小兴安岭近地层湍流能谱特征

利用小兴安岭南麓五营地区涡动相关系统的观测资料,分析不同大气稳定度条件的湍流速度谱、温度谱、湿度谱、协谱及局地各向同性特征。结果表明:三维速度(u、v、w)谱和垂直速度(w)与水平纵向速度(u)、温度(θ)的协谱(uw、θw)的谱峰均随稳定度的增加而向高频端移动。湍流速度(u、v、w)谱、温度(θ)谱和湿度(q)谱在惯性副区均满足-2/3定律。uw协谱、θw协谱和垂直速度(w)与湿度(q)的协谱(qw)在惯性副区并不完全遵循-4/3定律,尤其是uw协谱的拟合斜率更接近-1。水平方向湍流谱峰波长范围为130～1820 m,垂直范围为49～113 m。温度谱谱峰波长范围为149～260 m,湿度谱谱峰波长范围为198～455 m。uw协谱谱峰波长范围为228～455 m,θw协谱谱峰波长范围为172～260 m,qw协谱谱峰波长范围为172～346 m。v谱在惯性副区基本满足局地各向同性,w谱在惯性副区不满足局地各向同性,可能与森林下垫面对垂直方向湍流大涡的破碎作用有关。     

冬季500毫巴层超长波的特征

利用冬季500毫巴层的资料,考查了频率范围内超长波的谱密度。结果表明,纬向波数K=1～3的谱密度近似地与频率的负二次幂成正比。根据这个结果,作为一种稳定随机过程考查了超长波振幅的逐日变化。为了说明超长波和斜压波两者间不同的特征,也考查了纬向波数K=6的谱密度。就斜压波(K=6)来说,谱密度的最大值出现在短周期时段上。     

广州地区1984年6月小阵雨的微物理结构

本文分析了广州1984年小阵雨的雨滴谱分布。指出该地区小阵雨谱型以Ⅲ型谱(多峰谱)居多,不出现Ⅰ型谱(无峰谱)。滴浓度较小而平均尺度较大,最大滴直径达6.5mm。最突出的特点是起始直径较大,小滴明显不足而大滴较多,用指数谱描述不甚理想。 此外发现,W-I关系较Z-I关系的地区变异小得多;该地小阵雨的W-I,Z-I关系可分别表示为: W=0.0569I~(0.88), Z=345I~(1.39)。     

一次积雨云降水过程的宏微观物理特征和雨水酸度的综合观测

1984年7月27日晚,在北京西郊北京大学综合观测了一场积雨云降水的全过程。包括两个降水过程:第一个降水过程持续时间短(33min),平均雨强大(12.9)mm/h),雨滴谱宽且出现多峰,降水pH值7.0左右;第二个降水过程的持续时间长(126min),平均雨强较弱(1.6mm/h),随降水的强烈冲刷,云下空气愈来愈干净,pH值连续下降至6.6,电导率也大大减小。     

新一代天气雷达CINRAD/SA谱宽概要探讨

新一代天气雷达的三种基本产品之一：基本谱宽。该谱宽不是通常所说的频率谱宽或功率谱，而是速度谱宽。本文对谱宽的探讨是从谱宽的物理意义、应用、获取方法、影响、信号处理(或数学)上五个方面进行，并适当加以比较分析。     

相对湿度和PM2.5浓度对大气能见度的影响研究:基于小时资料的多站对比分析

为了全面分析浙江省不同区域能见度变化基本特征及影响机理,基于杭州、宁波、温州3个国家基本气象站2013-2014年逐时能见度观测资料,比较分析了3市能见度变化的基本特征。发现3市不同等级能见度出现频率基本一致,随着能见度等级的提高,出现频率逐渐降低;从能见度的日变化来看,07时（北京时）前后最低,之后缓慢上升,14-15时达到最高,随后逐渐下降;全年有两个能见度较低时段,分别出现在12月-次年2月和5-6月;总体而言,宁波能见度最优,杭州和温州大体相当。功率谱分析结果表明,3市能见度均有显著的日周期,高频波段呈现出多个显著谱峰,低频波段存在若干显著谱峰。进一步开展机理分析,发现相对湿度和PM2.5浓度是调制大气能见度的关键因子,相对湿度增大、PM2.5浓度升高导致能见度降低。在同一相对湿度等级下,初始阶段能见度随PM2.5浓度的升高迅速降低,到达“拐点”之后降低速率趋于缓慢。在同一PM2.5浓度水平下,相对湿度越大,能见度越低,说明水汽对能见度也有重要影响。基于相对湿度和PM2.5浓度两个因子,采用非线性拟合方案构建了大气能见度定量统计模型,总体而言模型拟合效果较好。最后针对研究中存在的不足和未来值得进一步发掘的科学问题进行了讨论。      

