基于双线偏振多普勒雷达识别地物回波

地物回波的存在严重影响雷达数据质量,从而影响定量降水估测精度。双线偏振多普勒天气雷达在识别地物回波方面具有明显优势。分析了北京市气象局C波段双线偏振多普勒天气雷达探测到的降水回波和地物回波的特征,在刘黎平的模糊逻辑算法基础上选择容易区分降水回波和地物回波的特征量,加入偏振参数构成偏振模糊逻辑算法。利用2012年的"7.21特大暴雨"个例对识别效果进行分析,并与常规模糊逻辑算法识别效果对比。结果表明,加入偏振参数的模糊逻辑算法能有效识别地物回波,对地物回波识别效果有明显改善,并有效解决了过度识别零速度降水区的问题。     

基于X波段双线偏振雷达的贵州威宁雹胚演变特征研究

为探究贵州省威宁地区雹暴过程中雹胚粒子的演变特征,本文在对X波段双线偏振雷达数据经过退折叠、滤波、自适应衰减订正后,运用Barnes插值方法对偏振参量进行插值,并结合模糊逻辑算法进行水成物粒子识别,然后对威宁县的两次典型雹暴过程进行了系统的分析,得到以下结论:（1）两次过程中高密度霰的来源均为冰晶聚合物和冻滴,低密度霰粒子的来源均为冰晶粒子;单体雹暴过程中高密度霰粒子对冰雹的产生贡献最大,多单体雹暴过程中低密度霰粒子对冰雹的产生贡献最大。（2）多单体雹暴中,衰减单体的高空辐合以及低空辐散对发展单体的雹胚形成有促进作用。（3）单体雹暴降雹前:低密度霰粒子数量近乎不变;由于冰晶聚合物增多使得消耗过冷水粒子速度加快,导致过冷水粒子减少,而且有部分高密度霰粒子坠落至地面,导致高密度霰粒子数量减少,每分钟减少的距离库数为10;降雹时:高密度霰粒子淞附过冷水粒子增长形成冰雹,导致高密度霰粒子减少,每分钟减少的距离库数为12.1;而在“贝吉龙过程”（即Wegener-Bergeron-Findeisen过程,简称WBF）以及冰晶聚合物的淞附作用下,低密度霰粒子迅速增多,每分钟增加的距离库数为36;降雹后:低密度霰粒子坠落,数量快速减少,每分钟减少的距离库数为36.6;低密度霰粒子在下降过程中淞附过冷水、冰晶聚合物等粒子转化成高密度霰粒子,导致高密度霰粒子总量几乎不变,每分钟增加的距离库数为2。（4）多单体雹暴降雹前与单体雹暴类似,不同的是在消散单体的促进作用下,发展单体的发展速度、雹胚数量、回波强度均高于单体雹暴;降雹时:低密度霰粒子在下落过程中淞附过冷水滴增长形成冰雹,导致数量迅速减少,每分钟减少的距离库数为62.6;高密度霰粒子数量增加,每分钟增的距离库数为16.5;由成熟到降雹的时间比单体雹暴长15分钟左右;降雹后与单体雹暴类似。（5）通过对威宁地区雹暴机制的分析,分别建立了单体雹暴、多单体雹暴的概念模型。本文针对两种典型雹暴的各个过程中雹胚的演变特征研究得到了初步结果,这对于雹暴预警、预报以及人工消雹具有较高的应用价值。     

中国典型区域雷电活动气候特征及其机制分析

选取不同纬度不同下垫面的四川省、山东省和黑龙江省,利用2005-2010年地闪资料,研究了三个典型区域雷电活动气候特征及其物理机制.在不同时间尺度上,三省地闪变化呈现不同的年际、月际及日际变化特征.地闪极性上,四川省西部高原及黑龙江省正地闪比例较四川省东部盆地和山东省高,这是由于高海拔、高纬度地区雷暴云顶高度及南北方雷暴云电荷结构差异造成的.地面盛行风系与地形对雷电活动影响很大,迎风坡为雷电活动频发区域,且直接热力环流圈迎风坡地闪比例较间接热力环流圈高.雷电活动具有较大的区域性,其对气温及不稳定参量有较好的响应,雷暴过程中黑龙江省北部对流有效位能(CAPE)及对流抑制能量(GIN)远小于四川省东部及山东省中部,中层相对湿度及700 hPa相当位温四川省东部最大,山东省中部次之,黑龙江省北部最小.     

