南京地区冬季大气冰核特征及其与气溶胶关系的研究

2011年11月15日～12月2日期间对南京地区近地面大气气溶胶和冰核进行了同步观测,综合分析了 冰核浓度的特征及其与气溶胶粒子浓度的关系。结果表明:活化温度T_a为-20℃,水面过饱和度为1%时,南京地区冰核浓度N_IN为0.352 L-1,与0.01～10 μm气溶胶数浓度比值仅为4×10-8。冰核活化温度越低,湿度越大,冰核浓度越高。雾和降雨对冰核都有明显的清除作用。对比不同气团对南京地区冰核的影响发现,偏东方向的污染气团中冰核以及气溶胶的浓度最高,但是来自西北地区的气团中冰核占气溶胶的比例最高,这可能是由于冰相核化能力较强的沙尘气溶胶导致的。分析冰核与不同粒径段气溶胶的相关性发现,较大粒径气溶胶的表面积浓度与冰核相关性更高,本文也得到了由活化温度T_a和粒径大于0.5 μm气溶胶数浓度N_{0.5～10 μm}共同计算冰核浓度的经验公式。     

南京地区大气冰核浓度的测量及分析

2011年5～8月期间使用5L混合型云室以及静力扩散云室对南京不同成核机制的大气冰核进行了观测,进而分析了近地层冰核浓度特征。结果表明:活化温度为－20°C时,5L混合型云室观测的总冰核浓度为20.11个/L,静力扩散云室模拟高水汽(计算的云室内水面过饱和度为5%)和低水汽(计算的云室内冰面过饱和度为5%)条件下冰核浓度分别为0.93个/L以及0.29个/L。晴好条件下冰核浓度具有明显的日变化特征,白天冰核浓度高于夜间;在下午时段冰核浓度达到全天最高值,这说明大气冰核可能与大气湍流强度、人类活动以及工业污染有关。降水对冰核的清除作用明显,台风系统过程中冰核浓度明显增加。南京地区冰核浓度随温度降低和湿度增加而增加。后向轨迹模式分析表明东北海洋气团冰核浓度最高,不同气团中冰核浓度的差异随着活化温度的降低而减小。个例分析秸秆燃烧生成的PM₁(大气中直径小于或者等于1 μm的颗粒物)与冰核关系发现燃烧产物对冰核有一定的贡献。     

亚青会期间南京地区大气冰核的观测分析

2013年8月2—26日亚青会期间对南京地区进行了大气冰核的观测采样,同时结合气溶胶、气象要素等观测资料,研究了南京地区大气冰核浓度的分布特征,探究在污染管控措施下大气气溶胶的变化是否对冰核浓度产生影响。结果表明,大气气溶胶浓度在污染管控的措施下明显降低,冰核浓度在多种因素影响下没有明显降低的变化趋势,但有明显的日变化特征。燃放烟花的空气污染时刻,大气冰核浓度随污染物浓度的增加会明显增加。当活化湿度达到水面过饱和,温度范围为-12~-23℃时,南京夏季的冰核浓度范围为0.38~50.55 L~(-1)。将活化温度和冰面过饱和度同时加入到参数化公式中得到大气冰核浓度N(T,S_i)=0.003 1exp(-0.254 9T+0.161 6S_i)。进一步分析冰核浓度与PM_(2.5)、PM_(10)、PM_(10)-PM_(2.5)的关系,发现冰核浓度与PM_(10)-PM_(2.5)的相关性较高,相关系数为0.55,说明大粒径气溶胶粒子更容易充当冰核,大粒径气溶胶在冷云过程中起着更为重要的作用。     

大气中的生物冰核

众所周知,雨、雪、冰雹的形成与云中冰相的生成和发展有密切关系,而云中冰相的生成,在温度不太低时,是与被称作“冰核”的杂质有关的。几十年来,气象学家对大气中的成冰核进行了许多研究,为核成分和核源问题提供了大量重要的线索。一般认为,冰核的主要来源有:地面土壤微粒,矿物尘埃,工业烟尘,火山爆发的火山灰以及流星尘埃和海洋来源等。这些核源的冰核一般在—10℃以下活化。但温度高于—5℃的云中有时观测到也会产生冰晶。在火山较多的太平洋沿岸观测到的大气冰核浓度也并非很高。所有这些,说明冰核的来源和性质实际上还不真正清楚。Soulage 在1957年首先发现生物物质可以作为大气冰核,曾报道过细菌在云室中可以成为冰晶的核心。Vali(1968)发现含有大量有机物质的天然土壤比单纯的粘土土壤有更好的成冰活性。Schnell和 Vali(1972,1973)报道了在天然生长的植物的分     