惠东县短时强降水的时空分布特征

利用惠东县2012—2021年间17个气象观测站逐小时降水资料，分析惠东县短时强降水时空分布特征。结果表明：(1)短时强降水发生次数大体上呈递增趋势，但各年差异较大；(2)在月际变化上阶段性明显，呈现“双峰型”特征，8月短时强降水最为活跃，其次是5至6月；(3)惠东短时强降水频率的日变化呈现“三峰型”特征，主峰出现在14:00—17:00,次峰分别出现在02:00—05:00和08:00—11:00;(4)短时强降水存在较强的局地性，其中南部沿海的平海、铁涌、黄埠和东部山区的高潭的短时强降水发生概率相对较高。     

HUBEX试验区近地面层的湍流输送

1998年淮河流域能量和水循环试验(HUBEX)期间曾进行了1个月的近地面层湍流观测.分析不稳定条件下湍流的统计特性和谱特征,并与Monin-Obukhov相似理论进行了比较.结果表明,不稳定的时候各湍流量的统计特征与相似理论的预期相符.虽然不稳定条件下温度和湿度涨落的相关系数很高,谱的式样也相近,但湿度谱的峰值频率高于温度谱.协谱曲线的形状显示感热通量的谱峰较宽,表现出w和T在较宽范围的强相关性,而水汽通量谱在高频段下降很快,说明水汽的输送更多地出现在低频部分.从谱相关系数可见,在近中性的时候,各尺度湍流涡的热量输送效率普遍较低,随着不稳定性增强而显著提高.分析还发现,不论不稳定性的程度如何,小尺度湍流的水汽输送效率都较低.水汽通量谱的相关系数随稳定度的变化不如热通量的谱相关系数大,表明近中性时除小尺度湍流外其他湍流涡的水汽输送效率高于热量输送.     

金塔绿洲农田下垫面温湿度的非相似性分析

利用2005年金塔绿洲的湍流资料分析了金塔绿洲农田下垫面上温度和湿度的非相似性。结果表明,低层风速较小和高层风速介于2~4m·s~(-1)时,温度和湿度标量的相似性较大,且温湿度的相似性随稳定度向近中性条件偏移而减小;R_(Tq)(n)和λ_((n))分别在频率域10~(-2)n10~(-1)和10~(-1)n10~0上近似为常数,且随着|r_(Tq)|的减小,R_(Tq)(n)所对应的谱峰频率逐渐减小,相对输送效率λ_n也减小,即水汽的输送效率逐渐增大,这是由于绿洲—沙漠的热平流抑制热量输送的缘故。     

2012年春季宜春地区降水期间高空风的频谱分析

利用地面和梯度塔的风连续观测数据进行的频谱分析已经开展很多,而受资料限制,高空风的频谱分析仍较欠缺。本文使用风廓线雷达获取的长时间序列连续测风数据,运用傅里叶变换的方法,计算了风的脉动谱密度。脉动谱能够反映不同频率的风速涨落对风动能的贡献。使用2012年4月江西宜春前汛期期间的高空风连续数据,结合地面降水资料进行了1 000～3 000 m高度区间的频谱分析,发现地处前汛期雨带上的宜春地区降水存在着两种不同时间周期的天气系统影响,脉动谱的分布表现出时间周期为5～7 d和2～3 d的峰值区。分别对两种不同时间周期的天气系统频谱进行了分析,并与平稳天气时的频谱进行比较。5～7 d周期峰区的脉动谱密度数值为2～3 d的4～5倍,脉动谱峰区在2 000～3 000 m高度上较强,峰值强度向下迅速降低;2～3 d周期的脉动谱峰区在低层比较明显,峰值强度较弱。风的脉动谱分布与地面降水的时间周期较为吻合。     

夏季雷州半岛强降水雨滴谱个例分析及降水与闪电相关性统计分析

利用2007年8月在雷州半岛观测雷暴获得的雨滴谱和地闪资料,重点分析了8月6日遂溪、湛江一次雷暴云降水个例的雨滴谱特征,对闪电特征与降水的相关性进行了统计分析。结果表明,遂溪站的雨滴谱谱型多为双峰或多峰型,而湛江站的雨滴谱谱型多呈单峰型分布;平均雨滴谱符合Gamma分布;雨强I10mm/h时发生地闪的频率较高,且发生地闪频率随着距测站的距离减少而增加;随着雨强的增大发生正地闪的概率明显增加;降水过程中的闪电频率和距离校准后闪电电流强度的相关性表明,地闪发生的距离越近,频率越高对应雨滴谱谱宽越宽和降水强度越大。     