气流辐合对高原低涡切变的影响

利用欧洲中心ERA-interim再分析资料,通过计算Okubo-Weiss（OW）参数,对青藏高原上一次高原切变线诱发高原低涡生成的过程进行了诊断分析。结果表明:（1）OW负值带可以指示高原切变线的可能生成区;OW值趋于0时,切变线变得不稳定,强度逐渐减弱;OW正值区能够指示高原低涡的后续移动趋势以及发展情况,气流辐合区域与OW大正值区有很好的对应关系。（2）此次高原切变线气流活动以拉伸变形为主。切变线生成阶段,其附近气流作拉伸变形运动;切变线成熟阶段,气流拉伸变形运动达到最强;切变线减弱阶段,其气流拉伸变形运动减弱。（3）切变线的生成以及移动主要受总变形方程的局地变化项影响;低涡的生成位置以及后续移动路径与水平涡度方程的散度项有很好的对应关系。气流辐合在高原低涡形成的初期起主要作用,辐合强度的减弱会抑制高原低涡的东移及发展。      

东亚中高纬土壤温度资料评估与分析

本文以一套俄罗斯土壤温度历史观测资料RHSTD为基础,分析了四套土壤温度产品[ERA-Interim再分析资料、两套陆面模式离线运行产品ERA-Interim/Land（简称ERA-Land）和MERRA-Land、以及一套二十世纪再分析资料NOAA-CIRES 20CR]在东亚中高纬的可靠性,并重点关注春夏季,主要结论如下:观测地温在0~2 m波动较大,随季节在0℃上下摆动,而2 m以下地温稳定少变,并且在60°N以北地区出现永久冻结。四套地温产品较好地反映了这些特征。无论春夏,还是年平均,四套地温产品气候态都呈“南暖北冷”的特征,但ERA-Land的空间分布与观测最接近。就季节循环而言,ERA-Land最能反映该地区土壤的冻融过程和土壤温度的季节演变。四套地温产品年际变率（标准差）与观测的差异随季节和土壤层变化大,情况比较复杂。就年际变化趋势而言,四套地温产品与观测的相关性,夏季好于春季,表层好于深层,并且ERA-Land土壤温度拥有四套地温产品最多的共性,最能反映观测地温的年际变化。     

雷暴持续时间与地闪活动的预报方法研究

根据2007—2008年6—8月湖南地区地闪定位、天气背景及探空资料,利用天气学分型及数理统计等方法,对湖南夏季雷暴的天气背景、持续时间以及雷暴过程中地闪的活动进行分析,定义的地闪频数指数(Icgf)可以较好地区分地闪活动等级;利用逐步回归方法分别得到了雷暴持续时间及地闪频数指数的预报方程,且均通过的信度检验,并进一步提出了各地闪活动等级预报的诊断指标。     