中国南方冰雹气候特征的三维EOF分析

根据我国南方61个气象观测站1956～1995年月冰雹日数资料,应用三维EOF和小波统计分析方法,研究了冰雹的主要空间分布类型、季节变化特征、年际变化和年代际变化规律。结果表明:我国南方多冰雹带位于云贵至中南地区的湖南、江西,并向北、向东南逐步递减,最大值出现在贵州兴仁;我国南方冰雹季节变化显著,春季2～5月份为多冰雹季节,其中3月份出现最大值。冬半年(10月～次年5月)冰雹主要活动于南区(25～30 N、115 E 以西地区),夏半年(6～9月)冰雹主要活动于北区(30 N以北地区);近40年来冰雹总趋势是逐渐减少的,具有28年、14年、8～9年、5年和3.5～4年左右的周期震荡,并且10年以下周期具有50～60年代以3.5～4年周期为主,70年代以8～9年、3.5～4年周期为主,80年代以8～9年、5年、3.5～4年周期为主,90年代以8～9年、5年周期为主的年代际变化规律。     

沈阳春夏季大气冰核浓度的观测研究

为了解沈阳地区大气冰核浓度的时空分布状况,2010年起开始对沈阳地区的大气冰核浓度分布进行观测和研究.地面采用Bigg型混合云室法和滤膜法进行冰核气溶胶的采样测量,高空利用辽宁省人工影响天气办公室租用的人工增雨飞机进行滤膜法采样.采样滤膜的处理都是统一在活化温度-15℃及冰面过饱和度20％、水面过饱和度3％的湿度条件下进行的.根据取得的部分观测资料,给出了沈阳春夏季大气冰核的浓度及冰核温度谱分布参数,分析了冰核浓度在3～6月各月以及在不同天气状况下的分布特征,初步给出了大气冰核浓度的尺度谱分布及其随高度的变化.     

白城地区春季的大气冰核

1964年4月30日到5月25日,在吉林省的白城地区进行大气冰核观测。结果发现,这里的冰核浓度随温度递减增加很快,某些时候,大气中也存在有-10℃很活跃的冰核。 来自我国西北干燥区域的河套倒槽和内蒙气旋所含冰核浓度最大,来自苏联半干燥区域的贝加尔湖气旋所含冰核浓度次之,北方冷高压中所含冰核浓度最小。同时,冰核浓度还随能见度的好坏相应减增。这说明,冰核浓度与气团源地、天气系统是密切相关的。风沙中的土壤粒子可能就是大气中起主要作用的冰核。     

WSR-88D冰雹探测算法在贵州地区的评估检验

通过制定一定的规则,使用贵州504个防雹炮点的冰雹观测资料及2005,2006年贵阳雷达站8次冰雹过程观测资料,使用时间窗方法间接地将风暴单体与降雹记录相联系,建立了冰雹算法校验数据库,并对降雹校验数据库的数据进行统计分析,应用探测概率、虚警率、临界成功指数来检验冰雹探测算法。强冰雹概率 (POSH) 的强冰雹探测算法的总体评估结果表明:当POSH算法的强冰雹预警阈值为30%时,在贵州地区获得最高的临界成功指数评分,但这个阈值在每次强冰雹预警时并不是都获得最佳结果。强冰雹预警阈值选择模式 (WTSM,即根据冻结层高度动态选择每天强冰雹指数的预警阈值) 在不同地区气候状况下的差异,是导致缺省的POSH算法在贵州地区应用不佳的最主要原因,这也说明对冰雹探测算法的局地性适用评估非常必要。通过对WTSM的调整,改进了原来的POSH算法。     

黄河上游河南县地面大气冰核观测分析

用Bigg型混合云室对2001年8月黄河上游青海省河南县的地面大气冰核浓度进行了观测,分析发现(1)青海省河南县冰核浓度低于北京20世纪90年代的测值,但高于大连、西安和兰州(20世纪60年代)等地的测值,同时也高于黄河上游的玛曲(2000年)、西宁(1989年)两地的测值,高温核尤其偏高.(2)降水时大气冰核浓度减少,降水的冲刷可能是其主要原因.(3)当地冰核浓度和气压成正相关.(4)大气冰核浓度受风向的影响,无风时测值较小,偏东风时测值较大,高温核浓度增加明显.     

