珠江三角洲地区大气CO2浓度特征及地面风的作用

利用光腔衰荡光谱(CRDS)技术在线观测了广州番禺大气成分站(GPACS)的大气CO₂浓度特征,分析了地面风对CO₂的作用。结果表明：(1)大气CO₂在珠江三角洲地区存在明显的地域不均匀特征,2014—2016年期间GPACS的年均本底浓度比全球背景地区平均增加了22.5×10^-6(22.5 ppm);(2)大气CO₂浓度在春季最高,冬、秋季次之,夏季最低,年均值为426.64±15.76 ppm;(3) CO₂的日变化为双峰结构,峰值分别在05:00—07:00和21:00—22:00,谷值在13:00—15:00,表明受到了自然过程以及人为排放源的复合影响;(4)风场显著影响CO₂的浓度分布,春、夏季CO₂浓度距平日变化与地面风速为显著负相关,秋、冬季则为显著正相关。在春、夏季,S-WSW和NNE-N风向上CO₂浓度较低,在秋、冬季,SSE-S和N方向均导致CO₂浓...     

地面气温观测系统设计与实验研究

为提高大气温度测量的准确度,本文设计了一种新型地面气温观测系统并推导了相应的辐射误差修正方程。首先,利用计算流体动力学（CFD）方法对该测温系统进行结构优化设计以及辐射误差量化计算。然后,利用BP神经网络算法拟合可针对多变量变化的辐射误差修正方程。最后,以076B型强制通风测温仪器的测量值作为温度基准,验证该测温系统的测温精度。实验结果表明,该新型地面气温观测系统的测量值与基准温度的均方根误差（RMSE）和绝对误差（MAE）分别为0.031 ℃和0.041 ℃。     

华北近60年夏季降水年际异常与大气动力、水汽条件关系的研究

本文基于华北夏季降水数据、NCEP/NCAR再分析环流数据,采用了相关、合成和环流异常回归重构等方法,分析了东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数与华北夏季降水的关系。主要结果如下:1)东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数与华北夏季降水有很好的对应关系。当两个指数偏强时,华北夏季降水会异常偏多;两个指数偏弱,华北夏季降水异常偏少;如果两个指数强弱不一致时,华北会出现区域性降水偏多情况,但全区整体降水量基本为正常值。2)华北夏季降水异常是东亚副热带夏季风和华北大气动力上升运动协同作用的结果。在东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数偏强年,夏季500 hPa层贝加尔湖槽会加深、西北太平洋副热带高压会偏北,华北处于“东高西低”的环流型控制下,西部低槽东移受阻,在华北维持较长时间的大气上升运动;850 hPa层印度夏季风、东亚副热带夏季风会偏强,这时热带印度洋西风水汽输送以及东亚副热带地区偏南风水汽输送或东南风水汽输送会加强,华北水汽来源充足。这种高、低空环流配置非常有利于造成华北夏季降水异常偏多。反之,华北夏季降水会异常偏少。3)前期4—5月,东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数偏强,可以作为华北夏季降水异常偏多的一个气候监测预测指标。     

基于旋翼无人机观测的雾天和霾天VOCs垂直分布特征研究

为研究雾和霾天气下VOCs时空变化特征,于2020年11月19 日—2021年1月15日在江苏省东海国家气象观测站进行为期58 d的外场观测试验。利用自主研发的多旋翼无人机捕获2次辐射雾和2次霾天气过程,获得气温、气压、相对湿度、风向、风速、VOCs、O₃等7种要素100多条垂直廓线。结果表明:时间上,霾过程夜间VOCs体积浓度(0.225~0.253 ppm(parts per million, 1 ppm=10^-6))明显高于白天(0.191~0.205 ppm),雾形成前体积浓度(0.121~0.239 ppm)显著高于雾过程(0.056~0.209 ppm)。雾过程中VOCs体积浓度与雾强度变化相反,雾层高度与VOCs体积浓度剧烈变化高度一致,雾层(<200 m)中VOCs体积浓度(0.172~0.178 ppm)明显减小,显著低于雾形成前(0.195~0.240 ppm),雾层以上浓度变化大,雾结束后1 h内保持雾过程中分布特点。雾对逆温层中的水溶性污染物有清除作用,VOCs体积浓度和O₃质量浓度均下降。     

1月北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次年际尺度偶极子模态特征

基于观测和再分析资料,本文研究了近几十年来1月北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次年际变异主导模态特征及与其相联的大气背景场。结果表明,1980—2019年冬季(12月—次年2月)该地区阻塞高压频次年际变异的主导模态存在明显月际差异:12月表现为北大西洋东部-欧洲西部地区阻塞高压频次的显著同位相变化,1月为北大西洋东部-欧洲西部与乌拉尔山地区阻塞高压频次的具有显著的反位相变化即偶极子模态,2月则为北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次的显著同位相变化。进一步研究表明:1月北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次偶极子模态与同期局地纬向西风、纬向风垂直切变、经向位涡梯度等大气背景场异常偶极型变化相联系。当乌拉尔山地区关键大气背景场为负异常,而北大西洋东部-欧洲西部为正异常时,两个地区阻塞高压频次分别增加和减少,呈现偶极子模态;反之亦然。阻塞高压频次偶极子模态及相关的背景环流异常可通过调节水平温度平流、垂直运动和水汽输送等来影响1月欧亚北部气温和降水,以及它们的极端事件频次。当阻塞高压频次偶极子模态处于正位相时,乌拉尔山北部(南部)和欧洲南部增温(降温),极端暖、冷事件频次分别增加(减少)和减少(增加),斯堪的纳维亚半岛北部降温且极端暖事件减少,乌拉尔山及东北亚地区降水和极端降水频次减少而欧洲大陆部分地区增加;反之亦然。此外,在冬季仅1月阻塞高压频次年际变异主导模态表现为偶极子模态可能与关键大气背景场气候态及其变异的月际差异密切相关。     

