硫化物的云下清除

采用硫化物清除的化学模式模拟计算SO2的云下清除过程,既考虑了SO2在雨滴中的溶解和电离作用,也考虑了S(Ⅳ)与氧化剂H2O2之间的化学反应。由模式分别给出了空气中SO2浓度的时空变化和雨滴中S(Ⅳ)难度的时空变化。     

降水粒子空间取向对双线偏振雷达观测影响模拟研究

该文从降水粒子散射和衰减理论出发, 采用数值模拟方法, 分析了雷达波束通过均匀雨区时, 双发双收偏振模式与单发单收偏振模式下, 水平、垂直偏振波之间的耦合关系, 比较了两种收发模式下, 由于雨滴倾斜引起的水平反射率因子Z_H及其误差ΔZ_H, 差分反射率因子Z_DR及其误差ΔZ_DR, 差传播相移Υ_DP、差传播相移率K_DP及其在不同偏振模式下的差异ΔK_DP随距离的变化情况。结果表明:因实际大气中雨滴倾斜角较小, 雨滴倾斜引起的模式间Z_H, Z_DP的差别不大; 而受雨滴倾斜影响, 单发单收模式的K_DP要大于双发双收模式。该文还提出了Z_H, Z_DR真值的两种定义方式, 分别为考虑与未考虑雨滴倾斜对散射效果的影响。未考虑雨滴倾斜的真值代表了雨滴实际的微物理结构, 剔除了传播效应的影响, 更能精确反映雨滴的实际大小, 在定量估测降水等雷达资料的应用中具有更好的代表性, 因此以未考虑雨滴倾斜作为Z_H, Z_DR真值较为合理。     

硫化物的云下清除

采用硫化物清除的化学模式模拟计算ＳＯ２的云下清除过程,既考虑了ＳＯ２在雨滴中的溶解和电离作用,也考虑了Ｓ（Ⅳ）与氧化剂Ｈ２Ｏ２之间的化学反应。由模式分别给出了空气中ＳＯ２浓度的时空变化和雨滴中Ｓ（Ⅳ）浓度的时空变化。     

云下雨滴蒸发产生硫酸盐气溶胶速率的研究

云下雨滴蒸发是雨滴下降过程中重要的物理过程，特别是当云下相对湿度较低时更为明显。本文建立了考虑雨滴蒸发的云下雨水酸化的物理化学模式，用以研究云下雨滴蒸发作用对各种大小雨滴及雨水酸化的影响，并估算了由于小雨滴的完全蒸发进入到大气中的硫酸盐气溶胶的生成速率。计算结果表明:这种小雨滴的完全蒸发使雨滴内化学反应生成的硫酸盐结晶进入大气，在降水初期云下相对湿度较小时，形成硫酸盐气溶胶的速率可达1% h-1，与气粒转化速率相当。     

雨滴下落过程谱分布演变的数值模拟

利用一维雨滴分档模式,以飞机观测的空中雨滴谱和边界层气象要素廓线作为模式的初始背景场,模拟了雨滴在出云后下落过程中谱分布的演变。结果表明,一维雨滴分档模式能较好地模拟雨滴在下落过程中的蒸发、碰并和破碎过程;模拟的滴谱呈多峰分布。蒸发作用使得雨滴的直径变小,对小雨滴的消耗较大雨滴更为明显,并能增大中等大小雨滴的数浓度,但在整体上并不会改变雨滴的谱型。碰并和破碎机制可以使得雨滴谱呈现多峰分布,并增大了滴谱的谱型变化。     

城市降水酸度分布与气溶胶水冲刷

在湖南省邵阳市工业区测量表明,该区颗粒物含量处于相当高的水平,颗粒物的主要水溶性成分为Ca~(2 )、SO_4~(-)、NO_3~-、NH_4~ 和Na~ 。Ca~(2 )在大颗粒(dp>9.0um)富集度最高,而SO_4~(2-)在小颗粒(dp<2.0um)中最丰富。所有尺度的颗粒都具有中和酸的能力,随粒径增大而提高。讨论表明,颗粒物水冲刷对雨滴化学成分和酸度的影响对直径小于2000um的雨滴是相当灵敏的,这种影响主要由大颗粒提供。讨论结果与降水成分的监测资料相一致。气溶胶水冲刷机制有效地解释了城市酸雨频率的规律分布。     

