水率，导致该方案的空中雨水含量偏多，且随高度的降低快速减小；此外，由于WDM6方案使用简单的寇拉公式进行云滴活化，初始云凝结核数的变化即可造成雪、霰、云雨水含量的改变，故建议在具体大气气溶胶条件下，对方案中的云滴生成参数化过程做相应的调整。

• 毫米波雷达与无线电探空对云垂直结构观测的一致性分析
• 王喆,王振会,曹晓钟

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  摘要

  2016-06-01

• 摘要：在众多种针对云垂直结构的观测中，毫米波雷达可获取云底、云顶、云厚等完整的云垂直结构信息，并可以连续监测云的垂直剖面变化，是有力的观测手段之一。而无线电探空因其直接的测量优势，能直观、确切地描述大气湿度垂直结构，可将其进一步处理生成云垂直结构信息，并作为一种数据源用于与毫米波雷达云垂直结构探测结果进行比对，以评估毫米波雷达针对云宏观垂直结构的观测性能，为毫米波雷达更好地应用于云观测提供参考。通过获取位于北京南郊观象台的毫米波雷达2014年10月28日至2015年02月17日长达113天连续观测的反射率因子以及探空温压湿数据，设计或选取合适的方法对二者进行云边界的计算，并进行云高（包括云底高和云顶高）以及云层数的一致性比对分析。结果认为，除对于高层云的云顶高度毫米波雷达由于观测限制不能探测到10km以上的云顶，某些时刻与探空产生较大差异外，在云底高度以及中低云的云顶高度上可以与探空观测取得很好的匹配效果，对于云的垂直分层上二者也有较好的一致性。该毫米波雷达具有较为准确并连续刻画10km以下云垂直结构的能力。

• 造成2015年华南前汛期最强日降水的暖区对流系统抬升机制的中尺度观测分析
• 吴梦雯,罗亚丽

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  摘要

  2016-06-01

• 摘要：利用高分辨率地面、雷达和探空观测资料，本文分析了造成2015年5月20日广东省东部沿海暖区极端降水（最大雨量542毫米）的长生命史、准静止的中尺度对流系统（MCS）。5月19日20时（北京时间）至20日12时，沿着一条地面中尺度边界连续不断地触发新的对流单体，导致强降水准线状MCS的形成和维持。这条边界最初于19日夜间形成，它位于19日白天对流降水造成的靠近海岸的地面冷空气堆和来自洋面的高相当位温（θe）空气之间；MCS产生的近地面偏北风冷出流与来自南侧洋面的暖湿气流形成对峙，使得中尺度边界得以维持和加强。由于对流层低层环境大气十分潮湿，且对流层中低层的风较弱，MCS产生的冷出流风速很小（≤5 m/s），它与南侧暖湿气流的风速相当，使得中尺度边界十分缓慢地向南移动。中尺度边界两侧温差约2-3oC，厚度大约250-500米。由于近表面（0-200 m）暖湿空气的自由对流高度很低、对流抑制能量接近零，浅薄的边界附近不断触发对流，在中尺度边界的北侧形成若干条东北-西南走向约50公里长的中-β尺度雨带，它们组成准线状的MCS并向东缓慢移动，产生约80%的累积降水。20日中午，从西北方向移来的另一个MCS与局地发展的MCS合并，中尺度边界北侧的偏北风冷出流随之增强，边界加速向东南方向移动，大约3小时后降水过程结束。

• 基于Copula函数的北京强降水频率及危险性分析
• 曹伟华

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  摘要

  2016-05-30

• 摘要：客观分析强降水事件的发生频率及其致灾因子危险性，能为局地洪涝灾害的防灾减灾规划及灾害预警提供科学依据。本文探讨了基于二元Copula函数的强降水致灾变量联合分布及其在强降水危险性分析中的应用。利用北京地区2005—2014年逐时降水资料提取强降水事件案例，通过建立能反映两个主要致灾因素——降水持续时间和过程降水量——之间依存关系的二元联合分布模型，计算了北京地区强降水事件条件重现期，并以此为基础开展危险性分析。研究表明：北京地区强降水事件的持续时间多小于24h，且主要服从GEV和LN分布，而过程降水量则更适用于GEV分布；通过Gumbel Copula函数能较好刻画过程降水量与持续时间的相互依存关系。北京地区短时强降水重现期受持续时间影响明显，仅基于降水量的重现期估算会低估其致灾危险性，利用基于Copula函数的条件重现期能更合理描述不同强降水情景致灾因子的危险性特征及其空间差异性特征。北京地区持续时间小于12h、强度在50mm以上的强降水事件多呈东北-西南走向特征，而持续时间在6h以内的50mm以上强降水则在北京城区及东北部地区更加频繁。

