基于TRMM卫星资料的江西一次大暴雨过程降水结构特征

利用热带测雨卫星(TRMM)的降水雷达(PR)和微波成像仪(TMI)连续2个轨道的探测结果,分析了2013年6月26—29日发生在江西省北部地区的中尺度降水过程不同降水阶段的降水水平结构、雨顶高度、降水廓线的变化特征。结果表明,此次降水过程由强对流云降水逐渐演变为对流性较弱的层状云降水。对流云降水阶段降水系统由成片层状降水云团中分布的多个零散强对流降水云团组成,降水分布不均匀,强对流云降水对总降水量的贡献大。层状云降水阶段,层状云中强对流单体消失,对流云降水像素及对流云降水率对总降水量的贡献减少,降水雨强谱变小,降水高度逐渐降低,云体高层降水量减少。对流云降水和层状云降水廓线存在差异,最大降水率出现的高度越高且中高层降水量越大,降水的对流性则越强。     

乌鲁木齐汛期降水集中度和集中期时空变化特征

利用乌鲁木齐5个国家级气象站1978—2019年5—9月逐日降水资料,统计分析逐候降水集中度(P_(CD))和集中期(P_(CP))变化趋势和时空分布特征。结果表明:近42 a乌鲁木齐汛期降水集中度和集中期均呈微弱下降趋势,表明汛期降水分配趋于均匀,降水集中期呈逐渐提前趋势。汛期降水集中度和集中期空间分布差异显著,降水集中程度由西向东逐渐增大,降水集中期出现时间由北向南逐渐推迟。汛期降水集中度在整个研究期内存在6、15 a左右周期变化,降水集中期存在12 a左右周期变化。对多降水年和少降水年降水集中度和集中期合成分析,发现少降水年降水集中程度高于多降水年,而降水集中期明显晚于多降水年。     

安徽滁州夏季一次飑线过程的雨滴谱特征

选取2014年7月31日安徽滁州一次飑线过程,使用地基雨滴谱仪资料分析此次过程的雨滴谱特征。根据雷达回波和地面降水强度将这次降水过程划分为对流降水、过渡性降水和层云降水,并以10 mm·h-1为临界值将对流降水进一步划分为对流前沿降水、对流中心降水、对流后沿降水。结果表明:对流中心降水、过渡性降水、层云降水的质量加权直径均比较稳定,平均值分别为1.8 mm, 1.0 mm, 1.7 mm。对流降水的标准化截距相比层云降水更大。对流中心降水各粒径段雨滴数浓度均较高;层云降水小雨滴浓度较低,且有少量大雨滴;过渡性降水由小雨滴组成。当雨水含量相同时,层云降水的质量加权直径相比对流降水更大。当雨强相同时,层云降水的反射率因子相比对流中心降水更大。更为精细的降水类型划分可有效改善Z-I关系。     

我国高分辨率降水融合资料的适用性评估

利用国家气象信息中心研制的全国30000多个地面自动站降水与 CMORPH (Climate Prediction Center Morphing technique)卫星反演降水融合而成的融合降水产品,分析了融合降水平均偏差和均方根误差的时空分布特征,探讨了不同降水量级以及站点稀疏区和密集区的融合效果,结果表明：融合降水的平均偏差和均方根误差量值均较卫星反演降水有显著减小,随时间的变化幅度不大且误差的区域性差异减弱;融合降水不同量级降水日数分布接近于地面观测降水,虽高估了雨强小于等于4 mm/d的降水,低估了大于4 mm/d高值降水,但同一量级下的误差比卫星反演降水大幅减小,且随着降水强度的增加改善效果明显;站点密集区的融合降水值主要是取决于地面观测降水;站点稀疏区在没有站点分布时,融合降水值主要取决于卫星反演降水,但随着站点个数增加,地面观测降水在融合降水中所占比重逐渐增大,且超过了卫星反演降水的作用。可见融合降水充分有效利用了地面观测降水和卫星反演降水各自的优势,融合效果明显。     

降水自记纸彩色图形数字化的技术处理

利用降水自记纸彩色图形数字化处理技术,实现降水自记纸图形数字化是对气象历史档案拯救技术的有效探索.降水自记纸彩色图形数字化处理是采用图形扫描和数据处理技术,对降水自记纸进行图形扫描,利用降水自记纸数字化处理系统软件,提取降水曲线,将降水自记纸转换成标准分钟降水数字化资料,获取一系列满足降水时空精细化分析要求的降水自记纸...     