细菌冰核研究的新进展

雨、雪、冰雹的形成与云中冰相的生成和发展有密切关系.而云中冰相的生成,在温度不太低时,是与"冰核"有关的.几十年来,大气物理学家对冰核成分和来源进行了许多研究,一般认为冰核主要来源于地面土壤微粒、矿物尘埃、工业烟尘、火山灰、流星尘埃及海水溅沫等.这些源地的冰核一般在-10℃以下活化.但温度高于-5℃的云中有时也观测到相当高的冰晶浓度,说明冰核的来源和性质实际上还不真正清楚.     

强冰雹产生的气象条件及其预报

苏联的中亚细亚经常发生雹灾。最近,П.A.博科瓦(Бокова)和А.Д.德茹腊耶夫(Джураев)等人专著《中亚的冰雹和冰雹过程》,系统阐述冰雹过程,总结有关冰雹的研究成果。该书第一章介绍中亚地区冰雹分布的时空特征;第二章论述各种强度的冰雹过程的产生条件及预报;第三章是关于中亚对流云的雷达研究。本文根据第二章内容编译其中带有普遍意义的研究成果和研究方法。一、各种强度的冰雹过程的气象条件首先根据降雹时农作物的受损程度和受损面积,将大约150次冰雹个例进行分类。然后对各类强度的冰雹的气象条件作统计分析。统计时段是取最容易出现冰雹的4～6月份。     

河池地区的冰雹

河池地区处于云贵高原的东南边缘,拔海高度在200～900米,地势自西北向东南倾斜。由于“下坡作用”,自北方南下的冷空气居高临下,将位能转为动能,有利于冰雹云的形成与发展。同时我区大部份为山炭岩山地,白天容易受热增温。河谷、盆地交错出现,地表起伏不平,地形复杂是造成多冰雹的因素之一。雹灾每年都有不同程度出现,是我区重要的灾害性天气之一。一,冰雹的统计特征1、冰雹的年际变化:根据71～79年我区降雹资料,以地区内有一个公社以上有冰雹出现,具有同一的影响系统,同一降雹时段的作为一次冰雹过程统计(表一)。每年平均有5.3次,最少     

甘肃省天水市近40a冰雹分布特征

根据甘肃省天水市7个气象站1971～2010年冰雹观测资料,分析了近40 a来该地冰雹变化规律。结果表明:天水市的冰雹分布特征呈现明显的日变化和年际变化。日分布以午后型(13～18时)为主,占全年降雹日数的49.1%;月际变化成单峰型,降雹时段集中在5～8月,占总日数的74.8%;年均累计降雹平均日数为6.4 d,降雹总日数呈逐年下降趋势。拔海高的地区冰雹发生较多,山区多于平川地区。影响天水市的冰雹路径大多呈西北—东南方向,降雹天气以西北气流型为主。     

1961～2017年遵义地区冰雹时空分布特征

本文利用CIMISS、遵义13个气象站月报表等数据,收集了1961年1月1日至2017年12月31日遵义地区气象站的冰雹、大风和降水情况,从冰雹直径、冰雹时间和空间分布、冰雹与大风的关系、冰雹与降水的关系等方面综合分析了遵义地区冰雹时空分布特征。结果表明：遵义地区降雹以小冰雹为主,发生大冰雹的概率小;降雹持续时间以短时降雹为主,降雹点1日内多次降雹可能性小;降雹日数余庆最多,赤水最少,遵义东部降雹日数最多,中部、西部和北部依次递减,大范围降雹的可能性较小;降雹时间集中在2～5月,其中4月最多,旬分布上看,5月上旬降雹日数最多;遵义地区降雹主要出现在夜间,白天集中在14～20 时;冰雹日数的年际变化和年代际变化总体呈下降的趋势,2011～2020年冰雹日数总和很可能跌破历史极值;降雹点出现大风的可能性较小,但整个遵义地区在同一天内既出现降雹又出现大风的概率高达74.23%;冰雹直径和降雨量之间呈弱的正相关。     

