联合机场天气研究计划

1982年夏季,由 NCAR(国家大气研究中心)和芝加哥大学主持,在科罗拉多州丹佛市国际机场的周围,实施了联合机场天气研究(JAWS)的现场探测试验。这次现场探测试验集中了天气多普勒雷达、激光多普勒雷达、仪器飞机及地面自动气象站PAM 系统等先进的探测仪器设备,有120多名科学家、工程师和各类技术人员参加,着重对严重影响飞机起飞和降落过程的下击暴流(Downburst)、阵风锋(Gust)、风切变等天气现象进行探测研究。这项研究工作与航空飞行保障密切相关,因此得到联邦航空局(FAA)、宇航局(NASA)和国家海洋大气局(NOAA)等部门的大力资助,且在今后的数年内,FAA、NASA 等部门准备提供较多的经费来支持这方面的研究工作,本文着重介绍 JAWS 计划产生的背景、JAWS 现场探测试验的仪器装备和实施情况,以及取得的一些初步结果。     

利用MODIS资料遥感水体上空气溶胶粒子尺度的数值试验

利用卫星探测辐射的光谱依赖性来反演大气气溶胶粒子尺度分布,首先要建立反演算法并检验其可行性。本文参照文献[1]对暗的海洋上空MODIS资料的处理方法,针对大陆水库上空卫星探测MODIS辐射信号,利用6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)辐射模式建立一个查算表(Look-up table:LUT)来反演大气气溶胶粒子尺度分布;然后通过数值试验对所建立的查算表进行检验,讨论其方法的可行性。数值试验结果表明,查算表对大陆性气溶胶尺度分布有反演能力,但拟合误差sεl值随着气溶胶光学厚度的增加而增加。     

南海季风试验研究

介绍了"九五"国家攀登项目"南海季风试验"外场观测系统和主要结果.该试验是一次旨在了解南海季风爆发,维持和变化主要物理过程的大气与海洋联合试验,是由十几个国家与地区参加的一次大型国际合作项目.通过1998年5～8月的外场观测试验,取得了大量和多种大气与海洋的加密观测资料,为南海和东亚季风及其与海洋的相互作用研究提供了比较完善的资料集.目前研究正在深入阶段.作者只是对这个试验的一般情况作了说明.     

激光遥感

利用光学方法主动遥感大气,早在本世纪三十年代就有过尝试。然而,利用普通光源进行大气探测,受到光源性能多方面的限制,从而使得大气探测这一学科分支进展缓慢。直至1960年激光问世以后,由于这一新型光源具有单色性好、相干性强、准直性高以及高亮度、大功率等特点,立即受到各有关方面的重视,并获得广泛应用。从1962年开始,一些先进国家就开始研制大气探测激光雷达,提出了激光遥感大气的种种设想,而且还进行了实际探测试验。 我国自1965年开始,先后研制了大气探测激光雷达、激光测云仪和测污激光雷达等探测仪器,开展了激光遥感云雾、能见度、气溶胶、烟羽和污染气体浓度等方面的研究,取得了不少进展,并在研究大气污染的扩散规律、监测大气污染气体浓度和探测机场上空云底高度等实际工作中获得一定的应用。     

一次基于飞机探测的降雪云系微物理特征研究

利用一架搭载云和降水粒子探头的国王350飞机对2020年1月5日邢台皇寺上空降雪云系的微物理特征进行探测和分析。结果表明：飞机探测时段处于系统发展初期阶段，同一位置垂直上升阶段和垂直下降阶段云微物理特征差距较大；云体结构不均匀，表现为云粒子在垂直高度上呈多层分布，中间有夹层。4 300～3 100 m高度层的过冷水含量最丰富，峰值达0.3 g/m³，对应温度约-9℃。过冷水丰富区出现在逆温层上方，该层最适合开展碘化银增雪作业。     