台风“利奇马”不同强降水中心的雨滴谱特征分析

在2019年台风“利奇马”台风暖区、台风与西风槽相互作用区及西风槽影响区分别挑选4个极端强降水中心,利用各站连续观测分钟雨滴谱资料和分钟降水资料,分析了不同站点和不同降水时段的雨滴尺度谱、雨滴速度谱、雨滴尺度—时间谱和雨滴速度—时间谱特征,研究了雨滴谱特征随时间的变化。结果表明:4个降水中心的雨滴尺度—时间谱和雨滴速度—时间谱存在明显差异,而过程的统计谱特征差异不明显;过程中不同区域的站点、同一站点不同的降水时段,雨滴尺度谱和雨滴速度谱主要为双峰型,尺度谱双峰中各站对应1.2 mm直径峰的位置一致,处于较小尺度峰的位置不一致;在较大雨强时,雨滴尺度谱上会出现单峰和三峰的情况,但比例较少;1.2 mm雨滴的高浓度区域与地面降水强度有非常好的对应关系,在1.2 mm雨滴的高浓度区域形成的过程中,地面降水逐渐增强,随着1.2 mm雨滴的高浓度区域逐渐瓦解,地面降水逐渐减弱,直至出现间歇。     

相对湿度和PM2.5浓度对大气能见度的影响研究:基于小时资料的多站对比分析

为了全面分析浙江省不同区域能见度变化基本特征及影响机理,基于杭州、宁波、温州3个国家基本气象站2013-2014年逐时能见度观测资料,比较分析了3市能见度变化的基本特征。发现3市不同等级能见度出现频率基本一致,随着能见度等级的提高,出现频率逐渐降低;从能见度的日变化来看,07时（北京时）前后最低,之后缓慢上升,14-15时达到最高,随后逐渐下降;全年有两个能见度较低时段,分别出现在12月-次年2月和5-6月;总体而言,宁波能见度最优,杭州和温州大体相当。功率谱分析结果表明,3市能见度均有显著的日周期,高频波段呈现出多个显著谱峰,低频波段存在若干显著谱峰。进一步开展机理分析,发现相对湿度和PM_2.5浓度是调制大气能见度的关键因子,相对湿度增大、PM_2.5浓度升高导致能见度降低。在同一相对湿度等级下,初始阶段能见度随PM_2.5浓度的升高迅速降低,到达“拐点”之后降低速率趋于缓慢。在同一PM_2.5浓度水平下,相对湿度越大,能见度越低,说明水汽对能见度也有重要影响。基于相对湿度和PM_2.5浓度两个因子,采用非线性拟合方案构建了大气能见度定量统计模型,总体而言模型拟合效果较好。最后针对研究中存在的不足和未来值得进一步发掘的科学问题进行了讨论。     

金塔绿洲农田下垫面温湿度的非相似性分析北大核心CSCD

利用2005年金塔绿洲的湍流资料分析了金塔绿洲农田下垫面上温度和湿度的非相似性。结果表明,低层风速较小和高层风速介于2~4m·s^(-1)时,温度和湿度标量的相似性较大,且温湿度的相似性随稳定度向近中性条件偏移而减小;R_(Tq)(n)和λ_((n))分别在频率域10^(-2)相似文献   

500毫巴平均高度场与旬降水量的交叉功率谱分析

本文采用功率谱和交叉功率谱分析方法,以长江下游南京等几个站为例,讨论旬降水量序列与亚欧500毫巴旬平均高度场序列在时间域上的多频振动以及它们的相互联系。通过谱分析得到各种显著周期振动(频率)的地区分布,各种显著相关后延时间的地区分布,以及两个序列中各种周期分量之间的相关指标(指相应频率上的凝聚函数)。这些结果所提供的信息有可能作为进一步探讨天气气候规律和长期超长期预报方法的参考。本文并将进一步把相关场的普查与场和预报量序列的多频振动结构联系起来,以便深入探讨大气运动的前后期对应关系。     

祁连山北坡一次人工增雨降水过程雨滴谱特征分析

本文以2020年8月21日在祁连山开展的人工增雨外场试验为例,分析了祁连山北坡雨滴谱特征和增雨作业前后雨滴谱特征参量和谱型的变化。结果表明:虽然此次降水不均匀,但北坡3个试验点微物理参量特征值的演变较接近,平均雨滴谱谱宽均较小,谱型基本一致,均为单峰型,峰值出现在0.5mm左右。Gamma分布对雨滴谱的拟合效果较好,分布曲线能较准确地反映实际雨滴谱的分布形态,但在峰值段(0.5mm)拟合值有偏差,拟合结果略小于实测谱。Z-I之间满足对数相关,拟合优度R~2值都在0.86以上,有较好的拟合关系。作业后雨滴尺度、总数浓度、雨强等均出现增大趋势,作业后雨滴谱的谱宽逐渐增大,作业后10min,峰型由单峰转变为双峰,作业后30min、60min,谱宽持续增大,说明此时云内小雨滴间的碰并过程开始出现,产生了较大尺度的雨滴。     

