声雷达定量测量C_T~2中的几个问题

本文讨论了逾量衰减和风对声线的弯曲作用对声雷达接收功率的影响.分析和计算表明在很多情况下分子吸收、逾量衰减和风的影响对测量C_T~2是不能忽略的,不考虑这些因素有时可使C_T~2低估500％以上.引进有效湍流外尺度后使声散射截面表达式在实际应用中变得合理而简单.由简化的几何模型导出了风衰减因子,经计算和以往的实验事实相符.因此在原声雷达方程中应加入风衰减因子.声雷达方程加上逾量衰减算式、风衰减算式和分子衰减算式,组成了适合定量测量C_T~2的声雷达方程组.利用温度脉动仪测定低高度上的C_T~2值可使估算工作简化,此方法在多普勒声雷达上应用效果会较好,本文并给出了初步实验结果.     

山回波的PIA因子在3 cm雷达波衰减订正中的应用

通过比较同一山体在晴雨两种天气条件下的回波反射率,确定在雷达与山体之间的降水赞成山体回波的路径积分衰减因子（Ｐａｔｈ－ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｔｔｅｎｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）,以此计算雷达与山体之间降水的真实反射率,从而把降水对Ｘ（３ｃｍ波长）面雷达波的衰减订正掉。     

机载雷达探测数据仿真平台设计与实现

为了便于研究诸多因素对云降水雷达探测回波强度的影响,设计开发了雷达探测回波强度定量计算软件,即雷达探测数据仿真平台"SimRAD"(Simulating airborne Radar detection and Data processing),通过输入雷达发射频率,大气状态参数(高度、气压、气温、相对湿度)以及水成物相态、滴谱分布、含量等信息,使用云降水雷达观测和衰减订正理论进行计算,可以模拟出水成物的雷达回波强度以及水成物和大气衰减的垂直廓线,并且可以对雷达回波进行衰减订正。     

用雨滴谱资料校验XDR雷达回波强度

XDR雷达在成都市人工影响天气的应用过程中，由于雷达回波衰减，经常发现在强降水天气情况下其提供的回波强度dbz与实际情况不同，如炮点出现强降水而雷达在炮点位置的回波很小甚至没有。而利用雨滴谱可计算出近地面气象目标的dbz值，该值可比较客观地反映近地面的降水情况。本文讨论了利用雨谪谱计算近地面气象目标dbz值的方法。以及比较该值与XDR雷达提供的dbz值的差异，并从中找出这些差异的规律，以利用雨谪谱资料校验XDR雷达回波强度。     

衰减订正技术本地化对比试验研究

应用陕西CINRAD-CB雷达资料对衰减订正迭代法及逐库法进行对比试验,发现衰减订正技术能弥补远距离回波衰减问题;迭代法计算结果最终趋于逐库法且耗费机时较多,因此逐库衰减订正技术更适合业务运行。逐库法由于逐库的累积计算,距离雷达较远的回波往往会订正过度,可以应用一定的不稳定判据来解决;强回波较弱回波衰减显著,订正效果也随着距离增加而减小,因此该方法适用于陕西省非强对流天气雷达回波衰减订正。     

由声雷达回波反演湍流场结构系数

定量测量声雷达回波强度可以导出大气温度结构系数（Ct 2）和速度结构系数（Cv2）。文章简要回顾和评述了过去的工作，并讨论了逾量衰减、风和湍流等因素对该测量的影响。研究表明:逾量衰减主要是由速度场的不均匀性所造成。其次，风场也有不可忽视的衰减作用，在风速达10 m/s时，引起的衰减达50%以上。最后给出了改进后的声雷达方程和反演Ct2和Cv2的方法。初步的试验结果对理论的应用是支持的。     

三维云模式在衰减波长雷达上的回波图象

在雷达观测强风暴移动的过程中,屏幕上看到的风暴回波的形态结构是在不断变化着的。这种变化的原因包含有风暴本身结构随时间的演变,以及雷达探测性能中与距离有关的因素。为了单独考察后者的影响,可以计算某些不同距离上固定云模式的回波图象。Atlas等曾给出了二维轴对称降水模式在近距离上的回波图象。他们的计算忽略了波束宽度的影响,但考虑了雨的衰减和距离衰减的影响,得到了蝴蝶形的回波图象模     