江门前汛期不同降水时段特征

通过对江门地区1971～2007年3—6月候雨量、日雨量,2003～2007年南海和华南地区低层（850hPa）风场、向外长波辐射（OLR）场和水汽场在南海夏季风爆发前后差异的比较分析,发现：江门前汛期降水由锋面降水和夏季风降水2个时段组成,降水集中期分别为5月第2候和6月第2候。南海夏季风爆发后,江门第1次出现的降水可看作是夏季风降水的开始,南海夏季风的不同爆发类型对江门夏季风降水的开始时间有不同影响。江门前汛期的锋面降水为大尺度抬升凝结降水,而具有热带性质的夏季风降水为对流性降水;由于降水性质的不同,导致两者在降水持续时间、降水形式等方面表现出差异。     

TRMM测雨雷达和微波成像仪对两个中尺度特大暴雨降水结构的观测分析研究

文中利用TRMM卫星的测雨雷达和微波成像仪探测结果,研究了1998年7月20日21时(世界时)和1999年6月9日21时发生在武汉地区附近和皖南地区的两个中尺度强降水系统的水平结构和垂直结构,以及TMI微波亮温对降水强弱和分布的响应。研究结果表明:这两个中尺度强降水系统中对流降水所占面积比层云降水面积小,但对流降水具有很强的降水率,它对总降水量的贡献超过了层云降水。降水水平结构表明,两个中尺度强降水系统由多个强雨团或雨带组成,它们均属于对流性降水;降水垂直结构分析表明,强对流降水的雨顶高度可达15km,强对流降水主体中存在垂直方向和水平方向非均匀降水率分布区,层云降水有清晰的亮度带,层云降水的上方存在多层云系结构。降水廓线分布表明:对流降水廓线与层云降水廓线有明显的区别,并且降水廓线清晰地反映了降水微物理过程的垂直分布。整个中尺度强降水系统中对流降水与层云降水的区别还反映在标准化的总降水率随高度的分布。微波信号分析表明:TMI85 GHz极化修正亮温,19.4与37.0,19.4与85.5,37.0与85.5 GHz的垂直极化亮温差均能较好地指示陆面附近的降水分布。     

浚县35年降水气候特征分析

利用浚县1963～1997年降水资料,分析了浚县35年来年降水量以及春、夏、秋、冬降水量变化特征,结果表明年降水量呈减少趋势;春季降水有增加趋势且降水百分率呈波动增加趋势,夏季降水减少、降水百分率呈波动变化且较稳定,秋季降水减少且降水百分率波动较大,冬季降水有增加趋势且降水百分率波动不大.     

近五十年我国西北地区降水强度变化特征

鉴于近五十年来我国西北东部降水减少、西部降水增多的现象, 本文根据中国气象局信息中心提供的西北及内蒙古自治区日降水资料集, 利用筛选后的西北186个测站1958～2005年的数据, 对四季西北东、西部不同强度降水的降水量、降水日数、降水强度变化进行了分析。结果表明: 近五十年来, 中国西北地区降水以强降水为主, 较强以上强度降水占总降水日数的5%, 但其降水量占总降水量75%; 西北东部不同强度的降水都减少, 而西部只有弱降水减少, 其他强度的降水都增加, 且西北西部中等以上强度的降水增加较显著; 弱降水的总量减少, 弱降水的强度却加大, 强降水强度增强, 而极强降水强度却减弱; 降水的日数变化是降水量变化的主要原因。     