金华地区18次冰雹天气的大气环境与雷达回波特征分析

利用MICAPS、多普勒雷达资料和中尺度气象资料,统计了近9 a来金华地区共18次冰雹个例,并对其形成的天气学机制和雷达回波特征进行了分析研究。结果表明:(1)金华地区的冰雹天气型分为西风槽型和副热带高压影响型两类,年际高发时段集中在春季和盛夏,日际则集中在午后。(2)对流有效位能和风垂直切变是影响该区域冰雹产生的重要因子,夏季冰雹大多产生在高能弱切变环境下,春季冰雹大多产生在低能强切变环境下,大冰雹多出现在高能环境下,极易出现在高能且中等以上切变环境中。(3)冰雹发生前大气的水汽含量较高,整层大气可降水量(PWV)的平均值可达40.8 mm,而湿球温度0℃层则适宜。(4)冰雹单体生命史均超过1 h,0.5°仰角最大反射率因子值超过60 dBz;冰雹云风暴顶高分布与回波顶高度分布一致,且具有较明显的季节变化。(5)单体的垂直累积液态水含量(VIL)先增后降,中间至少有一次跃增过程,其最大值出现后的突降时间与降雹时间基本一致;强天气概率(SWP)产品相对冰雹出现有12～160 min不等的提前量。     

北京地区1963年春季冰核浓度变化特点的观测分析

1963年3月18日至4月30日在北京利用混合型云室进行了-15℃至-30℃温度范围内冰核浓度的测定。得到了在4个温度下(-15°,-20°,-25°,-30℃)的平均冰核浓度和冰核浓度的逐日变化的观测结果。 当能见度变低和测点处于市区的下风方向时,观测到的冰核浓度显然较高,这表示城市污染是造成北京地区冰核浓度逐日变动的一个重要原因。另外,在有风砂现象时也常观测到冰核浓度的相对增加,看来北京地区的土壤可能是冰核的另一个比较次要的来源。     

应用于地面的碘化银所产生的次生冰核

在一个周长为17公里的近于圆形的地区周界上分布着8个测站,在这地区内的40公顷麦地里设1个测站,在这9个测站用滤膜法来监测冰核。在含有340克碘化纳的3升丙酮内,快速稀释含有1.7公斤碘化银的标准的云催化溶液,制得2000升胶状液体。在好天气时,用这种液体喷洒40公顷麦地。在喷洒后13～21小时,位于喷洒地区下风方的测站测得冰核浓度有很大的增加。冰核浓度要下降到在此以前5个月所确定的本底水准要几天的时间。以10天为间隔,喷洒区对对照区的冰核浓度比反复出现高值,一直到第40天,此后不久,这个实验就结束了。这个情况表明,在云催化剂播撒到地面后,释放到大气中的次生冰核,是造成早期云催化试验中的明显而持久的播云效应的原因。     

桂西北地区降雹的统计特征

对1971～1998年28年1～6月百色、河池两市出现冰雹天气的资料进行统计分析,得出两市的时空分布特征:冰雹主要出现在桂西北地区的北部和西部,百色市雹日总数有随时间增加的趋势,而河池市雹日则随时间减少;降雹的日变化特征比较明显,冰雹主要出现在当日的14时至次日的08时,分别占总数的96.46%(百色市)和93.33%(河池市)。     

MAX(T_σ、V)状态下若尔盖冰雹天气过程的统计分析

高原冰雹出现的频数大于四川盆地的天气事实共所周知,但对高原冰雹的预报能力却远不如四川盆地,这可能是高原地区资料稀少和有效天气图层次较高(500 hpa或以上)的缘故。本文根据高原地区的常规资料和若尔盖县气象局冰雹记录,进行了若干统分析。指出:若尔盖冰雹(特别是大冰雹)     

1995和1996年春季北京地区大气冰核浓度的观测与研究

利用毕格型混合云室于1995和1996-春季在北京西郊观测了4种温度条件下的大气冰核浓度.分析了冰核浓度逐日变化特点,与1963-的观测(方法相同)结果进行了对比分析.发现30 a来,冰核浓度平均约增加了15倍.根据严重污染天气条件下能见度与冰核浓度的相关分析,推测人类活动作为冰核源的权重,冰核浓度增加.分析发现大气中高活性冰核在大气中的滞留时间明显小于低活性冰核.结合冰核活性与粒子尺度的相关,分析推测了大气冰核浓度随高度递减的特点,推测高活性冰核随高度递减更快.分析中参考了世界各地的观测结果,并对不同观测方法观测的结果进行了分析对比,对其中一些地区差异和特点进行了探讨.冰晶浓度与云中气溶胶粒子浓度的相关分析表明,两者有较好的正相关关系.高冰晶浓度常对应有较窄的粒子谱和较小的浓度峰值直径.利用飞机观测的云中雪粒子浓度与冰粒子浓度资料分析结果表明两者有正相关;初步分析表明,大气冰核浓度除对冰云微结构和云中降水过程有重要影响外;还可能对云的辐射特征产生影响,从而影响大气气候过?＃