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摘要:將詳細的氣溶膠活化方案和非感應(yīng)起電參數(shù)化方案耦合到WRF模式的Morrison微物理方案中,在此基礎(chǔ)上模擬了理想的熱帶氣旋個例,討論了氣溶膠對熱帶氣旋強度及電活動的影響。研究發(fā)現(xiàn)氣溶膠對熱帶氣旋強度和電活動的影響在不同發(fā)展階段是不同的。在熱帶氣旋發(fā)展階段,氣溶膠增加使云內(nèi)的云滴數(shù)濃度增加,云滴尺度降低,抑制了暖雨過程,未降落的小云滴粒子上升到凍結(jié)層之上,凍結(jié)形成了更多的冰相粒子,凍結(jié)過程釋放潛熱,激發(fā)云系對流發(fā)展,使熱帶氣旋強度增強,電活動更為劇烈。而在熱帶氣旋成熟階段,污染個例中的冰相粒子降落,形成更多的降水,降水粒子在下落過程中對上升氣流產(chǎn)生拖曳作用,抑制對流強度。降水粒子在海平面蒸發(fā)吸收了大量潛熱,使該區(qū)域溫度降低,這也阻礙了外部暖濕能量向內(nèi)輸送,抑制了對流發(fā)展,從而使熱帶氣旋強度降低。而由于污染個例中的冰粒子較少,參與起電過程的冰粒子減少,熱帶氣旋的電活動強度降低。

摘要:本文使用1978-2013年美國大氣海洋局NOAA研發(fā)的STAR V3.0版本的MSU/AMSUA逐月亮溫格點數(shù)據(jù),引入集合經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸?EEMD)方法,研究了高空大氣亮溫的非線性變化趨勢,尤其注重亮溫氣候趨勢的時間演變特征,并與傳統(tǒng)線性回歸(CLR)方法做了對比研究。結(jié)果表明,在全球?qū)α鲗釉鰷?、平流層降溫的大背景?基于EEMD的亮溫非線性趨勢演變特征表現(xiàn)為:近10 a對流層中、高層全球平均增暖趨勢放緩,甚至出現(xiàn)輕微的降溫趨勢;北半球?qū)α鲗釉雠紫瘸霈F(xiàn)在北極,隨后向低緯度方向延伸。北極對流層增暖向上影響高層大氣,最高可以擴展到平流層低層。南半球?qū)α鲗又械途暥鹊貐^(qū)受北半球大氣影響也出現(xiàn)增溫。另外,近10 a南極地區(qū)出現(xiàn)顯著的獨立增溫現(xiàn)象。平流層變冷北半球最早從中緯度地區(qū)開始發(fā)生,變冷逐漸增強的同時向極地和低緯度兩側(cè)擴張。南極上空平流層大氣早期也出現(xiàn)顯著變冷,然而隨著2000年以后南極大范圍增暖,平流層變冷逐漸轉(zhuǎn)移到中低緯地區(qū)。

摘要:利用NCEP/NCAR再分析數(shù)據(jù)和中國臺站降水資料研究冬季東亞高空副熱帶急流和溫帶急流協(xié)同變化特征及其與中國南方地區(qū)降水的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)冬季東亞高原急流與溫帶急流同期反向協(xié)同變化特征最為顯著。即高原急流增強,同時溫帶急流減弱(SW型)和高原急流減弱,同時溫帶急流增強(WS型)。當(dāng)高原急流增強(減弱)而溫帶急流減弱(增強)時,中國南方地區(qū)降水顯著增加(減少)。合成分析表明,不同急流協(xié)同變化型態(tài)下冷暖空氣活動特征存在較大差異,高原急流與溫帶急流的反向協(xié)同變化可以真實反映與冬季中國南方地區(qū)降水相關(guān)聯(lián)的冷暖空氣活動特征,進而導(dǎo)致不同降水形態(tài)的產(chǎn)生。