风云三号C星微波大气探测载荷性能分析

风云三号C星是我国第二代极轨气象卫星的首发业务星,星上装载了3个被动微波遥感载荷(微波成像仪、微波温度计Ⅱ型和微波湿温探测仪),其中微波成像仪完全延续了风云三号A/B星的设计,两个微波大气探测载荷微波温度计Ⅱ型和微波湿温探测仪是在风云三号A/B星微波温度计和微波湿度计成功在轨运行和应用的基础上,根据应用需求在功能和性能两个方面从设计层面实现了大幅提升。本文重点介绍风云三号C星微波温度计Ⅱ型和微波湿温探测仪的功能、性能和设计指标,综述风云三号C星星载微波大气探测能力。风云三号C星星载微波大气探测系统,通过通道细分、探测频点增加和空间采样技术优化,突破了我国星载微波探测载荷技术瓶颈,提升了大气温湿度廓线的综合探测能力。     

新型AgI末端燃烧器及其在增雨作业中的应用

文章对我国新型AgI末端燃烧器的研制情况、结构和改造及其使用作了介绍,简述了这种新催化工具的特点,结合2002年12月至2004年9月,新型AgI末端燃烧器在河北、河南、青海、山东和北京飞机人工增雨探测作业试验,介绍了新型AgI末端燃烧器在3种增雨探测作业机型中的使用情况,并就其中遇到的问题进行了讨论,对如何结合探测作业飞机上所加载的GPS导航数据记录系统及其它辅助记录数据进行催化作业情况记录进行了说明。     

与冬季北太平洋大范围海温异常相联系的海气特征

采用1948—2014年NCEP/NCAR大气再分析资料以及延伸重建海温资料,基于大气海洋间不同的主导关系对冬季北太平洋大范围海温异常进行分类,探究其相应的海气结构特征。结果表明:1)大气影响海洋的个例多于海洋影响大气的个例,即在冬季北太平洋大气强迫海洋占主要地位,但也存在海洋对大气的反馈作用。2)对于大气影响海洋而言,SST(Sea Surface Temperature)暖异常区上空主要伴随着东北—西南走向的相当正压高低压异常(东北高西南低),对应东南风异常以及显著的深厚暖异常,表现出相当正压暖/脊结构,冷异常情况与此相反。SST异常为净热通量异常与风速异常共同作用引起。3)对于海洋影响大气而言,在SST暖异常区上空西部为南北向高低压异常(北高南低),东部为低压异常,对应偏东风异常。在SST冷异常区上空为偶极型的南北向高低压异常(南高北低),对应偏西风异常;位势高度异常表现出相当正压结构且较大气影响海洋时相对偏弱,大气暖(冷)温度异常比较浅薄且主要局限于对流层低层。4)海洋温度结构异常主要表现为,在大气影响海洋时海温异常由表层下传,海洋影响大气时为上下一致的温度异常。     

大气探测高技术及应用研究进展

大气探测技术是支撑大气科学,特别是大气物理和大气环境学科发展的重要基础,其主要任务是发展新的探测和试验手段、原理和方法,为认识大气运动以及大气中各种物理、化学、生物过程的基本规律及其与周围环境的相互作用提供技术手段和方法。除了充分利用国内外已有的成熟技术和产品对大气科学发展提供支持外,大气探测还存在一系列科学与技术问题需要研究和开发,这也是大气探测科学与高技术的前沿。本文从强对流和降水探测技术、雷电探测技术、云特性探测技术、臭氧和气溶胶等大气成分探测技术、地基GPS观测反演大气和海洋参数、大气与环境综合探测平台六个方面综述近五年来中国科学院大气物理研究所在地面大气探测高技术研发、实验观测及相关研究领域所取得的一些主要进展,并对未来发展进行展望。     

