中国降水与地形
   暴雨预报是国际上公认的难题,其发生有很强的局地性。一个显著的特征是,暴雨与地形有密切的关系。我国年平均降水量的每一个强的降水中心几乎都与具体的山脉与之相对应。比如,在广东省,降水中心主要出现在云开大山、九连山和莲花山的迎风坡;在福建省,降水中心主要出现在戴云山、雁荡山和武夷山的闽北地区;在华北,降水中心主要出现在燕山南麓、太行山东麓及南部地区。再如,在我国西部的四川省,我们可清楚地看到一个强的降水中心,位于雅安地区。该地区就是著名的"雅安天漏"发生地。"雅安天漏"出现在青藏高原东南麓陡峭坡地边缘。我国处于东亚季风区,是世界上暴雨最多的国家,独特的地形地貌和多变的气候环境,增加了我国暴雨数值预报的复杂性和困难性。

  地形对天气和气候的影响是很复杂的。在大气数值模式中,如何恰当地描述地形作用,一直是国际上重大的研究难点。目前许多的大气数值预报模式在考虑地形方面都是采用一种气象上称之为σ坐标的垂直坐标系。σ坐标的表达式为,σ=(p-pt)/(ps-pt)。对于这种坐标系, 等σ面是随地形起伏而起伏,在大气底部, 等σ面与地形下垫面重合,这样,在数值模式中,可给出一个简单下边界条件。但是,当地形比较复杂时,这种坐标模式也存在着一些问题。归结起来,其主要问题有: "当地形比较陡峭时,σ等坐标面将非常倾斜。沿这样的σ面,计算气压梯度力的误差比较大,从而,模式不能合理地反映出山脉对气流的阻挡作用。 "实际大气具有准水平的层流特性,以陡峭的σ面作为分层气流数值模式的平面不太合理。 "沿陡峭的σ面,计算物质平流和水平扩散等误差都较大。 以上问题,在陡坡地形上空尤为严重。这就使得σ坐标模式在考虑地形时只好取比实际地形平缓、光滑的格点平均地形,但地形作用是与它的坡度和形状密切相关的,如何解决这些问题,一直是国际上广泛讨论的难点,为此,国内外许多科学家想了不少办法,象曾庆存先生1963年提出的标准层结静力扣除法,在国际上现已很著名,并被一些先进国家采用。为解决σ坐标面倾斜的问题,曾先生在1982年曾提出过一种修正的σ坐标,与Mesinger在1984年发表eta坐标基本一致。eta坐标保留了σ坐标的优点,下边界条件简单,而克服了σ坐标的缺点,使坐标面为准水平。