台风眼壁及周围螺旋云带云属性垂直分布研究

选取2006—2010年间CloudSat监测到热带气旋中心的7个案例,利用CloudSat和其它A-Train卫星的反演数据,主要分析了台风眼壁及周围螺旋云带的云微物理属性的垂直分布并给出了初步的概念模型。结果表明,云中冰水分布在5 km以上高度。冰粒子等效半径随云高度增加呈减小趋势,大值区主要分布在5~10 km高度,7个热带气旋的最大值为171.7~226.6 μm;冰粒子数浓度随云高度增加呈增大趋势,大值区分布在13 km以上高度,7个热带气旋的最大值为550~2 148 个/l;冰水含量随云高度增加呈先增后减的趋势,大值区分布在8~15 km高度,7个热带气旋的最大值为986.0~4 009.0 mg/m3。云中液态水分布在0.5~9.0 km高度。液态水粒子等效半径大值区分布在3~9 km高度,7个热带气旋的最大值为19.1~29.4 μm;液态水粒子数浓度大值区分布在6 km以下高度,7个热带气旋的最大值为93~117 个/l;液态水含量大值区分布在5 km左右高度,7个热带气旋的最大值为659.0~2 029.0 mg/m3。台风或超强台风阶段,云体最大高度存在于台风眼壁,眼壁云高可达17~18 km;近地表降水率、冰水柱含量的高峰值大多存在于台风眼壁区域,其中眼壁区域的近地表降水率可超过20.0 mm/h,冰水柱含量可超过9.1 kg/m2。7个热带气旋的垂直降水率和液态水柱含量值分别小于11.3 mm/h和2.7 kg/m2。      

基于CloudSat卫星资料的新疆三大山区不同类型云高特征研究

作为空中水资源的重要组成部分,云在地球水循环过程和气候系统中扮演着重要角色,不同高度的云因其物理特性和动力过程的不同而对人工增水作业具有不同的指示意义. 采用2007年1月至2008年12月的美国宇航局（NASA）云卫星（CloudSat） 2B-CLDCLASS资料,从不同类型云的高度分布特征分析了新疆阿尔泰山、天山和昆仑山区的云水资源情况.结果表明：各个季节三大山区高层云所占比例均较大,在20%以上,其中,天山山区和昆仑山区雨层云所占比例也较大,在15%以上. 三大山区不同云的云顶和云底高度年变化趋势基本一致,昆仑山区各类型云的平均云顶和云底的高度最大,阿尔泰山区的最低.     

RegCM4.6两种积云参数化方案在东亚模拟结果的评估

新一代区域气候模式RegCM4.6引进了Mix积云参数化方案,可以将之前版本中的Emanuel和Grell方案结合在一起,以弥补单个参数化方案的不足。利用2016年MODIS(Moderate-resolution imaging spectroradiometer)数据对RegCM4.6中Mix和Emanuel积云参数化方案模拟的东亚云量(Cloud fraction,CF)、冰水柱含量(Ice water path,IWP)和液水柱含量(Liquid water path,LWP)进行初步评估,计算了相关系数(r)、平均绝对误差(Mean absolute error,MAE)、平均偏差(Mean bias error,MBE)和均方根误差(Root mean square error,RMSE),以便为相关研究选取积云参数化方案提供参考依据。结果表明：(1)模拟的CF的MBE大致以胡焕庸线为界,西北部为轻微高估,东南部通常为低估。2种方案在夏季的模拟效果最好,冬季最差。Mix方案的MAE、MBE和RMSE的绝对值在四季普遍小于Emanuel方案。(2)模式明显低估了东亚的IWP,...     

1996年盛夏至1997年初夏塔克拉玛干大沙漠腹地天气气候特征初步分析

对1996年盛夏至1997年初夏一年间塔克拉玛干沙漠腹地天气气候特征进行了分析总结，发现沙漠腹地春夏和初秋为多风季节，主要盛行东北风和东风，其次是北风；降水主要出现在5、6、7三个月，1996年7月至1997年6月的年降水量只有14．2mm，主要集中在7月份；沙尘暴、浮尘、扬沙、大风天气主要出现在4～9月；1996年7月至1997年6月年平均气温为14．4℃，极端最高气温为45．6℃，极端最低气温为-21．3℃。     

长三角地区典型城市臭氧及其前体物时空分布特征

基于美国宇航局NASA/AURA卫星臭氧监测仪OMI数据,分析了2005—2014年长三角地区及其典型城市对流层O_3、NO_2柱浓度和HCHO大气总柱浓度的时空分布特征。结果表明:10 a间,长三角地区对流层O_3柱浓度和HCHO总柱浓度呈现增长趋势,O_3增量为0.23ppbv/10 a,HCHO增量为0.07×10~(16) mol/(cm~2·10 a),对流层NO_2柱浓度呈现降低趋势,减量为0.06×10~(15)mol/(cm~2·10 a);长三角地区对流层O_3柱浓度最大值出现在3、4、5月,而对流层NO_2柱浓度最大值出现在1、12月,HCHO总柱浓度最大值出现在6、7月;对流层O_3柱浓度的高值区分布在长三角中部、北部区域,对流层NO_2柱浓度高值区分布于长三角中部,HCHO总柱浓度高值区相对分散,且四季的分布各不相同。O_3与NO_2和HCHO在时间和空间上呈现一定的相关性。     