• 西藏改则地区雨季上对流层/下平流层大气垂直结构观测研究
• 洪健昌,郭建平,杜军,王鹏祥

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  摘要

  2016-05-27

• 摘要：利用我国第三次青藏高原大气科学试验2014年7-8月改则探空试验期间获取的每天三次观测的探空数据，对该地区对流层大气垂直结构进行了研究。结果表明：改则地区海拔17～19km之间存在逆温现象；第一对流层顶平均高度16082m，第二对流层顶平均高度16466m，前者出现概率远高于后者，两类对流层顶的高度均与其对流层顶的温度、气压成反比。北京时间08:00,14:00和20:00的最大风速分别出现在11.8km、12.6km和12.1km高度，风速值分别为16.2m/s、16.3m/s和15.9m/s，风向随高度顺时针变化，对应为暖平流，由下层西南风转为上层的东南风，17km以上稳定成东北风，下层主导风为西南风。在8km左右的高度上存在一个最大相对湿度值聚集区，从地面开始相对湿度随高度增加（逆湿现象），达到该聚集区后，之后随高度增加而减小。青藏高原西部雨季对流层顶折叠现象出现概率较低，可能与该季节高空急流或高空峰天气较少有关

• 非齐次隐马尔可夫降尺度方法对江淮流域夏季逐日降水的模拟及其评估
• 丁梅,江志红,陈威霖

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  摘要

  2016-05-26

• 摘要：引入非齐次隐马尔可夫模型(Nonhomogeneous hidden Markov model, NHMM) 统计降尺度方法，利用1961-2002年江淮流域夏季逐日降水资料、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA-40再分析资料建立模型，检验其对东部季风区(以江淮流域为代表)夏季日降水的模拟能力，并对比BCC-CSM1.1(m)模式NHMM降尺度前后的模拟效果。结果表明：NHMM降尺度方法通过建立降水概率分布态间转移参数与大尺度环流变量之间的联系，对江淮流域逐日降水量具有较好的降尺度效果。模拟的各站的日降水量概率分布曲线(Probability Distribution Function ,PDF)与观测非常接近，Brier评分(Brier Score, BS)均小于0.11%，显著性评分(Significance Score, Sscore)均大于0.84；夏季总降水量、降水日数、中雨日数、降水强度和95%分位降水量指数的多年平均场偏差百分率绝对值低于10%，前三个指数的空间相关系数高于0.9；该方法对各降水指数的年际变率也有一定的模拟能力，模拟得到的各指数的区域平均年际序列与观测序列的相关系数为0.62-0.87。对BCC-CSM1.1(m)模式的模拟结果进行降尺度后，BS较降尺度前平均减小0.57%，Sscore平均增加0.23，皆表明降尺度后的PDF更接近于观测；各降水指数在多数台站的偏差百分率绝对值由大于40%降至10%以内，空间相关系数普遍提高至0.8以上。NHMM降尺度方法能够有效提高BCC-CSM1.1(m)模式对江淮流域夏季日降水的模拟能力，相对气候模式具有显著的“增值”，未来可进一步利用该方法进行气候变暖背景下的日降水变化预估。

• 大气粒子的散射相函数参数化方案比较研究
• 刘琨,张峰,吴琨,周秀骥,张华,刘仁强

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  摘要

  2016-05-24

• 摘要：大气粒子的散射相函数的参数化是大气辐射传输参数化过程中的重要组成部分。为了全面比较大气粒子的两种散射相函数参数化方案：Henyey-Greenstein（HG）方案和Double Henyey-Greenstein（DHG）方案。在四流球谐函数展开累加法中，应用两种方案计算气溶胶、云、霾粒子的反射率和透射率（吸收率）的结果。结果表明：HG方案无法表现相函数的后向峰值，因而其计算大气粒子的反射率和透射率的精度较差；DHG方案能较好表征相函数的前向和后向峰值，但是该方案计算得到的相函数易出现后向异常峰值或为负值，在这种情况下，该方案计算得到气溶胶、云、霾粒子的反射率和透射率精度甚至会低于HG方案。通过对DHG方案进行研究，得到了改进的DHG方案（MDHG）。MDHG方案计算结果稳定，并能很好表征相函数的前向和后向峰值的特征，其计算的大气粒子的反射率和透射率精度也较高。MDHG方案是一种理想的相函数参数化方案。

