关于云观测的几点体会

云是悬浮在大气中的小水滴、过冷却水滴、冰晶微粒或两者混合的可见聚合体。有时也包含一些较大的雨滴、冰或雪粒。底部不接触地面，并有一定的厚度．它的外形、数量、分布、移动和变化都标志着当时大气均各种物理状况，因此云的观测是地面气象观测的必不可少且非不重要的项目。借助｝云的观测，对于间接地了解空气中气象要素的变化和大气运动的状况，具有重要的作用．正确的观测将给天气预报、气象情报、气候分析和科学研究提供可靠的依据。但是，云又是一目测项目，因此如何正确的观测、识别云状就显得极为重要．现就自已在工作中如何正确…     

浅谈云的观测及编码

<正>1引言云是悬浮在大气中的水滴或(和)冰晶组成的可见聚合体,是大气物理过程的宏观反映。云的观测是地面气象观测的一项重要内容,正确辨别云状、云量、云高及选定云码,掌握其演变规律,对飞机航行、人工影响天气和天气预报都有重要意义。本人就多年的测报经验和教训,总结了云观测及编码经常     

天气系统变化在云的观测中的指示作用

1 引言 云的观测是地面气象观测的一项重要内容,正确辨别云状、云量、云高及确定云码对飞机航行、人工影响天气和天气预报都有重要意义.在地面气象观测中,云为目测项目,因此极易受到人为因素的影响.根椐天气系统变化,为综合分析云的发生和发展提供了一些依据,以保证云观测的准确性.     

科技消息

美国大气和海洋管理局的管理人员在美国气象学会第五十九届年会上谈到八十年代天气技术展望时指出,人们在天气预报、人工影响天气和气候分析方面的革新工作可以说正处于新的起点。八十年代在天气观测和传播方面的革命性改革将会大大提高为公众服务的短期天气预报的能力。在今后十年内由于新型地面观测设备和遥测技术的应用,在大气观测方面会有极大改善:一、地面红外辐射计能连续测量温度和大气中的含水量。     

GRAPES模式不同云物理方案对短期气候模拟的影响

在胡志晋、刘奇俊云物理方案的基础上，研制了GRAPES模式的云降水显式方案。用不同云物理方案开展了短期气候（月尺度）过程的模拟试验，并与地面观测资料和NECP再分析资料进行了对比分析。模拟的结果表明，耦合了云降水显式方案的GRAPES模式较好地模拟出了中国地区降水、温度、云量、长短波辐射的特点和分布规律。气候模拟中冰相过程和暖云过程模拟的降水、温度、云量和辐射差异较大，不同相态的水凝物及其分布对辐射特征有较大的影响，混合相云物理方案的模拟结果与实况更为吻合，应使用混合相云物理方案进行短期气候的模拟。     

云的观测中存在的问题

根据工作实际,指出在地面气象观测工作中观测云时经常存在的问题,并结合实例进行分析,找出了存在问题的原因,强调观测员应当加强学习,不断总结经验,使云的观测符合客观实际,真实地反映大气状况,才能为天气预报、气候研究等提供可靠的依据。     

怎样提高云、能见度、天气现象的目测能力

随着高科技在气象观测中的不断投入和气象观测仪器的不断更新，人工观测气象要素的项目越来越少，目前我区又在紧张地进行地面自动站的安装和调试。自动站建成后，其它观测项目都可以在自动仪器上获取，而云、能、天的观测还很难实现自动化，全靠目测。因此，云、能、天的观测就显得尤为重要，观测数据的准确性将直接影响到天气预报的准确率。云、能、天的观测也是目前地面测报工作中比较困难的项目。     

美国自动地面观测系统

美国自动地面观测系统陈奕隆（中国气象科学研究院大气探测所，北京１０００８１）１引言美国自动地面观测系统（ＡＳＯＳ）是根据美国政府部门，主要是美国国家海洋大气局（ＮＯＡＡ）、交通部和国防部为一个共同的目标──提高地面气象观测自动化和提高灾害性天气预报和...     

上海暴雨和强对流天气的地面观测分析

近年来,人们利用卫星、雷达和地面观测资料相结合的分析方法,得到了一些暴雨和强对流天气预报的经验。例如,姚祖庆、肖稳安等利用卫星云图资料概括出影响长江中下游暴雨和强对流天气的5种环境云场特征和在这些云场中暴雨和强对流云团的演变过程,通过追踪这些云团活动来作暴雨和强对流天气的预报。杜秉玉等以雷达资料为主设计了长江三峡和荆江地区暴雨预报的临近预报系统。文中利用上海地区稠密的地面观测资料,分析1983年9月3日、1985年7月11日、1983年7月26日影响上海的暴雨和龙卷天气过程中地面气象要素场和物理量场的先兆表现,期望从地面观测资料的变化特征提供暴雨和强对流天气预报的依据。     