降水强度影响713雷达探测距离的理论估计

引言 电磁波在降水中传播时,由于降水质点的吸收和散射,造成了电磁波的衰减,缩短了雷达探测距离,致使观测到的回波图象发生畸变,回波中心与真实的强降水中心不一致,强回波中心会偏向雷达站一侧。相同的雨强对不同波长的雷达以及不同的雨强对相同波长的雷达影响程度都不相同。那么,不同的降水强度对713雷达探测距离的影响如何?本文从理论上对这一问题作了估算,这对正确应用这种雷达作出降水预报和进行回波分析都具有实用价值。     

强对流天气雷达回波强度相关性对比分析

为了提高山区复杂地形条件下局地强对流天气监测预警能力,有效减小天气雷达之间对降水目标物回波的测量误差,选取贵阳、毕节、遵义三部多普勒天气雷达同步观测体扫资料,以贵阳多普勒天气雷达站为基准,对比分析了强对流天气的雷达回波强度的变化特征。初步分析结果表明:贵阳与遵义、毕节雷达之间观测的回波强度具有一致性的波动特征,且存在较大的相关性;贵阳雷达观测的回波强度总体低于毕节、遵义雷达观测数据结果;两部雷达之间回波强度差异主要是由云和降水对雷达波的衰减所产生。     

数字化天气雷达回波块边界形状的计算机提取方法

介绍了一种针对数字化天气雷达资料，用计算机自动提取出雷达回波块边界轮廓线的方法。实例结果表明，本方法简单实用，其依次顺序记录下的回波边界点坐标值，为计算回波的形状描绘子，进而作回波的分类和识别跟踪创造了条件。     

一个双波地形重力波拖曳参数化方案

当地形次尺度强迫的作用与显式的经典动力作用效应相当时,地形重力波拖曳力对于环流的维持,以及动量和热量通量输送的动力效应变得十分显著。这种地形次尺度拖曳作用项可通过参数化的方法,在动力方程中加入额外的小项而引入数值模式。目前成熟的地形重力波拖曳参数化方法,如第1代基于线性单波理论的参数化方案;以及侧重考虑了临界层作用等因素对拖曳力的额外贡献的第2代参数化方案,都无法有效表达风速垂直变化引起的波动应力随高度变化的特征。基于上述考虑,本文给出了一个双波参数化方案用于计算地形重力波拖曳中由线性自由传播重力波造成的波动应力的垂直分布。通过二阶WKB近似,它对由风速垂直变化引起的对波动应力的选择性临界层吸收过程和经典的临界层吸收过程做了显式处理;而在不发生临界层吸收现象的地区,则用两个单波同时在垂直方向上进行应力的传播,并利用波饱和标准进行应力耗散。进一步地在真实地形(以大别山地区为个例)条件下的测试结果表明,通过在不同理想风速廓线以及北半球冬季中纬度纬向平均风廓线下对波动应力垂直分布的计算,证明该方案确实能有效地给出应力随高度变化的特征。     

A Two-Wave Scheme for Orographic Gravity Wave Drag Parameterization

When the magnitude of sub-scale ographic forcing is comparable with explicitly ordinary dynamic forcing, the drag effect reduced by ographic gravity wave is to be significant for maintaining dynamic balance of atmospheric circulation, as well as the momentum and energy transport. Such sub-scale ographic forcing should be introduced into numerically atmospheric model by means of drag being parameterized. Furthermore, the currently mature ographic gravity wave drag （OGWD） parameterization, i.e., the so-called first-generation （based on lineal single-wave theoretical framework） or the second-generation drag parameterization （including an important extra forcing by the contribution of critical level absorption）, cannot correctly and effectly describe the vertical profile of wave stress under the influence of ambient wind shearing. Based on aforementioned consideration, a new two-wave scheme was proposed to parameterize the ographic gravity wave drag by means of freely propagating gravity waves. It starts with a second order WKB approximation, and treats the wave stress attenuations caused by either the selective critical level absorption or the classical critical level absorption explicitly; while in the regions where critical levels are absent, it transports the wave stress vertically by two sinusoidal waves and deposits them and then damps them according to the wave saturation criteria. This scheme is thus used to conduct some sample computations over the Dabie Mountain region of East China, as an example. The results showed that the new two-wave scheme is able to model the vertical distribution of the wave stress more realistically.     

