探空观测黑名单检查在变分同化系统中的应用

针对探空观测资料使用造成的某些区域GRAPES分析场存在虚假的高、低压系统问题,该文通过对比全球探空资料的位势高度观测与NCEP分析场,统计站点中观测质量较差的时次出现频数,确定探空位势高度观测黑名单。研究表明:500 hPa在印度地区、北大西洋和南极洲附近的探空位势高度观测与NCEP分析场的均方根误差在30 gpm以上的站点较多,且位势高度观测不可靠观测比率为20%以上的站点主要集中这些区域,以上观测站均列入黑名单。文中在GRAPES全球三维变分分析场的质量控制中加入探空位势高度观测黑名单检查,通过6 h分析预报循环试验表明:探空位势高度观测黑名单检查能有效提高分析场质量,GRAPES位势高度分析场在南极洲附近和印度地区有所改善。     

GNSS约束的MERSI/FY-3A PWV校准方法EI北大核心CSCD

精确的水汽信息对于短临天气预警和长期气候监测具有重要意义。本文针对搭载在我国第2代极轨卫星风云三号A星(FY-3A)上中分辨率光谱成像仪(medium-resolution spectral imager,MERSI)获取水汽精度较低的现状,提出一种GNSS约束的MERSI/FY-3A PWV校准方法。首先,对MERSI/FY-3A的PWV段产品进行处理得到水汽日产品,并利用GNSS和无线电探空(radiosonde,RS)数据对其进行评估;然后,根据PWV的季节分布特性,构建GNSS约束的MERSI/FY-3A PWV季节自适应校准模型;最后,分别利用GNSS、RS和再分析资料对校准后的MERSI/FY-3A水汽进行对比,验证提出方法的有效性。研究表明:本文提出的PWV校准方法,能够有效改善MERSI/FY-3A水汽日产品和旬产品的精度,改善率分别为58.63%和68.72%。该方法可为遥感水汽快速校准研究提供重要的理论依据。     

“6.23”北京对流暴雨中尺度环境时空演变特征及影响因子分析

综合使用北京14时加密探空、常规观测资料、高时空分辨率资料等,针对2011年6月23日北京对流暴雨过程,采用基于构成要素的方法("配料法"),分析了暴雨发生前2~12 h北京中尺度环境的时空演变特征并探讨了变化原因,重点讨论了北京周围地区物理过程如何使得北京午后局地的中尺度环境更有利于对流暴雨的产生。结果表明:(1)在低层湿度平流(偏南水汽输送加强)和温度平流(出现温度直减率大值区和逆温)的共同作用下,北京午后的水汽在逆温层之下的低层积聚。(2)由于热力条件呈现出不均匀分布的特征,午后北京山前和城区具有最有利的水汽条件和不稳定条件。(3)早晨生成于河北西北地区的对流系统在东南移动过程中加强,16时强阵风出流下山后与北京平原地区的偏南气流形成强烈辐合抬升,最强辐合恰好位于山前水汽和不稳定条件最有利地区。同时午后北京地区的垂直风切变加强,因此对流系统下山后增强,致洪对流暴雨发生。(4)河北西北部的平流过程对北京的午后探空特征影响显著,张家口早晨的探空特征对北京午后探空的变化具有很好的指示意义。     

GGOS Atmosphere大气加权平均温度数据的精度检验与分析

GGOS Atmosphere提供了时间分辨率为6 h、空间分辨率为2.5°×2°的全球大气加权平均温度格网数据,该数据是利用ECMWF的相关资料计算得到的。利用全球的无线电探空资料和COSMIC掩星资料对该格网数据进行了验证和分析。检验结果表明,在全球范围内,该格网数据具有很高的精度,与无线电探空资料比较,年均RMS为1.96 K,与COSMIC掩星资料比较,年均RMS为1.91 K,与中国区域的无线电探空资料比较,年均RMS为2.24 K。此外,该格网数据在不同季节的精度有差异,但较小,不同纬度区域的精度也存在着一定的差异。     