民用航空气象观测综述

介绍了民用航空气象观测这一全球大气监测网中的重要观测平台的发展历史，航空气象资料的特点及其在气象业务与大气科学研究中的应用现状，详细分析了航空气象资料的获取、优势、存在的局限和未来的改进方向。指出民用航空飞机观测这一常规大气探测手段具有广阔的应用前景，受到了气象部门和航空业的共同重视，航空气象资料对提高天气预报准确率和气象服务水平将起到积极的促进作用，在未来的数值天气预报业务和大气科学研究中占据越来越重要的地位。     

Ice cloud microphysics,radiative transfer and large-scale cloud processes

Summary Parameterization programs for cloud microphyscs and radiative transfer involving ice clouds have been developed in terms of the mean effective size and ice water path. The mean effective size appears to be adequate in representing the ice crystal size distribution for radiative parameterizations. For a given ice water path, smaller mean effective sizes reflect more solar radiation, emit more IR radiation and enhance net radiative heating/cooling at the cloud top and bottom than larger sizes. The presence of small ice crystals may generate steeper lapse rates in clouds. A 3-D global cloud model that prescribes the horizontal wind fields in a 24 hour period is used to investigate the sensitivity of the mean effective size of ice crystals on the simulation of radiative heating, temperature, cloud cover and ice water content. A variation in the mean effective size from 75 to 50 m in a 24 hour prediction on simulation generates more cooling above the high cloud top and a decrease of temperature. These results lead to an increase of high cloud cover in some latitudes by as much as 4% and, at the same time, a decrease of middle cloud cover by 3–4% in latitudes between 60°S and 60°N.With 7 Figures     

贵州云的观测

云的观测是地面测报工作中的难点,该文拟通过对云形成、演变以及伴随的天气现象等进行解析,指出目前贵州云的观测存在的问题,并提出解决问题思路。     

Kinetic limitations on cloud droplet formation and impact on cloud albedo

Under certain conditions mass transfer limitations on the growth of cloud condensation nuclei (CCN) may have a significant impact on the number of droplets that can form in a cloud. The assumption that particles remain in equilibrium until activated may therefore not always be appropriate for aerosol populations existing in the atmosphere. This work identifies three mechanisms that lead to kinetic limitations, the effect of which on activated cloud droplet number and cloud albedo is assessed using a one‐dimensional cloud parcel model with detailed microphysics for a variety of aerosol size distributions and updraft velocities. In assessing the effect of kinetic limitations, we have assumed as cloud droplets not only those that are strictly activated (as dictated by classical Köhler theory), but also unactivated drops large enough to have an impact on cloud optical properties. Aerosol number concentration is found to be the key parameter that controls the significance of kinetic effects. Simulations indicate that the equilibrium assumption leads to an overprediction of droplet number by less than 10% for marine aerosol; this overprediction can exceed 40% for urban type aerosol. Overall, the effect of kinetic limitations on cloud albedo can be considered important when equilibrium activation theory consistently overpredicts droplet number by more than 10%. The maximum change in cloud albedo as a result of kinetic limitations is less than 0.005 for cases such as marine aerosol; however albedo differences can exceed 0.1 under more polluted conditions. Kinetic limitations are thus not expected to be climatically significant on a global scale, but can regionally have a large impact on cloud albedo.     

图割模型在卫星云图云检测中的应用

提出一种基于图割模型的卫星云图云检测方法。利用FY-2C卫星云图的长波红外通道和可见光通道的云图提取了10个灰度特征和80个Gabor纹理特征,再用主成分分析方法（principal component analysis,PCA）降维到9个主成分。将这9个主成分构成的特征作为每个像素的特征,建立相似度矩阵,再利用改进的NormalizedCuts模型进行分割,将云图分成了晴空区域和有云区域。与地面观测结果相比,平均一致率达到86．51％,表明将Gabor纹理特征和灰度特征相结合并利用改进的Normalized Cuts模型对卫星云图云检测有比较好的效果。     

Planning cloud seeding research

Summary It is suggested that a theory of cloud seeding needs to be developed before seeding experiments can be properly planned and assessed. This theory will arise from improved knowledge of cloud processes gained by the study of natural clouds. Some techniques used in observing shower clouds in Sweden are described, and some preliminary results mentioned.

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Zusammenfassung Es wird die Ansicht vertreten, daß eine Theorie des Cloud seeding entwickelt werden muß, bevor die diesbezüglichen Experimente in vorteilhafter Weise geplant und ihr Effekt abgeschätzt werden können. Diese Theorie hat sich aus einer Verbesserung unserer Kenntnisse über die Vorgänge in den Wolken durch die Ausführung entsprechender Beobachtungen in der Natur zu ergeben. Einige Verfahren, welche bei der Beobachtung von Schauerwolken in Schweden angewendet wurden, werden beschrieben und einige vorläufige Ergebnisse werden mitgeteilt.