云闪放电过程中雨滴增长的数值试验研究

利用二维数值模式,对雨滴在云闪放电条件下的增长进行了试验研究。分别讨论了在不同的电场、荷电量和电场角度时雨滴的增长演变及其运动状况。结果表明：二维模式中闪电放电对雨滴增长的影响与一维有明显不同。电场和荷电量作单因子变化时,雨滴在二维中随参量取值的增加变化较大。两者同时变化时,其乘积愈大雨滴增长幅度愈大。雨滴对电场角度绝对值变化的反应较为缓慢。其运动轨迹在不同的条件下均为准周期的。     

对流云盐粉催化的数值模拟研究

利用三维对流云盐粉催化模式对一次对流云降水进行了盐粉催化模拟试验。模式中考虑了盐粉与云雨滴和冰相粒子间的相互作用。模拟结果显示,当采用20μm粒径的盐粉进行单次催化时,催化效果较好,地面总雨量可增加20%,催化次数的增多会导致降水的减少。霰融化成雨是雨滴增长的主要机制,霰碰并过冷云水是霰增长的主要机制,催化后霰融化成雨和霰碰并过冷云水的速率均有提高。催化会引起水成物云滴、冰晶、霰和雨滴的比质量变化。霰和云滴的粒径也在催化后出现了明显的增大。催化后短时间内动力过程出现了变化。     

一种考虑风切变的区域多源实用烟团轨迹模式

本文建立并论述了一种区域多源实用烟团轨迹模式。模式在作者先前工作的基础上,加进了对两个重要方面问题的处理,即:(1)运用质量连续风场调整的客观分析方法,得出三维风场并供作轨迹计算和扩散计算联接输入;(2)考虑风存在垂直切变的处理方案,使得模型更接近实际。对52×56km~2模拟域,含50个高架点源,非定常气象条件下的空气污染物输送与扩散作了计算,模式输出逐时网格风场和地面SO_2浓度分布以及日平均SO_2地面浓度分布与实测结果合理地一致。模式效能表明能够适应区域空气污染管理的需要。     

雨滴下落过程模型雏形的建立

雨滴下落过程是云降水物理研究中极为重要的一个部分,其研究涉及到蒸发过程和雨滴末速度问题。在静止大气中,对于单个云滴,Maxwell理论给出了粒子在凝结过程中的质量增长公式,而本文研究雨滴的下落过程,是与凝结过程相反的蒸发过程。基于Maxwell理论,将雨滴假定为球形粒子,对原方程进行差分求解,并加入通风效应与表面效应对Maxwell理论就行修正。在雨滴末速度问题上,本文采用2015年昆明站的探空资料,将雨滴直径(1μm)分为三个部分,在忽略了雨滴短暂的加速过程后,考虑拖曳力F_D与重力F_g平衡进行讨论,用最小二乘法拟合得出初始高度的末速度与半径的关系,再结合部分假设和理论推导得到任意高度的末速度与半径的函数关系。最后,利用该模型,针对相对湿度做了敏感性实验,发现雨滴所处环境的相对湿度变小会明显加快小雨滴的蒸发。本文基于Maxwell理论等前人研究,加入部分假设得到了一个较为合理的包含了蒸发过程的雨滴下落模型,对还原真实大气中雨滴的下落过程有一定参考价值。     

关于雨滴在云下蒸发的数值试验

顾震潮、Mason、Twomey、北京大学云物理教学组、Kuhme等均曾讨论过雨滴的蒸发问题。他们认为雨滴与环境的热交换随时达到平衡,未考虑雨滴蒸发消耗热量与环境向雨滴传导热量的补偿不平衡;以及雨滴在下落中保持高层较低温度的倾向(热滞后),从而造成的滴表面饱和水汽压保持在较低水平,抑制了蒸发的情况。本文通过对云下雨滴下落蒸发过程的数值试验,讨论了:①下落的雨滴由于蒸发消耗热量,温度比周围环境低,并有保持较高层次的较低温度的倾向。②在不饱和大气     

层状云酸化数值模拟

发展、设计了一个一维时变参数化微物理过程的暖性层状降水云化学模式,研究云雨酸化机制及 SO_2、HNO_3、和 H_2O_2的云内雨洗清除和云下冲刷清除。结果表明,SO_2被 H_2O_2的氧化是SO_2氧化的最主要途径;S(Ⅳ)→S(Ⅵ)转化率及氧化和清除的相对重要性随时间演变不断变化。模式结果在一定程度上与实测资料相符。     

层状云的雨滴谱分档数值模拟研究

通过建立雨滴分档模式,结合部分观测资料,对中国北方常见的三类典型层状云系:强锋面抬升层状云系、气旋尺度辐合层状云系及弱锋面抬升层状云系的云中水成物总比含水量、降水强度及地面雨滴谱进行了数值模拟,并与观测值进行了比较分析。结果表明,雨滴分档模式较一般使用的单参数Marshall-Palmer（M-P）分布的参数化模式更能反映雨滴的自然演变特征。     