南京降水氢氧同位素监测特征

基于2018年7月—2019年6月南京降水同位素观测数据和中国气象局气象观测数据,研究南京降水稳定同位素组成的变化特征,对比热带气旋降水、梅雨降水和其他降水的降水同位素组成特征,研究降水同位素组成与热带气旋移动路径关系。结果表明:南京降水氧同位素组成(δ18O)和氢同位素组成(δ2H)的变化范围分别为-16.3‰~4.0‰和-103.0‰~32.9‰,雨季降水氢氧同位素组成相对贫化,非雨季相对富集;降水氘盈余的降水加权平均值为15.5‰,表明南京降水受陆面过程影响大。从降水量权重看,热带气旋降水和梅雨降水强度大,降水氢氧同位素组成严重贫化;其他降水的强度相对较弱,降水氢氧同位素组成比较富集;受水汽源地和陆面循环等过程的综合影响,热带气旋降水氘盈余小于全球平均值(10‰),梅雨降水氘盈余略高于全球平均值,其他降水氘盈余远高于全球平均值。登陆前仅在海洋上移动的热带气旋,降水氘盈余维持在7.5‰~8.6‰,但二次登陆的热带气旋降水氘盈余远大于10‰,可能是受到陆地蒸散过程的影响。     

The influence of sea waves on the wind profile

From wind profile and wave measurements performed during the JONSWAP II experiment, relations between the dimensionless profile slope and the significant wave height are derived. It is shown that the wind profile is distorted by the waves especially in the vicinity of the water surface. The wave influence on the profile seems to be restricted to heights below about three wave heights. Above this level, the dimensionless profile slope is an approximately constant value corresponding to a drag coefficient of about 1.15 × 10^–3.     

雨滴谱仪与风廓线雷达反射率对比试验

针对风廓线雷达估算的反射率数据需要进行验证。开展雨滴谱仪与风廓线雷达反射率对比试验,通过两种不同探测设备观测数据的对比,以验证风廓线反射率数据的可靠性和可用性。结果表明:确定了以风廓线低模360~1440 m采样体积内的反射率与3 min雨滴谱反射率数据对比方法能最大程度的减少时空差异;在雨滴谱仪反射率小于40 dBz时,对应的风廓线雷达反射率数据是可靠和可用的;同时由于风廓线雷达有限的动态范围造成反射率低估的现象,使得风廓线雷达反射率在大气垂直结构以及微物理特性等方面应用受到一定的局限性。     

本站剖面图资料与前汛期降水的探讨

通过统计分析1991～2005年剖面图资料，发现某些气象要素的特殊变化、一些图形的出现或转换与前汛期降水关系密切，特别是对大雨以上降水预报有一定的帮助作用。     

Estimating the Soil Moisture Profile by Assimilating Near-Surface Observations with the Ensemble Kalman Filter （EnKF）

The paper investigates the ability to retrieve the true soil moisture profile by assimilating near-surface soil moisture into a soil moisture model with an ensemble Kalman filter （EnKF） assimilation scheme, including the effect of ensemble size, update interval and nonlinearities in the profile retrieval, the required time for full retrieval of the soil moisture profiles, and the possible influence of the depth of the soil moisture observation. These questions are addressed by a desktop study using synthetic data. The ＂true＂ soil moisture profiles are generated from the soil moisture model under the boundary condition of 0.5 cm d^-1 evaporation. To test the assimilation schemes, the model is initialized with a poor initial guess of the soil moisture profile, and different ensemble sizes are tested showing that an ensemble of 40 members is enough to represent the covariance of the model forecasts. Also compared are the results with those from the direct insertion assimilation scheme, showing that the EnKF is superior to the direct insertion assimilation scheme, for hourly observations, with retrieval of the soil moisture profile being achieved in 16 h as compared to 12 days or more. For daily observations, the true soil moisture profile is achieved in about 15 days with the EnKF, but it is impossible to approximate the true moisture within 18 days by using direct insertion. It is also found that observation depth does not have a significant effect on profile retrieval time for the EnKF. The nonlinearities have some negative influence on the optimal estimates of soil moisture profile but not very seriously.     