海洋分层介质中雷电电流源的水平辐射电场传播特征研究

随着我国海洋战略的持续推进,海上各类固定及移动的工作平台均需进行更加有效的雷电防护。海上防雷工作中深入了解雷电电流源水平辐射电场(Er),在海洋分层介质中的传播特性则是一项十分重要的工作。本文就能够对海上设施产生较大影响的地闪进行研究,因此选取具有代表性的正地闪首次回击电流源(PS)及Nucci电流源(TLS),通过时域的方法对两种雷电电流源的水平辐射电场在由空气、海水及洋壳所组成的海洋分层介质中的传播特征进行对比分析。结果表明:(1)在海面及其以上的高度(h≥0 m),当距雷电电流源水平距离r=0 m时,两种雷电电流源产生的Er均为正值;其中PS产生的Er是随时间呈对数增加,而TLS的则随时间呈单峰正偏态分布;当r0 m时,两种雷电电流源产生的Er与r=0 m时的基本呈反位相。(2)当r=0 m,h介于0~50 m及100~500 m之间,PS于雷电发生后10μs的Er值则分别介于3.273 3×10~6~1.177 1×10~7v/m及1.035 1×10~7~1.155 3×10~7v/m之间,而TLS的Er峰值则分别为9.274 7×10~5~2.887 6×10~6v/m及2.688 7×10~6~2.854 2×10~6v/m之间。(3)当h=10 m,r介于50~500 m之间,PS于10μs的Er值则介于-1.1216×104~-7.027 9 v/m之间,而TLS的Er峰值则介于-2.478 4×10~3~1.385 9 v/m之间;当h=10 m,r=1 000 m时,TLS的Er峰值为9.482 6 v/m。(4)在海面以下(h0 m),r介于50~1 000 m之间,两种雷电电流源的Er主要为正,且随时间均呈单峰正偏态分布;当h=-5 m及-10 m时,PS与TLS的Er值于两个深度的差分别介于5~53 v/m与2~28 v/m之间。     

湖南雷暴天气中地闪活动的预报研究

利用湖南地区ADTD闪电定位仪资料,结合NCEP／NCAR再分析资料,对湖南夏季雷暴发生过程中地闪的区域特征、及地闪与大气不稳定参数的相关关系进行分析,提出地闪活动预报的诊断指标并建立不同区域地闪数的预报方程。结果表明：采用经验正交方法研究地闪活动的空间分布特征发现湖南地闪活动可分为3个区域：湘西山地区、湘东北平原区及湘南山地区,各区与地闪相关性好的不稳定参数分别为,湘西山地区：对流不稳定能量、抬升指数、修正K指数及粗理查逊数;湘东北平原区：抬升指数、修正K指数及大气可降水量;湘南山地区：通气管指数。并且不稳定参数与地闪数具有一定的回归关系,各区潜势预报方程对实际应用具有参考价值。     

飑线系统中的闪电活动与雷达回波特征的相关性研究

基于北京宽频带闪电网（Beijing Broadband Lightning Network,简称BLNet）获得的全闪三维定位和多普勒天气雷达等资料,详细分析了2015～2017年北京暖季7次强飑线过程的闪电活动与雷达回波强度之间的关系。结果表明,闪电主要发生于前部线状对流云区内且集中分布在30 dBZ以上的强回波区域,少部分的闪电分布在后部的层状云区域内。从闪电辐射源三维分布结构可以发现,闪电活动大部分处在6～11 km的高度范围。将能够同时反映强回波深度和面积的0～?30°C温度区域内大于30 dBZ雷达回波体积（V_30dBZ）作为强回波指标,并与闪电活动进行统计分析发现,整体上在7次飑线过程中,总闪频数和V_30dBZ存在较好的相关性,其中5次过程的闪电频数峰值同时或提前于V_30dBZ的峰值出现,二者的时滞相关系数超过0.61,提前时间为0～96 min。另外两次过程中闪电峰值落后于V_30dBZ峰值,落后时间分别为30 min和60 min。研究结果不仅对认识闪电与对流活动的关系有重要的科学意义,也可为闪电资料在数值模式中的同化应用提供科学依据。     

不同吸湿性的气溶胶对云和降水影响研究进展

气溶胶、云、降水相互关系是现今大气科学的前沿领域。本文总体概括了气溶胶作为云凝结核和冰核,对云宏微观物理特性及降水的影响原理研究的主要成果。并根据气溶胶自身化学性质的吸湿性,从吸湿性气溶胶和非吸湿性气溶胶两方面,重点探讨了模拟研究中,硫酸盐、海盐、沙尘、黑碳气溶胶对于云和降水的影响,以及各类气溶胶与其它类型气溶胶相比,作用于云降水的不同方式。提出之前研究工作的不足,以期为今后该方向的研究提供一些思路。