霾期间上海低层气溶胶微物理属性与地面相对湿度分析

用2007年1月至2010年11月美国国家航空航天局(NASA)的CALIPSO星载激光雷达资料,通过532 nm总后向散射系数、体积退偏比和色比,分析了上海地区霾期间低层0~2 km高度气溶胶微物理属性与地面相对湿度的关系。结果表明,当地面相对湿度为65%~80%时,后向散射系数在0~0.001 km-1·sr-1范围内出现的频率最大;当地面相对湿度为50%~65%时,后向散射系数大于0.001 km-1·sr-1的频率最大;低层大气中聚集的主要是规则气溶胶粒子,当地面相对湿度为65%~80%时,气溶胶粒子最为规则,其次为80%~95%的地面相对湿度。当地面相对湿度为50%~65%时,不规则气溶胶粒子所占比重较大;霾期间,低层大气中细粒子气溶胶均占主导地位,但随着地面相对湿度的增大,气溶胶粒子粒径逐渐增大。在地面相对湿度为80%~95%时,大颗粒气溶胶相对较多。     

基于RegCM4.6的中国地区云对地表太阳辐射的影响研究

使用RegCM4.6区域气候模式，选取Emanuel和Mix（Grell+Emanuel）两种积云对流参数化方案，以2016年为例，分别对中国地区云短波辐射强迫及其涉及的物理量进行数值模拟，揭示其时空分布特征，并探究两种积云对流参数方案模拟效果的差异及其原因。结果表明：从季节平均来看，全国地表云短波辐射强迫均为负值，云对地表为冷却效应，冬季最小，春夏季较大。塔里木盆地四季均为辐射强迫低值区，夏季冷却效应最弱，辐射强迫绝对值低于40 W·m-2；全天空地表净短波辐射分布也呈显著季节差异，除夏季外均呈由南向北逐渐递减的分布趋势；晴空地表净短波辐射在横断山脉处和塔里木盆地处均比较低，其中春季最为明显；两个方案所得的季节空间分布特征大致相同，但在数值上存在差异。春季时全国大部分地区全天空地表净短波辐射通量差异最大，在55 W·m-2左右，晴空地表净短波辐射通量在青藏高原处差异在60W·m-2左右。     

基于加密探空资料的上海不同云天下AIRS/Aqua相对湿度廓线反演精度研究

目前云对卫星相对湿度廓线反演精度的影响研究大多是针对云量,对其他云属性的影响研究尚少,云高也是影响卫星相对湿度廓线反演精度的重要因素。利用上海宝山站L波段(1型)加密探空资料,分析了上海地区7—9月不同质量控制标识、云量和云顶高度条件下大气红外探测器AIRS/Aqua (Atmospheric Infrared Sounder) 相对湿度廓线的反演精度,以期为今后开展AIRS等卫星资料的同化研究提供科学依据。结果表明:(1)AIRS相对湿度廓线反演误差随着云量的增加而逐渐增大,并且随着气压值的升高,少云与多云时的均方根误差(Root Mean Squared Error, RMSE)之差有逐渐增大的趋势;(2)云顶高度越高,AIRS相对湿度廓线反演精度越差,云顶以上湿度廓线反演精度更高,而云顶以下高度的反演误差较大;(3)高云且多云时,AIRS相对湿度廓线的反演精度最差,850 hPa处,AIRS相对湿度反演数据与探空资料绝对误差的下限达到了[-63.51%];(4)虽然质量控制标识为0时,AIRS湿度廓线在对流层范围内的反演精度仍达不到无线电探空的水平,但是相对于质量控制标识1时,反演精度明显提高。      

新疆地区不同下垫面气溶胶光学特性的分析

利用太阳光度计CE318资料,对新疆地区3个观测站点（阿克达拉、乌鲁木齐、塔中）所代表的草场、城市和沙漠下垫面的440 nm波长处气溶胶光学厚度（AOD）和440~870 nm之间的Angstrom波长指数（AE）进行了统计分析,结果表明：三个站点的AOD年均值塔中站最大、乌鲁木齐站次之、阿克达拉站最小。其中阿克达拉站点的AOD全年变化不大,其月均值均小于0.3;乌鲁木齐站点AOD则表现出明显的季节性变化,冬春季的AOD月均值是夏秋季节的2.17倍;塔中站全年的AOD表现为单峰型,大值时段主要集中在3-7月。三个站点的AE年均值阿克达拉站最大、乌鲁木齐站次之、塔中站最小。阿克达拉和乌鲁木齐站点的AOD以人为排放等小粒径气溶胶为主,塔中站的AOD主要为沙尘等大粒径气溶胶。从年际变化来看,乌鲁木齐站AOD总体呈下降趋势,塔中站和阿克达拉站AOD总体呈上升趋势。乌鲁木齐霾天气的AOD日均值分布在0.35~1.21之间,塔中站沙尘天气的AOD日均值范围为0.30~2.05。     

新疆三大山区可降水量时空分布特征

利用美国宇航局（NASA）发布的2003年1月～2015年12月的AIRS Standard Physical Retrieval Edition 6.0中的level2的反演数据，对新疆及其周边地区--特别是三大山区近13 a的可降水量的时空分布特征进行了研究。结果表明，从空间分布看，可降水量高值区主要集中在盆地地区，尤其在塔里木盆地、准最低值达1.92 mm；新疆及其周边地区可降水量所有格点13 a平均值来看，总体上，夏季最高，冬季最低。从时间分布看，对新疆及其周边地区、天山、昆仑山和阿尔泰山四个研究区域分别进行区域平均，发现以个区域年变化呈单峰型，从1～7月的可降水量逐渐增加，8～12月份的可降水量逐月减少；可降水量的整体年际变化趋势是一致的，2003—2010年呈上升趋势，2010—2015年呈下降趋势。