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Résumé La nécessité de développer une théorie de l'ensemencement des nuages avant que de pouvoir projeter et analyser de telles experiences est démontrée. Cette théorie se déduira d'une connaissance améliorée de la physique des nuages, acquise par l'observation directe. Quelques procédures employées, au Suède, pour l'observation des nuages d'averses sont décrites et quelques résultats préliminaires sont mentionnés.

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With 3 Figures.     

Pollution and cloud reflectance

Conventional power plants are prolific sources of cloudnucleating particles. Consequently clouds forming in air influenced by such emissions contain higher concentrations of cloud droplets than would prevail in clean conditions; optical properties of clouds are thereby modified, causing them to reflect more sunlight and transmit less. That has obvious consequences for climate physics, but it may also be relevant for mesoscale processes since quite substantial energy changes are involved. Ships constitute isolated sources in an environment that is often quite clean, and when low thin cloud layers are present, ships delineate their courses in satellite images by bright lines. These lines are caused by the above-mentioned increase in reflectance, providing, on a scale of tens to hundreds of kilometers, a realization of an effect which on a climatic scale cannot be directly observed (but which is likely to be comparable in magnitude to the CO₂ effect, but oppositely directed).     

Investigation of droplet dynamics in a convective cloud using a Lagrangian cloud model

A precipitating convective cloud is simulated successfully using the Lagrangian cloud model, in which the flow field is simulated by large eddy simulation and the droplets are treated as Lagrangian particles, and the results are analyzed to investigate precipitation initiation and to examine the parameterization of cloud microphysics. It is found that raindrops appear initially near the cloud top, in which strong turbulence and broadened droplet spectrum are induced by the entrainment of dry air, but high liquid–water mixing ratio is maintained within cloud parts because of insufficient mixing. Statistical analysis of the downward vertical velocity of a droplet W reveals that the transition from cloud droplets to raindrops occurs in the range 20 μm < r < 100 μm, while the variation of W depends on turbulence as well as the droplet radius r. The general pattern of the raindrop size distribution is found to be consistent with the Marshall–Palmer distribution. The precipitation flux can be underestimated substantially, if the terminal velocity $w_{\text{s}}$ is used instead of W, but it is not sensitive to the choice of the critical droplet radius dividing cloud drops and raindrops. It is also found that precipitation starts earlier and becomes stronger if the effect of turbulence is included in the collection kernel.     

河套低压降水性层状云的云雨特征

1963—1978年,使用飞机,对河套低压的降水性层状云作了21架次的云雾物理探测,结合天气分析与统计计算发现: 1.系统各部位层状云云状不一,对应云层的宏观特征及降水强度也有差别。 2.系统的平均冰质点浓度在 10~(-2)个/升—10~2个/升之间,其各部位浓度、浓度的垂直分布及晶形出现频数都不一样。液态含水量在 0—0.77克/米~3之间,平均为 0.122克/米~3,各部位液态含水量虽有差别,但都是正温层较大,负温层较小,到-10℃层以上已很少见液态水存在。 3.系统层状云的降水强度和系统部位、云厚、正温层厚度、云底温度以及平均液态水含量相关较好,而和云顶温度、冰云厚度及冰质点平均浓度相关不好,可用—多元迴归方程来拟合     

毫米波雷达测云个例研究

云参数是影响降水和大气辐射过程的重要因子,但对云参数的遥感探测存在许多困难。利用35GHz的毫米波雷达进行云探测,并进行云参数反演研究,反演了云水含量、冰水含量和云滴有效直径的垂直廓线,得到了6类云况的垂直分布。结果表明：1）不同类型的云具有不同的云参数分布;2）在低于-15dBz的非降水云情况下,反演的云水含量及云滴有效直径较可靠;3）雷达探测的线性退偏振比因子,可以用于判别云中的过冷却水和冰晶,有助于更好了解云的宏微观特征。     

毫米波雷达云回波的自动分类技术研究

毫米波雷达在云探测方面比厘米波天气雷达和激光雷达具有显著优势,可获得更多的云粒子信息,是研究云特性的主要遥感探测设备。为了开展对毫米波雷达探测的云回波进行自动分类的研究,利用161次云回波的个例数据,统计得到了卷云、高层云、高积云、层云、层积云和积云6类云型的特征量和其他参量的数值范围,利用分级的多参数阈值判别方法,达到了自动分类的目标,通过与人工分类的初步验证,两种分类结果的一致性达到84%,其中,层云和积云的识别一致较低的原因在于样本数据有限,仅有6次层云和8次积云的个例样本数据。通过更多样本的处理,提取的特征参量更可靠,自动分类的准确率会得到提高,以便将基于毫米波雷达的云分类技术应用于将来的云观测自动化业务。