• 广东野外雷电综合观测试验十年进展_*
• 张义军,吕伟涛,陈绍东,郑栋,张阳,颜旭,陈绿文,董万胜,但建茹,潘汉波

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  摘要

  2016-05-24

• 摘要：雷电野外科学试验是认识雷电发生发展物理过程及其致灾机理的重要途径，也是开展真实雷电电磁环境下雷电防护技术测试的重要方式。自2006年开始，中国气象科学研究院和广东省气象局在广州野外雷电试验基地，持续合作开展了雷电野外综合观测试验。文中综述了人工触发闪电和自然闪电物理过程及其雷电防护技术测试试验等方面的研究结果。十年期间共成功触发闪电94次，回击电流峰值最大值为42kA，平均值为16kA；分析给出了自然闪电预击穿过程电场变化脉冲特征类型和差异；观测发现高建筑物上行连接先导可达几百米甚至超过1公里，其发展速度可达106m/s量级，下行先导与上行连接先导的连接呈多样性；雷电防护技术测试试验表明人工触发闪电近距离电磁场耦合在架空线路上的感应电压达到kV量级，多回击、长连续电流和地电位抬升是造成浪涌保护器SPD损害的主要因素；闪电定位系统探测性能的评估结果显示粤港澳闪电定位系统的闪电和回击的探测效率分别为96%和89%，定位误差算术平均值为532 m，回击电流强度的估算值约为真实值的0.63倍。

• 集合卡尔曼滤波同化中雷达位置的敏感性研究
• 乔小湜,闵锦忠

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  摘要

  2016-05-18

• 摘要：针对对流尺度集合卡尔曼滤波(EnKF)雷达资料同化中雷达位置对同化的影响进行研究。为了考察强对流出现在雷达不同方位时EnKF同化雷达资料的能力，以一个理想风暴为例，设计了8个均匀分布在模拟区域周围的模拟雷达进行试验。单雷达同化试验中，初期同化对雷达位置较敏感，而十几个循环后对雷达方位的敏感性降低。造成初期同化效果较差的雷达观测位于模拟区域正南和正北方向，这两部雷达与模拟区域中心的连线垂直于风暴移动方向（即环境气流的方向）。双雷达试验的结果表明，正东、正南、正西和正北方向的雷达组合观测会使同化初期误差较大，这说明并不是所有与风暴连线呈90°的雷达组合都能在短时同化中得到合理的分析结果，还需要都处于模拟区域对角线上（即与环境气流呈45°夹角），同化效果才较好。短时同化后的确定性预报结果表明，较大分析误差也会导致较大预报误差。这些分析误差主要是由于同化初期不准确的集合平均场驱动出的不合理的背景误差协方差造成的。当背景场随着同化循环得到改进后，驱动出的合理的背景误差协方差使得不同位置雷达同化造成的差异逐步减小。基于上述结果，引入迭代集合卡尔曼滤波(iEnSRF)算法，结果显示使用该算法后，雷达位置对同化效果的影响减小，同化不同位置的雷达资料均能有效降低分析和预报误差。

• WRF模式对青藏高原南坡夏季降水的模拟分析
• 吴胜刚,刘屹岷,邹晓蕾,吴国雄

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  摘要

  2016-05-06

• 摘要：利用中尺度数值模式WRF研究积云对流参数化方案、网格嵌套技术和模式分辨率对陡峭的青藏高原南坡夏季降水模拟的影响。对2006年7月青藏高原南坡地区降水的模拟分析表明: 降水对积云对流参数化方案的选择很敏感，不同方案模拟的结果差异显著，采用Grell-Devenyi质量通量方案时的模拟效果优于其他方案。在此基础上，通过5种试验方案比较发现，使用积云对流参数化方案、提高模式分辨率和应用网格嵌套技术能改善降水强度和空间分布的模拟，组合使用时模拟的降水与观测资料更接近。它们均能改进风场，使得水汽的输送和辐合过程的模拟更加准确；还能影响大气的垂直加热状态，导致不同的对流发生，使垂直速度的分布趋于合理。未使用积云对流参数化方案时，大气湿度偏小，而模式分辨率和网格嵌套技术对大气湿度的影响不大。