摘要:利用1981-2010年前汛期(5-6月)福建地區(qū)臺站逐日降水觀測資料及NCEP/NCAR再分析逐日資料,對福建地區(qū)極端降水事件發(fā)生規(guī)律及環(huán)流異常進行了分析。結(jié)果表明:近30 a福建地區(qū)前汛期各站極端降水事件的發(fā)生頻次在40~62次之間,沿海臺站發(fā)生次數(shù)明顯少于內(nèi)陸臺站。區(qū)域性極端降水發(fā)生頻次亦呈顯著增加趨勢,增幅為0.06次/a,且在1994年后,前汛期極端降水事件的發(fā)生頻次明顯增多。區(qū)域性極端降水86次事件平均的降水分布顯示在閩西中部降水量最大,并由此向外圍逐漸減小。極端降水事件對前汛期降水貢獻較大,約占前汛期總降水量的兩成以上。極端降水事件的發(fā)生與大氣環(huán)流異常存在密切關(guān)系,對深刻認識福建地區(qū)極端降水事件的形成機制和變化規(guī)律具有重要意義。

摘要:本文選用2007年1月-2010年2月的CloudSat衛(wèi)星94 GHz探測資料(2B-GEOPROF)對淮河流域混合云出現(xiàn)頻率、云高以及含水量分布規(guī)律進行了研究。研究結(jié)果表明:(1)混合云出現(xiàn)頻率和云高具有顯著的季節(jié)性變化特征,均表現(xiàn)為夏季值高、冬季低;(2)CloudSat 2B-CWC-RO反演產(chǎn)品在假設(shè)混合云冰水混合比與云內(nèi)溫度(-20~0℃)成線性關(guān)系條件下反演的液態(tài)水含量(LWP)與地面觀測值相差較大,本文利用冰水混合比與云內(nèi)溫度成指數(shù)函數(shù)關(guān)系反演的LWP更接近地面觀測值;(3)反演的LWP具有明顯的季節(jié)分布特征,其季節(jié)平均值夏秋季高、春冬季低?；旌显齐S著LWP值的增加,其對應(yīng)的雷達反照率因子范圍和出現(xiàn)的高度層越來越集中,混合云在對流層中下層的出現(xiàn)頻率隨LWP的增加而增多,出現(xiàn)頻率高值區(qū)及其分布的高度層也具有明顯的季節(jié)性特征,并與混合云零度層高度有密切關(guān)系。

摘要:利用中尺度數(shù)值模式WRF v3.5.1中的17種不同云微物理過程參數(shù)化方案,對2012年7月21-22日北京特大暴雨過程進行了對比試驗。模擬結(jié)果表明:不同云微物理方案對不同量級降水的模擬效果各有優(yōu)勢。NSSL 1-momlfo方案對中雨和大暴雨兩個等級降水的模擬效果最好,降水中心值最接近實況;Eta(Ferrier)和Kessler方案分別對大雨和暴雨等級降水的模擬效果最好。總體上,能夠較好地模擬出本次特大暴雨過程的方案依次為:NSSL 1-mom、NSSL 1-momlfo和Milbrandt 2-mom方案,而WDM6方案的模擬效果最差。云中水成物演變特征表明,模擬較好的方案中液態(tài)水、云冰和霰的含量較多,且隨時間演變與地面降水強度的變化相一致。另外,模擬較好的方案中冰相粒子多,過冷水的范圍大、含量高,有利于各相態(tài)粒子相互轉(zhuǎn)化,促進冰相過程發(fā)展,致使降水量增多。

摘要:利用全國2400多臺站逐日降水資料,分析了中國東南部地區(qū)4-6月10~30 d低頻強降水的時空變化特征。結(jié)果表明:4-6月10~30 d低頻強降水的方差大值區(qū)在中國的長江及其以南地區(qū),中心位于江南的中東部,東南部地區(qū)4-6月10~30 d低頻強降水距平的第一模態(tài)反映該區(qū)域呈一致變化。功率譜分析表明第一模態(tài)時間變化的周期以10~30 d低頻分量為主。根據(jù)區(qū)域強降水及其10~30 d低頻強降水、區(qū)域強降水正交經(jīng)驗函數(shù)(EOF)分析的第一模態(tài)時間系數(shù)(PC1)及PC1的10~30 d低頻分量的年際方差,結(jié)合它們兩兩之間逐年的相關(guān)系數(shù),確定了區(qū)域強降水10~30 d強振蕩典型年份。對典型年降水異常分布的方差分析,表明強振蕩年區(qū)域總降水量異常主要是由10~30 d強降水的低頻變化引起的。