Impact of intensity variability of the Asian summer monsoon anticyclone on the chemical distribution in the upper troposphere and lower stratosphere

During the Asian summer monsoon (ASM) season, the process of stratosphere–troposphere exchange significantly affects the concentration and spatial distribution of chemical constituents in the upper troposphere and lower stratosphere (UTLS). However, the effect of the intensity of the Asian summer monsoon anticyclone (ASMA) on the horizontal distribution of chemical species within and around the ASMA, especially on the daily time scale, remains unclear. Here, the authors use the MERRA-2 reanalysis dataset and Aura Microwave Limb Sounder observations to study the impact of ASMA intensity on chemical distributions at 100 hPa during the ASM season. The intraseasonal variation of ASMA is classified into a strong period (SP) and weak period (WP), which refer to the periods when the intensity of ASMA remains strong and weak, respectively. The relatively low ozone (O₃) region is found to be larger at 100 hPa during SPs, while its mixing ratio is lower than during WPs in summer. In June, analysis shows that the O₃ horizontal distribution is mainly related to the intensity of AMSA, especially during SPs in June, while deep convections also impact the O₃ horizontal distribution in July and August. These results indicate that the intraseasonal variation of the ASMA intensity coupled to deep convection can significantly affect the chemical distribution in the UTLS region during the ASM season.摘要亚洲夏季风期, 平流层–对流层物质交换过程能显著影响上对流层下平流层化学成分的浓度变化和空间分布. 然而, 亚洲夏季风反气旋强度的季节内变化对其内部和周围地区化学成分水平分布的影响尚不清楚. 本文将亚洲夏季风反气旋划分为季节内强周期和弱周期, 发现当亚洲夏季风反气旋更强时, 100 hPa O₃低值区的面积更大, O₃浓度更低. 但是这种影响主要体现在6月份, 7, 8月的O₃水平分布还受东南亚地区深对流的影响. 这些结果表明亚洲夏季风反气旋强度和深对流的季节内变化可以显著影响亚洲夏季风期上对流层下平流层的化学分布.     

双偏振多普勒天气雷达差分反射率因子的测量误差

针对同时发射、同时接收体制双偏振多普勒天气雷达,论述了测量差分反射率因子时雷达应满足的基本要求,提出了测量差分反射率因子时能够引入误差的3类因素,即雷达测量基本要求不满足、接收机噪声和散射粒子相对运动引起的回波功率起伏、云雨目标对水平极化波和垂直极化波衰减的不同,并分别对影响差分反射率因子测量误差的各种因素及其影响程度,进行了深入研究和分析.     

The protection of Antarctic terrestrial ecosystems from inter- and intra-continental transfer of non-indigenous species by human activities: A review of current systems and practices

Invasions by non-indigenous species are amongst the greatest threats to global biodiversity, causing substantial disruption to, and sometimes local extinction of, individual species and community assemblages which, in turn, can affect ecosystem structure and function. The terrestrial environment of Antarctica consists of many isolated ‘islands’ of ice-free ground. Prolonged isolation makes Antarctic biodiversity vulnerable to human-mediated impacts, in particular (1) the introduction of non-indigenous species from outside Antarctica, and (2) the redistribution of indigenous Antarctic species between biologically distinct areas within the continent. The Protocol on Environmental Protection to the Antarctic Treaty, the primary instrument through which environmental management is addressed within the Antarctic Treaty System, says little about unintentional introduction of non-indigenous species to Antarctica, and nothing specifically about human-mediated transfer of native species from one area to another. We review the effectiveness of the Antarctic protected area system, the primary means through which area-specific environmental protection is achieved under the Antarctic Treaty System. This reveals that the measures described in most Antarctic Specially Protected Area (ASPA) and Antarctic Specially Managed Area (ASMA) Management Plans, by themselves, may not be sufficient to (1) minimise the possibility of introduction of plants, animals and microbes not native to the protected area or (2) adequately protect the many unusual assemblages of species, type localities or only known habitats of certain species found in Antarctica. We discuss issues that should be considered in the development of a more effective system, including the implementation of appropriate biosecurity measures across different spatial scales and applied to different biological groups.     