我国实际大气与国际标准大气

在进行压力高度计校准、飞机和火箭设计、飞机性能计算及弹道制表等工作时,需要了解大气温度、压力、密度等参数随高度的分布情况。为此,国际上曾有过多种能用简单方式近似地表示大气参数垂直分布的大气模式(称为标准大气或参考大气),对于“低空”(对流层、平流层),国际标准化组织所采用的标准     

美国的联合多普勒业务计划

美国国家海洋大气局的环境研究实验室和国家天气局与空军气象局、空军地球物理实验室以及美国联邦航空局一道共同进行了一次实验,以确定国家天气网使用的新一代雷达的实时多普勒特性及主要技术规格,这项试验称为联合多普勒业务计划(JDOP)。这个项目也是对近十年来多普勒技术的进展的一个总结。 JDOP试验中预报员用彩色显示和黑白图象显示识别强风暴,记录下观测结果与常规观测进行比较。研究飞机飞行到俄克拉何马州中部察看多普勒探测的扰动区域。这个计划的目的是为了研究出新的雷达系统,用其改进龙卷风、风暴的公众警报,并为飞行安全提供更可靠的保证。     

利用COSMIC资料对17个台风热力结构的合成分析

COSMIC是2006年4月建立的利用掩星技术探测大气要素的人造卫星星座观测系统.利用COSMIC提供的大量海洋上空的高垂直分辨率的气象探测资料,对台风的各热力要素进行合成分析,达到进一步认识台风区域内热力结构特征的目的.收集和处理了2006-2007年的西北太平洋17个台风期间在台风区域内的掩星点的探测资料,按台风的...     

不同ENSO位相热带中东太平洋与低纬度大气的信息传输不对称性研究

基于传递熵和再分析数据,讨论了不同ENSO位相下热带中东太平洋与其上空大气的信息传输,研究结果表明:厄尔尼诺、拉尼娜及中性状态下均是以海洋输出信息、大气输入信息为主导的特征,且海洋和大气输入和输出信息的空间分布型较类似。相对中性状态而言,厄尔尼诺和拉尼娜状态下,海洋和大气输入和输出的信息均较强;拉尼娜状态相比厄尔尼诺状态,海洋与大气输入和输出的信息要稍强。通过重排滑动随机抽样方法分析了热带中东太平洋与其上空大气信息传输强度与海温异常的关系,重点分析了热带中东太平洋与其上空大气信息传输的不对称性。揭示了海洋对大气的信息传输随海温距平的变化可以分为类拉尼娜、类中性状态及类厄尔尼诺3个阶段:类拉尼娜阶段,随着低海温的减弱信息传输逐渐减弱;类中性状态,低海温向高海温的过渡过程,信息传输并不存在显著的变化趋势;类厄尔尼诺,随着高海温的增强信息传输逐渐增强。热带中东太平洋与其上空大气信息传输的不对称性更表现为类拉尼娜和类厄尔尼诺阶段信息传输与海温异常之间建立线性关系的阈值和线性趋势程度的不对称。此外,大气对海洋的信息传输随海温的变化与海洋对大气的信息传输随海温的变化类似,即海洋对大气信息传输较强时,大气对海洋的信息传输同样较强,反之亦然,并且大气对海洋的信息传输随海温的变化同样存在不对称性。     

1986年冬季热带西太平洋区域性大气总能量收支

本文采用中美海-气合作考察第一次航程(1986.1.9—15,2.1—14)和若干站点的海洋气象资料,计算了热带西太平洋不同区域的大气湿静力能量的水平输送和局地变化、大气非绝热加热诸分量以及各区域海面与大气的热交换项。分析指出,在考察期间热带西太平洋上空,西部区是大气能量水平输送的能汇区,而东、中部区则反之。同时,热带西太平洋上空大气和海洋下垫面是个热源区,尤以西部区最为明显。由此可知,热带西太平洋大气能量收支具有明显的区域性差异,其西部区是较强的大气和海洋下垫面的热源区域,是热量、能量积存最多的地区。     