摘要:針對94 GHz毫米波云雷達的數(shù)據(jù)處理,基于離散偶極子近似法(DDA)計算了幾種非球形冰晶的后向散射及衰減效率,探討了不同冰云模型下冰云的雷達反射率因子(Z_e)和衰減系數(shù)(k)及冰水含量(IWC,記作W)的關(guān)系。結(jié)果表明:(1)形狀對冰晶的散射及衰減效率與粒子大小有關(guān)。(2)在實際的冰云中,將六角形冰晶和橢圓冰晶看做同體積的球形粒子將低估其衰減和后向散射。將聚合物冰晶看做等體積球形,將高估其后向散射及衰減,子彈花冰晶的后向散射與同體積的球形相比有減小也有增大,但是衰減比同體積球形的小。(3)冰云模型對Z_e-k、Z_e-W關(guān)系具有較大影響,假設(shè)滴譜相同的條件下,得到了具體冰云模型下對應(yīng)Z_e-k、Z_e-W關(guān)系的系數(shù)。這些探討為我國W波段云雷達的數(shù)據(jù)處理提供了參考。

摘要:利用常規(guī)資料、NCEP/NCAR再分析資料及多普勒天氣雷達資料等,對2014年3月30-31日廣東一次颮線過程進行了分析。重點分析了颮線發(fā)生的環(huán)流背景、環(huán)境特征、不穩(wěn)定條件、垂直風(fēng)切變等及多普勒雷達回波演變過程。結(jié)果表明:(1)此次颮線過程發(fā)生在中高緯地區(qū)穩(wěn)定的阻塞形勢下,從四川盆地東移的高空槽和低渦切變線是造成廣東強對流天氣的主要影響系統(tǒng)。(2)低空急流水汽輸送、低層強水汽輻合、強低空垂直風(fēng)切變和上干下濕的水汽垂直分布為颮線的發(fā)生、發(fā)展提供了必要的熱力和動力條件。(3)強盛階段颮線具有明顯的陣風(fēng)鋒和弱回波通道,速度圖上颮線北端為強的氣旋式切變,南端為弱的反氣旋式切變,在"弓形"回波頂點處有強的速度輻合。颮線內(nèi)部后側(cè)為一支傾斜向下的冷空氣入流,前沿是一支沿冷空氣爬升的暖空氣入流。(4)在"弓形"回波頂部后側(cè)長時間維持著向后傾斜的后側(cè)入流急流RIJ(Rear Inflow Jets),RIJ對"弓形"回波的形成、地面大風(fēng)和颮線的維持和快速移動具有重要的作用。

摘要:結(jié)合氣象觀測、遙感和模式模擬的方法研究了環(huán)太湖城市的熱島現(xiàn)象,分析了蘇錫常地區(qū)2010年5月24日的熱島特征。氣象站資料顯示蘇錫常地區(qū)近地面熱島強度具有明顯的日變化,12 h前熱島強度在0.5~1℃之間,夜間可達2℃以上。LANDSAT和MODIS衛(wèi)星觀測反演的地表熱島強度約5~7℃。隨著太陽輻射的增加熱島加強,其分布及強度與城市下墊面結(jié)構(gòu)和城市發(fā)展水平密切相關(guān),蘇州的熱島強度最高,無錫次之。WRF模式模擬結(jié)果表明城市感熱通量大、潛熱通量小,高波恩比促進了熱島的發(fā)展,進而抬升邊界層高度。城市動力、熱力特性的改變破壞了自然的能量平衡,會對邊界層內(nèi)氣象要素和湍流通量的垂直分布造成影響。