基于差分技术的悬索桥主缆高程测量误差修正方法

悬索桥基准索股是主缆架设的重要部分,基准索股垂直度测量主要采用三角高程测量法,而大气垂直折光差是影响三角高程测量的主要误差源。本文以等影响原则为前提,对差分技术的原理进行分析,利用基准点已知信息,对三角高程测量中的大气垂直折光差进行修正,从而提高基准索股垂直度测量的精度。上述方法能够满足主缆架设精度要求,并且在实际应用中得到了较好的结果,可为类似桥梁工程提供指导。     

WINTERTIME MIDDLE EAST SUBTROPICAL WESTERLY JET STREAM INTERANNUAL VARIATION CHARACTERISTICS AND ITS POSSIBLE PHYSICAL FACTORS

Using National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy (NCEP/DOE) monthly reanalysis data and an extended reconstruction of the sea surface temperature data provided by National Oceanic and Atmospheric Administration, the basic characteristics of the interannual variation in the wintertime Middle East subtropical westerly jet stream (MEJ) and its possible physical factors are studied. The results show that the climatological mean MEJ axis extends southwestward-northeastward and that its center lies in the northwest part of the Arabian Peninsula. The south-north shift of the MEJ axis and its intensity show obvious interannual variations that are closely related to the El Ni?o-Southern Oscillation (ENSO) and the mid-high latitude atmospheric circulation. The zonal symmetric response of the Asian jet to the ENSO-related tropical convective forcing causes the MEJ axis shift, and the Arctic Oscillation (AO) causes the middle-western MEJ axis shift. Due to the influences of both the zonal symmetric response of the Asian jet to the ENSO-related tropical convective forcing and the dynamical role of the AO, an east-west out-of-phase MEJ axis shift is observed. Furthermore, the zonal asymmetric response to the ENSO-related tropical convective forcing can lead to an anomalous Mediterranean convergence (MC) in the high troposphere. The MC anomaly excites a zonal wave train along the Afro-Asian jet, which causes the middle-western MEJ axis shift. Under the effects of both the zonal symmetric response to the ENSO-related tropical convective forcing and the wave train along the Afro-Asian jet excited by the MC anomaly, an east-west in-phase MEJ axis shift pattern is expressed. Finally, the AO affects the MEJ intensity, whereas the East Atlantic (EA) teleconnection influences the middle-western MEJ intensity. Under the dynamical roles of the AO and EA, the change in the MEJ intensity is demonstrated.     

GPM双频降水测量雷达对降雪的探测能力分析

以双频降水测量雷达为主载荷的GPM卫星于2014年2月发射升空。由于轨道倾角以及仪器通道的设置,大大提升了对弱降水和降雪的探测能力。通过四次降雪个例,分析比较了双频降水测量雷达的三种扫描模式(Ku,KaMS和KaHs)对降雪探测能力的差异。结果表明:DPR相态产品和地面实际观测结果比较一致,固态降雪温度-0.5℃并且降雪发生时的风暴顶高度大多6 km。Ku波段雷达由于仪器灵敏度的大幅提高.对降雪的综合探测能力最强,而KaMs和KaHS也具有特定的作用。此外,为了保证衰减订正的精度,和非降雪部分的衰减相比,需要主要提高降雪衰减尤其是混合相态湿雪的衰减订正精度。     

贵州省秋季雨日时空变化及其与大气环流的关系

利用贵州省81站1964—2013年秋季(9—11月)雨日数及美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,借助Morlet小波、合成分析等相关诊断方法,对贵州省秋季雨日数时空特征及其与大气环流的关系进行了分析。结果表明:贵州省秋季雨日数分布由东南部向西北部逐渐增多,一般在30.0~52.3 d。近50年秋季全省平均雨日数为40.5 d,总体呈减少趋势,每10年雨日数减少1.9 d。秋季雨日数突变发生在1987年前后,1964—1987年为偏多时段,1988—2013年为偏少时段,其中1997年以后减少趋势最为明显。近50年贵州秋季雨日序列存在准5 a和2~3 a的振荡周期,其中准5 a振荡最为显著。当贵州秋季雨日异常偏多时,南海上空的水汽通量在贵州地区辐合抬升,来自低纬地区的暖湿空气输送更加活跃,东亚大槽偏强,低纬度地区槽脊略有加深,贵州处于印缅槽前,偏南气流强盛,从而有利于冷、暖空气在贵州地区交汇,形成阴雨天气,造成贵州秋季雨日数异常偏多;反之亦然。     

青岛地区电场仪资料在一次雷暴天气过程中的应用分析

利用大气电场仪资料,结合天气实况、天气雷达和闪电定位仪等资料,对2013年7月1日青岛地区一次雷暴天气过程进行了综合分析。结果表明,当地面电场强度曲线在几十到几百毫秒量级内发生极性反转,变化幅度在2 kV/m以上,且完成后电场值会迅速回到极性反转前的电场值附近时,可以判断为发生了一次地闪。单站电场强度曲线可以反映出雷暴云与测站间距离的变化,闪电发生前电场强度的增加可为雷电预警提供时间。大气电场仪组网监测资料可以对雷暴云的移动路径做出判断。综合分析大气电场仪组网数据、天气雷达以及闪电定位资料等多源资料,可以更好地判断雷暴云的活动状况,提高雷电的预警准确率和时间提前量。