利用声学方法采集人工影响天气高射炮作业数据

为提升人工影响天气地面作业数据收集上报的时效性和准确性,解决高射炮和火箭作业信息完全依赖人工采集录入的瓶颈,该文基于声学探测技术,利用地面作业数据采集传输仪对我国人工影响天气作业用37 mm口径65型双管高射炮,于2014年7月12日和9月24日分别进行训练模拟弹和JD-07型防雹增雨炮弹实弹发射数据声级采集试验。分析表明:高射炮发射产生的前导噪音、声级突升和声级峰值,可作为高射炮作业数据自动采集一种极为有效的指标。作业站内环境噪音声级的明显变化能够有效识别单管或双管、单次或连续发射的每发数据,实现对发射时间和发射弹量的自动、实时、精准采集;利用声级特征采集与识别高射炮作业数据,受作业站内感应仪器相对高射炮装备的布设距离和方位的影响较小;前导噪音作为弹药击发的显著标识,可作为高射炮安全监控重要内容,对重大安全事故及其应急处置能够起到有效预警作用。利用高射炮发射每发用弹的声级峰值进行简单对比,还可作为直观检验用弹质量的一个参考。此外,高射炮每发用弹发射的方位角、仰角数据,可以利用声级感应阵列,并基于到达时差法声源定位原理精准计算获得。发射位置数据还可集成GPS定位模块实现自动、准确地采集。     

论小尺度过程动力学的一些基本问题

本文对层结大气中小尺度过程动力学的一些基本问题作了研究。 首先用频率法对线性化后的小尺度运动方程作了分析。分析指出,线性化后的运动方程中包含了两种不同类型的波动,即快速传播的声波和相对声波而言的慢波——重力内波。 对于有气象意义的运动而言,声波是一种“噪音”,必须从运动方程中把它滤掉。文中指出,由于静力偏差(非静力平衡)对小尺度运动的发展具有重要的意义,一般用静力平衡来消除声波的方法对小尺度运动并不适用。文中提出了三种不同的消除声波的方法,即1)不可压缩条件的应用;2)将解按参数ε’(=V~2/gL)的冪次展开; 3)平衡方程的应用。同时分析了这三种不同滤波方法所带来的误差程度。 作为初值问题,研究了当在某一时刻在大气有限区域内的扰动破坏了静力平衡后所激发出的声波的频散性质,指出,从静力平衡的破坏到其种平衡状态的建立,场的这一适应过程完成得极其迅速。 最后,利用所提出的滤波方法,建立了滤掉声波后的二维非线性运动方程组。     

云层与气溶胶对大气吸收太阳辐射的影响

云通过辐射过程对地气系统的能量平衡起着特别显著的调节作用 ,是影响天气、气候以及全球变化的重要因子。近年来 ,有云大气对太阳短波辐射的“异常吸收”又成为云—辐射研究中的一个争论热点。有云大气的短波吸收受到多种因素的影响 ,关于这方面的研究还不够充分。本文通过计算 ,从理论上探讨了若干因素的组合对大气吸收的综合影响。在计算中 ,同时考虑了不同太阳辐射波段、不同太阳入射天顶角、不同云顶高度以及不同下垫面的影响 ,并考虑了包含大气分子、气溶胶和云滴的吸收与散射 ,以及在近红外波段大气自身的热辐射等过程 ,阐明了云与气溶胶在不同波段对大气吸收太阳辐射的影响。     

臭氧吸收参数数据库精度检验和验证

利用国际权威期刊上发表的臭氧吸收截面观测数据,检验和验证了现有的紫外正演模式TOMRAD臭氧吸收参数数据库。结果表明,在Hartley臭氧吸收带上,观测数据与数据库参数吻合状况很好;而在Huggins臭氧吸收带上,观测数据与数据库参数在部分波长上存在较大偏差,某些波长上的偏差超过50%。鉴于此,FY-3紫外臭氧探测仪资料处理计算中,选取臭氧吸收参数,必须特别慎重。