确定风廓线雷达功率谱噪声功率方法

风廓线雷达以测风为主要目的设计,没有充分考虑强度的定量测量。如果能够实现强度定量测量将大大扩展风廓线雷达的应用范围。首要的扩展应用就是可以获取雨滴谱分布、解决降水定量测量准确性问题。若实现强度定量测量,需要解决的一个关键技术问题是如何由其功率谱数据准确计算噪声功率。该文根据风廓线雷达功率谱估计方法、依据噪声频域统计特性,提出了一种计算风廓线雷达功率谱噪声功率的方法,并利用风廓线雷达实测功率谱数据进行检验。检验结果表明:即便在有降水或存在地物时,该方法仍可以准确、快速分辨出噪声功率谱, 且客观有效。     

Comparing mixing-length models of the diabatic wind profile over homogeneous terrain

Models of the diabatic wind profile over homogeneous terrain for the entire atmospheric boundary layer are developed using mixing-length theory and are compared to wind speed observations up to 300 m at the National Test Station for Wind Turbines at Høvsøre, Denmark. The measurements are performed within a wide range of atmospheric stability conditions, which allows a comparison of the models with the average wind profile computed in seven stability classes, showing a better agreement than compared to the traditional surface-layer wind profile. The wind profile is measured by combining cup anemometer and lidar observations, showing good agreement at the overlapping heights. The height of the boundary layer, a parameter required for the wind profile models, is estimated under neutral and stable conditions using surface-layer turbulence measurements, and under unstable conditions based on the aerosol backscatter profile from ceilometer observations.     

A simplified interpretation of the radiances from the SSM/T-2

Summary A microwave radiometer with channels near the 18 GHz water vapor line and in nearby windows, the Special Sensor Microwave/Temperature-2 (SSM/T-2) was launched on a Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) satellite in November of 1991. The instrument is intended to provide data for the retrieval of atmospheric water vapor profiles. Because the relationship between the radiances observed by the instrument and the water vapor profile are both non-linear and non-local and because of the influence of clouds, the interpretation of the radiances is inherently complex. Here we develop a simplified, albeit approximate, algorithm for the profile retrievals and test it with simulation studies. Specifically it is shown that for each channel of the instrument near the 183 GHz line there is a nearly constant overburden of water vapor above the height at which the atmospheric temperature equals the observed brightness temperature. This relationship, in turn, provides the basis for a simple analytic algorithm for the relative humidity immediately above that height.The simplified algorithm is useful as a first guess for iterative solutions to the non-linear equations and for a variety of analyses such as estimating the impact of uncertainty in the radiances or the temperature profile on the retrieved water vapor profile. It is also useful as a conceptual tool to aid in the understanding of the more complex algorithms.With 7 Figures     

有云时大气红外遥感及其反演问题 I. 理论研究

我们已经研究了晴空情况下的大气红外遥感及其反演问题。本文对有云情况下的大气红外遥感及其反演问题进行了研究，首先指出国际上通用的处理有云反演的晴空订正法存在误差放大问题，然后提出了3×3相邻视场同步反演法，在该方法中，假定3×3相邻视场具有共同的大气温度廓线和大气水汽廓线，从而使求解方程数增加到9倍，而反演参数只增加有限的几个，大大提高了有云情况下反演的稳定性。     

多普勒速度模糊的切向消除技术

根据多普勒速度模糊在速度随方位角分布廓线（切向廓线）上的特征，提出了切向消除速度模糊的技术。其主要步骤是:1.通过消除切向廓线上的孤立点将切向廓线分为缺测段，模糊段和非模糊段；2.按速度切向分布的连续性逐段进行模糊判别和修正；3.以切向廓线的拟合简谐曲线为参照，消除廓线上的模糊点；4.在各距离段内按速度径向分布的连续性进行模糊判别和修正。文中还提出了用切向廓线的拟合简谐曲线的振幅与速度绝对值的平均值之比值的大小来检验速度模糊是否已被消除。     

大气层结和海气交换作用影响的海面风剖面研究

风速剖面是各类工程结构抗风设计的关键参数。为了准确估算近海各类工程建筑结构承受的风荷载作用,通过在对数风剖面中引入大气稳定度函数和拖曳系数来刻画大气层结和海气交换作用对近海风速剖面的影响并建立相应的模型,最后利用强台风“黑格比”(0814号)的实测数据对模型进行了验证。研究结果表明:大气层结和海气交换作用对台风“黑格比”风速剖面有一定的影响,考虑大气层结和海气交换作用的风速剖面较对数剖面更能准确描述台风过程的风速剖面特征。