摘要:利用2010-2012年OTT Parsivel激光降水粒子譜儀在山西省6個地區(qū)觀測的雨滴譜資料,調(diào)查了不同地區(qū)對流性和層狀性降水滴譜特征。結(jié)果表明:對兩類降水而言,山區(qū)降水強度大于平原地區(qū),且山區(qū)降水廣義截距參數(shù)N_w和質(zhì)量加權(quán)平均直徑D_m均大于平原地區(qū)。兩種地形層狀性和對流性降水的雨滴平均譜分布均呈明顯單峰型,兩種降水的峰值直徑分別為0.56 mm和0.94 mm,對流性降水雨滴譜明顯比層狀譜寬。Gamma分布較好的擬合了平均譜,統(tǒng)計了對流性降水Gamma分布參數(shù)μ-λ關(guān)系。此外,對N_w-R、D_m-R以及Z-R關(guān)系也進行了研究。

摘要:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所研制出機載全固態(tài)多普勒激光測風(fēng)雷達,并成功進行了試驗飛行。本文介紹了機載多普勒激光測風(fēng)雷達的基本參數(shù)和探測三維風(fēng)場的工作原理,并對利用激光回波信號和機載輔助數(shù)據(jù)反演三維風(fēng)場的詳細算法進行了研究,獲得了3000 m以下高度具有較高精度的三維風(fēng)場,同時用經(jīng)緯儀氣球測風(fēng)法進行了對比驗證實驗,驗證了機載多普勒激光測風(fēng)雷達測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

摘要:利用常規(guī)觀測資料、NCEP再分析資料以及加密自動氣象站資料,對2012年8月8-10日"?？?臺風(fēng)影響江蘇的一次大暴雨過程進行診斷分析。大暴雨過程有兩個不同發(fā)展階段,分析結(jié)果表明:兩段大暴雨的影響系統(tǒng)不同、熱力機制不同導(dǎo)致大暴雨落區(qū)、強度的不同。第一段是出現(xiàn)在江蘇的沿江和蘇南地區(qū)的臺風(fēng)本體大暴雨。隨著?？_風(fēng)在浙江登陸,臺風(fēng)東北象限東南低空急流攜帶強勁的海上暖濕氣流伸至江蘇南部,下層暖濕上層干冷的不穩(wěn)定層結(jié)積聚了大量不穩(wěn)定能量。第二段大暴雨為發(fā)生在江蘇北部的臺風(fēng)倒槽大暴雨。"?？?臺風(fēng)減弱向西北移動進入安徽東南部,西南季風(fēng)的加強和臺風(fēng)倒槽東側(cè)低空東南急流的匯合為強降水提供豐富的水汽,而臺風(fēng)倒槽東側(cè)低空急流攜帶的暖濕氣流與高空槽后冷空氣疊加,冷暖空氣交匯觸發(fā)了不穩(wěn)定能量釋放,激發(fā)了大暴雨過程的維持和增幅。整段大暴雨過程持續(xù)時間長、強度大,第二段比第一段降水區(qū)域小、持續(xù)時間短,但大暴雨中心過程雨量和降水強度更大。高低空急流耦合作用和強垂直螺旋度柱是此次大暴雨過程的動力抬升機制。