山西云微物理特征的地面观测

利用连续气流纵向热梯度云凝结核仪和激光降水粒子谱测量仪对山西地面的云凝结核和雨滴谱进行了观测研究.研究结果表明,云凝结核(CCN)数浓度具有明显的日变化特征,1天出现了两次峰值,数浓度日变化与气象因子、人类活动有关.降水对CCN具有冲刷作用.利用关系式NCCN=CSk拟合得到的地面CCN活化谱参数C值明显较大,k值较高,属于典型的大陆型核谱.对层状云、层积云降水雨滴微物理特征参量分析发现:3次层状云、层积云降水雨滴数密度变化范围分别为74～229 m-3、305～743 m-3,平均含水量量级分别为10-2 g/m3、10-1g/m3,最大雨滴直径分别为1.78 mm、4.7 mm.对层状云降水雨滴的数密度和雨强贡献较大的分别是小于1 mm、0.2～2 mm的雨滴;对层积云降水雨滴的数密度和雨强贡献较大的分别是0.2～2 mm、1～3 mm的雨滴.层积云出现稳定谱的比例高于层状云.从瞬时谱型分布看,层状云出现单、双、三峰多,第四、五峰值的频率比较少,层积云雨滴谱分布没有出现指数型,常有多峰.从平均谱分布看,层状云谱宽窄于层积云,层状云雨滴平均谱服从指数分布,层积云曲线呈向下弯曲的趋势.对汾阳2008年7月17日一次积层混合云降水雨滴谱资料分析发现积层混合云降水雨滴微物理量起伏大,降水雨强主要由雨滴数密度决定.相同雨强下,若有相对更多的大雨滴,雷达反射率会更大一些.随着强回波云块的过境,雨滴数浓度、雨滴谱峰值个数、谱宽均明显增大.     

苏州城区大气边界层低空急流特征分析

利用2012年苏州城区风廓线雷达的观测资料,从低空急流个例分析入手,选取1、4、7、10月四个典型月份,分析该地区边界层低空急流的时空分布及强度变化特征。结果表明:冬春两季低空急流发生频率最高,夏季出现频率最低。在4个典型月份里低空急流均表现出日落后出现频率升高,夜间保持稳定,日出后出现频率降低的特征。全年有80%的低空急流分布在900 m以下高度上,冬、夏季平均高度最低。全年低空急流风速70%以上集中在4~12 m·s~(-1),小于4 m·s~(-1)和大于20 m·s~(-1)的低空急流出现频率较低。     

CINRAD/SA发射机极限改善因子受干扰的成因分析

发射机极限改善因子是新一代天气雷达出厂验收测试的最重要的技术指标之一,它分为发射机输入极限改善因子和输出极限改善因子两项测试内容。参照普来赛西门子雷达公司提供的测试方法,用频谱仪检测信号功率谱密度分布,从中求取信号和相噪的功率谱密度比值(S/N)。然而在出厂验收测试和巡检中,发现不同频率的干扰毛刺出现在信号功率谱密度分布图上,它们可能会影响发射机极限改善因子的测量指标及发射机相位的稳定性等。文章从CINRAD/SA雷达发射机极限改善因子测试信号链路进行分析,查找干扰毛刺的产生原因及检测检修方法,为雷达技术保障人员提供现场维修和维护方面的经验。     

人工消雾试验中的雾微物理响应

2009 年11—12 月在天津市武清区实施了两次消雾外场试验。11 月6—7 日,利用燃烧烟条的方式播撒吸湿性焰剂对暖雾实施催化;11 月30 日—12 月1 日,利用播撒液氮的方式实施冷雾消雾试验。对两次消雾试验期间雾的微物理观测资料分析发现,雾对催化有明显响应,具体表现为:雾滴浓度先增后减且变化剧烈,液态水含量、雾滴大小等微物理特征量也发生了显著变化;催化期间雾滴谱均出现了谱宽加大的现象,催化结束后谱宽恢复至催化前状态;催化效应导致出现了处于不同发展阶段的雾滴,雾滴谱发生了单峰分布和双峰分布间的变换:催化前滴谱为单峰分布,催化期间出现双峰谱;多个短时双峰谱反复出现;首个双峰谱出现后,滴谱逐渐由单调递减向单峰、双峰转变;催化结束后,滴谱由双峰谱恢复为单峰谱。分析认为:催化后暖雾中发生成熟过程(Ripening Process),而冷雾催化后则启动了贝吉隆过程(Bergeron process)。