基于GIS技术的我国大气可降水量分布研究

利用分布于全国范围内的125个气象探空测站点(每日8:00和20:00)的探空数据,应用数据库编程与GIS技术,对大气可降水量在全国的分布情况进行了分析,得到了2002年全年以及春夏秋冬4个季节(2001年12月和2002年1,2月作为冬季)的平均大气可降水量在全国的分布状况。对数据进行分析可知:在空间上,我国的大气可降水量总体呈东南多,西北及青藏高原地区少的分布状况。同时,由于地形组合状况的特殊性,导致四川盆地、天山北麓等地区的大气可降水量略高于其周围地区;在时间上,夏季的大气可降水量值较高,可达到62mm左右,冬季较少,而春秋季除局部地区外大气可降水量基本持平。     

GPS/LEO掩星技术中超折射效应的修正

在GPS掩星探测地球大气技术中，Abel积分变换要求大气折射指数n是折射半径a的单值函数，当大气折射率的垂直梯度达到小于一个极限值dN／dr≈-0．16N-unit m^-1上述单值性不成立，称其为超折射，此时Abel积分变换不再适用,如果还是在形式上应用经典的Abel变换，在反演结果中就会产生负大气折射率偏差．描述了低对流层中超折射现象的物理特性和数学表示；在广义Abel积分变换的基础上，讨论了超折射层内和超折射层下的大气剖面反演算法；选择了一个简单的采样间隔内等大气折射率垂直梯度假设，对英国高分辨率无线电探空观测资料进行模拟计算，验证了负超折射与大气折射率偏差的关系，并提出的广义Abel变换的合理性.     

冬季降水相态的探空廓线分型研究

首先阐述了不同降水相态的形成机理及其与典型温度分布之间的联系,提出应用面积元方法计算出的探空廓线与0℃等温线相交形成的正、负区面积和两者的交点数,以及地面温度作为降水相态(雨,雨夹雪,雪,冻雨,冰粒)的预测因子。再利用我国120个测站2007—2013年冬季地面和高空观测资料,统计分析了探空廓线与降水相态的关系,指出可以根据交点数区分冻雨、冰粒与雨雪,地面温度区分冰针和米雪,而雨、雪和雨夹雪可以根据探空廓线与0℃线有1个交点和低层正面积区的大小进行相态区分。     

旋翼无人机盐城试验观测资料分析及其在一次浓雾天气观测中的应用

2018年3月28—30日、6月20—26日和9月5—13日在江苏省盐城市射阳站开展了旋翼无人机大气边界层垂直结构观测试验,并与L波段雷达探空资料进行对比,验证无人机观测资料精度。结果表明无人机观测的温度、相对湿度、风向、风速廓线与探空观测资料具有较好的一致性。二者温度、相对湿度的相关系数均为0.98,温度绝对偏差为0.57℃,相对湿度绝对偏差为4.25%,风向相关系数为0.98,绝对偏差为11.5°,二者风速的相关系数为0.91,绝对偏差为1.88 m·s~(-1),且无人机探测的风速为对应高度上的瞬时风速,可以更好地反映出边界层内风速细节变化特征。试验期间,无人机观测到一次夏季浓雾过程边界层结构细致变化特征,其观测的雾的边界层结构特征和宏观特征与探空观测基本一致。验证结果表明无人机在边界层气象观测中具有很好的应用前景。     

基于数值模拟与加密观测的青藏高原东侧地区大气要素对比分析

本文将高原东坡及其下游盆地区域加密探空观测的低层大气物理要素场与WRF模式结果进行对比分析,得到如下结论:1)川西高海拔地区,模式格点与站点海拔差异非常大,模式地形普遍偏高,最大差值超过上千米。低海拔地区,模式格点与站点海拔比较接近。2)在高海拔地区,差异主要体现在近地层大气中;00时的比湿差异最小;06时的比湿差异最为显著,模拟的低层大气的比湿比探空观测值大。06时模拟的温度高于探空观测,其它12、18、00时3个时次则略低于探空观测。除了初始场,模拟的低层大气的水平风速普遍比探空观测的值大。3)在低海拔地区,模式初始场给出的低层大气比湿、温度与探空观测差异较小;06、12、18时,模拟的大气比湿通常比探空观测偏湿,温度也显著偏高,4个时次中,正午时分低层大气的温湿偏差最显著。同一时次,积分时长越短模拟的风速越小,低层大气中常常存在一个风速的大值区。4)模式比较稳定,没有随着模拟时长的增加,误差明显增长。模拟的低层大气比湿、温度、水平风速逐日波动形态与观测基本一致。