摘要:利用南京本站氣象觀測記錄、環(huán)保局監(jiān)測數(shù)據(jù)以及NCEP/NCAR再分析資料,分析2013年1月持續(xù)性污染天氣過程的大氣環(huán)流背景,并結(jié)合南京地區(qū)探空資料、風(fēng)廓線雷達資料以及激光雷達資料,分析這次持續(xù)性污染過程中空氣質(zhì)量屬良好、輕度污染、中度污染、重度污染典型個例的大氣垂直特征和邊界層內(nèi)氣象條件的差異。得到如下結(jié)論:2013年1月份北方冷空氣活動較弱,南京地區(qū)大氣層結(jié)穩(wěn)定,近地層風(fēng)速小,污染物氣象擴散條件差。加之近地層以弱偏東風(fēng)為主,水汽較多,有利于污染物顆粒直徑增大。大氣垂直結(jié)構(gòu)以及邊界層內(nèi)水平風(fēng)速均對大氣污染程度起到一定影響。AQI與逆溫層高度存在顯著負相關(guān)關(guān)系;大氣污染時,1000 m以下出現(xiàn)逆溫結(jié)構(gòu),且逆溫層越低、越厚,污染程度越大;重度污染時,近地層出現(xiàn)貼地逆溫層,厚度為700m左右。逆溫層高度下降,PM₁₀顆粒物高濃度區(qū)高度也明顯下降,近地層污染物濃度對垂直方向上污染物濃度正響應(yīng)的高度降低。在空氣質(zhì)量良好時, 150~1500m存在風(fēng)速大值區(qū),且風(fēng)無空,湍流作用明顯,有利于污染物和周圍的潔凈空氣相混合而得到稀釋,加速污染物的垂直擴散進程。當(dāng)中度污染日和典型重度污染日時,150~1500 m之間并不存在大風(fēng)速區(qū)。此外, PM₁₀的300μg·m^-3高濃度垂直高度延伸至300 m附近時,近地層PM_2.5明顯上升至100μg·m^-3以上,高濃度區(qū)數(shù)值越大,近地層PM_2.5越大。

摘要:利用2013年3月23日-4月22日外場觀測得到8次海霧過程的能見度、霧滴譜、自動氣象站資料及常規(guī)氣象資料和NCEP全球分析資料,對廈門春季海霧宏微觀過程進行了分析。結(jié)果表明,形成廈門海霧的天氣形勢主要為3類:冷鋒型、低壓倒槽型、高壓入海型。廈門海霧對應(yīng)區(qū)域存在0~1℃氣海溫差,這對海霧預(yù)報具有重要意義。對2013年4月17-18日典型海霧個例研究表明,西南氣流強烈的增濕作用觸發(fā)了海霧生成,為本次海霧發(fā)展提供了充沛的水汽條件。本次海霧平均霧滴譜擬合符合Junge分布;對其微物理量(數(shù)濃度、液態(tài)水含量、平均半徑)演變特征分析表明,主導(dǎo)的微物理過程為核化凝結(jié)增長和可逆的蒸發(fā)過程。

摘要:為充分利用電磁波在大氣中傳播所攜帶的信息反演大氣折射率廓線,提高低高度角地基GPS反演折射率廓線的精度,本文通過多目標(biāo)優(yōu)化反演算法NSGA-Ⅱ,基本實現(xiàn)了GPS電磁波傳播損耗和相位延遲觀測量的最優(yōu)聯(lián)合反演。數(shù)值試驗表明,聯(lián)合反演效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的GA(Genetic Algorithm)單目標(biāo)反演算法,加噪試驗進一步證明了最優(yōu)聯(lián)合反演算法在反演折射率廓線方面的可行性及優(yōu)越性。

摘要:近年來隨著數(shù)值天氣預(yù)報的不斷發(fā)展,數(shù)值天氣預(yù)報中出現(xiàn)了一個新的值得注意的問題:預(yù)報不一致性,即連續(xù)多次預(yù)報中,前后兩次預(yù)報所做出的預(yù)報結(jié)果之間差異較大的現(xiàn)象。本文較系統(tǒng)地概述了這一問題,總結(jié)了預(yù)報不一致性的概念、定量分析方法、產(chǎn)生的可能原因及其與預(yù)報誤差的關(guān)系等方面的研究成果。目前預(yù)報不一致性的定量分析方法還較少,其適用性和客觀性等還需進一步研究。在預(yù)報不一致性產(chǎn)生的原因方面,現(xiàn)有的研究僅限于理論上的簡要分析,初始誤差和模式誤差在預(yù)報不一致性形成過程中的具體作用等尚不清楚。最后闡述了在預(yù)報不一致性研究中存在的一些問題及可能的研究方向。