论几种点源模式及其在平坦地形上的应用

本文用高斯(正态)模式(G·S)、SCIM模式,GDM模式以及GCDM模式,分别计算了南京大厂区在各种稳定度条件下SO_2瞬时浓度,并与SO_2的实测浓度作了对比分析。结果表明:GCDM模式的计算误差最小,并与实测浓度有较好的一致性。     

有待开发的“气象能”

人类利用自然界的能源历史悠久。随着世界人口的快速增长,能源日趋紧张。为此,除了最普通的矿物能源和生物能源外,地热能、潮汐能、核能、海洋能也相继得到开发利用。然而,在能源宝库中还有一支“新秀”—气象能有待开发。雨　　能科学家对雨滴进行了长期的观察和研究,发现它具有巨大的能量。曾测出的最大雨滴直径为075厘米。最近,又在美国的加利福尼亚地区发现迄今为止世界上最大的雨滴,其直径为10厘米。假如这一雨滴是在地面以上高40米的高空中出现,又假定雨滴下降时按重力加速度的一半运动(考虑上升气流的影响),则一颗雨滴到达地面时的作…     

用间接浓度法测量干沉积通量

本文描述了用以测量干沉积通量的间接浓度法,推导并验证了估算沉积速度的阻力模式,评价了间接浓度法测量二氧化硫(SO_2)和臭氧(O_3)干沉积通量的误差. 结果表明,阻力模式能较准确地估算周平均沉积速度.用间接浓度法推算的O_3的周平均干沉积通量的份数误差为0.26,若配以日夜分离或稳定度分类采样,则误差将降至0.05;SO_2的份数误差只有0.15,但上述采样方法却不能减小其份数误差. 此外,O_3和SO_2的日间通量分别比其夜间通量大10倍和3倍.SO_2和O_3的沉积速度均有强烈的日周期变化,然而SO_2的日周期中,间有因地湿而畸变的现象.O_3浓度亦有一明显的日周期,且与它的沉积速度的日周期存在三小时的相位差.SO_2浓度则无明显日周期变化.     

青海门源雨滴谱特征及降水机制的初步分析

利用青海省门源地区2个测站观测的雨滴谱资料,分析了降水雨滴谱微结构参量平均值随降水过程的变化和3种常见降水类型中雨滴谱微结构参量随时间的变化特征,以及雨滴谱型随降水的变化.根据微结构参量和雨滴谱型的变化,结合卫星资料和其他观测资料对三种降水类型降水的形成机制进行了初步研究.     

实际雨滴谱微波辐射与衰减特征

对５００份不同雨型雨滴谱谱进行分析,建立了Ｚ－Ｉ、ｋｔ－Ｉ、ｋａ－Ｉ、Ｌ－Ｉ等２０各雨滴谱微波辐射特征量与雨滴谱本身特征量之间的统计模式,得到了一些有意义的结果。它在大气、信息等学科中有一定应用价值。     

三维对流云盐粉催化模式的发展和催化模拟试验

在三维混合相对流云模式中发展了盐粉催化方案,该方案考虑了盐粒与云雨滴和冰相粒子间的相互作用,模式中增加了盐溶滴的质量Qn和浓度Nn两个预报量.利用盐粉催化模式进行了个例模拟试验,并对催化结果进行了对比分析.结果表明,当采用30个·L-1剂量的盐粉两次催化时,催化效果较好,地面总降水量可增加10％;当催化剂量减少时,增雨效果不明显.同时催化剂量超过1 000个·L-1,可导致降水总量减少.催化时间提前或延后都会影响增雨效果.模拟第70 min后出现了少量的减雨,并持续到降水结束.通过分析催化后云中水成物,发现盐粉催化不仅影响了暖雨过程,而且云雨滴通过冻结形成霰等过程也影响了冷雨过程.     

2002年秋季河南省层状云降水的雨滴谱特征

采用滤纸色斑法对 2 0 0 2年 1 0月 1 7～ 2 0日河南省层状云降水过程在 6个观测点进行雨滴谱取样 ,获得 2 1 4份雨滴谱资料。分析了此次层状云降水过程中不同地点的雨滴谱分布、微物理参量及其起伏特征 ,发现 :这次降水过程的Z I关系式为Z =2 98 4I0 8,雨滴谱分布基本符合M P分布。