2000年我国海洋气象学的发展展望

海洋约是陆地的2.44倍,是地球上尚未充分开发的一大领域。它被认为是新技术革命要开辟的一个具有战略意义的新领域。海洋气象学是海洋与气象的边缘学科,主要研究大气现象与海洋现象及海上作业之间相互关系、相互作用的学科。其研究范围包括海洋及巨大水域上的天气现象和天气系统、海洋与大气相互作用、海上风暴潮、海浪等等。一、海洋气象探测和资料收集海洋开发要求对海洋环境提供开发所需要的各种水文气象参数,这就需要大力开展常规海洋气象观测,特别是雷达、卫星等遥感以及飞机等探测,建立从空中、水面、水下的海洋水文气象综合监测网。(一)常规气象观测:主要发展方向是遥测仪器的推广应用和常规观测的自动化。     

北斗反射信号海风探测数据分析与检定

利用导航卫星反射信号(GNSS-R)进行海风海浪探测为海洋气象提供了一种新的观测手段,数据分析及有效性检定是确定系统探测能力的重要过程.在描述北斗GEO卫星进行海风探测机理的基础上,利用北斗反射信号的相关时间进行了海风的反演.同时针对国家北斗应用项目"基于北斗导航卫星的大气海洋和空间监测预警应用示范工程"在山东进行试验和试运行期间产生的风速观测数据进行分析,并通过与标准数据的对比,确定了该方法的有效性.     

“长生鸟计划”概述——介绍一个行星边界层试验研究计划

1.引言美国海洋大气局(NOAA)波传播实验室(WPL)和美国国家大气研究中心(NCAR)大气技术部(ATD)会同其它一些单位,于1978年9月在博尔德(Boulder)观象台(BAO)进行了一次大规模的野外试验,取名为“长生鸟计划”。该计划动用了装有探测仪器的飞机、地面气象网、雷达、激光雷达、声波探测器、微波辐射计、光学测风仪、无线电探空测风仪、定高气球以及为积累基本资料用的     

河南省人工增雨飞机云微物理探测设计

人工增雨是一项研究型业务,飞机外场作业、探测是它的重点,只有根据一定目的方案设计下才能体现探测、作业资料的研究价值。根据河南省人工增雨作业、探测分析研究的需要并结合行业专项飞机探测,探讨了5种云微物理探测目的及相应飞机探测设计:1典型锋面云系垂直剖面结构探测;2降水性层状云垂直结构探测;3人工增雨催化作业效果检验飞行探测;4云中过冷水探测;5催化剂在云中的扩散及其物理响应的探测。以2013年3月25日飞机人工增雨探测为例,探讨了飞行探测人工增雨的催化作业效果检验。     

ENSO,火山活动与大气CO2的年际变化

利用大气CO2及其δ13C的观测数据分析了不同区域大气CO2的季节和年际变化特征,并结合δ13C的变化趋势判断大气CO2变化的主要影响因素是来自陆地还是海洋.结果表明:大气CO2的年际变化主要受ENSO引起的陆地植被初级生产量而不是海洋吸收变化的影响,且La Ni(n)a对大气CO2的影响大于El Ni(n)o.火山活...     

一次晴空条件下华北中南部上空气溶胶的飞机观测及特征分析

利用2008年5月4日在晴空条件下对石家庄市区及其东南部县城柏乡县的一次飞机探测资料,分析了石家庄市区及其附近乡村气溶胶粒子的垂直分布特征及粒子谱分布特征,比较了城市与城市附近乡村的气溶胶粒子分布变化情况。结果表明:气溶胶浓度随着高度的增加而递减;边界层以内,石家庄市上空和柏乡县上空的气溶胶粒子浓度都比较高,虽然石家庄市上空低层气溶胶粒子浓度高于柏乡县上空低层气溶胶粒子浓度,但两者差异不大。气溶胶在低层粒子谱比较宽,中高层较窄,两地气溶胶粒子平均直径均比较小,小于0.2μm。