小海坨山冬奥赛场气象观测试验及初步结果分析

2017年1—3月,在北京延庆小海坨冬奥赛场周边开展了复杂地形综合气象观测试验,建立了由7个自动气象站、17个便携温湿度观测仪(HOBO)和2个综合观测站组成的观测网,开展了为期7 d的GPS探空加密观测。基于加密观测资料,对比了不同海拔高度的地面观测站获取的温度廓线与探空观测的温度廓线之间的差异,捕捉到了对冬奥赛事有重要影响的半山腰云,并对其特征进行了初步分析。有半山腰云的时段,地面风向日变化特征明显,半山腰云主要出现在海拔1100～1 700 m高度,在探空观测上表现为饱和水汽层。一般而言,半山腰云的云顶对应于逆温层底,云顶上方有逆温层覆盖,夜间,受下坡风和向下谷风影响,云层下方多为西北风或偏西风,云层内全天多为弱偏东风或东南风。在半山腰云顶及逆温层顶之上,有明显的偏西风或西北风。初步分析结果表明,背风坡下沉气流形成的逆温层以及大范围偏东风水汽输送可能是半山腰云产生的主要原因。     

绵阳地区夏季雷电特征分析及雷电流辐值概率分布算法修正

利用四川省绵阳地区2017—2019年6—8月闪点定位系统资料,对绵阳地区闪电频次、雷电流幅值和闪电密度分布进行研究。利用GIS软件获取地闪点的高程,分析了闪电频次空间分布特征,结果表明:闪电频次随纬度增加呈先增后减趋势,随经度分布呈现双峰特征,多发生于下垫面海拔高度400~600 m区域;绵阳地区地闪密度有三个高值中心分别位于安县西桑枣和雎水、江油东北二郎庙、绵阳市游仙区杨家湾地区,结合高程分析发现地闪多发区位于山地与平原交汇处偏向低海拔一侧。分析比较了目前常用的防雷计算方法规程法和IEEE推荐公式,在此基础上对绵阳雷电流幅值数据拟合分析,提出适用于本地的雷电流累计概率分布函数和概率密度计算公式。      

天津地区雷电流幅值及累积概率分布特征

为研究天津地区雷电流幅值特征,选取2008—2018年ADTD闪电定位数据,研究分析了雷电流幅值时间分布特征和累积概率分布特征。结果表明:天津地区11 a间共计发生闪电106474次,负闪占比89.26%,远高于正闪;雷电流幅值主要集中在2—100 kA,占闪电总数的97.76%,160—200 kA范围内的闪电次数较少,平均正闪电流强度明显大于负闪电流强度;雷电流强度季节特征较为显著,正闪雷电流强度呈双峰分布,负闪雷电流强度分布较为平均,春季正闪活动频繁,秋季次之,夏季负闪频发,冬季雷电活动发生较少,以正闪居多;雷电流高于25 kA时,正闪电流幅值累积概率显著高于负闪,低于25 kA时,负闪电流幅值累积概率高于正闪。负闪电流幅值的累积概率分布与总闪更为接近,与正闪分布差异显著,闪电总数电流累计概率分布主要受负闪影响。通过对比分析发现IEEE工作组(电气与电子工程师协会)推荐的累积概率分布函数更适合于天津地区,特别是雷电流幅值在25—55 kA范围内时,累积概率与推荐公式基本相同。将天津地区雷电流幅值累积概率公式尝试应用于雷电灾害风险评估中,可为精准确定雷电灾害风险评估参数P_(B)取值,精确计算雷击建筑物损失风险提供参考。     

江苏省地闪密度及雷电流幅值分布

从雷电防护中重点关心的地闪密度和雷电流幅值两个方面进行分析,引入时间权重法结合人工观测雷暴日资料和闪电定位仪资料,给出地闪密度分布情况并依此绘制江苏省雷区分布图,对照Anderson经验公式拟合雷电流幅值概率分布情况.结果表明:江苏省地闪密度的分布趋势是南部比北部多,西部比东部多;洪泽湖周边、太湖和宁镇丘陵周边是江苏省雷电防护重点区域.江苏省雷电流幅值概率分布符合Anderson经验公式,幅值主要在20～40kA范围内变化.     

延安地区雷电流幅值累积概率分布特征及计算公式

利用陕西省雷电定位系统资料分析了延安地区2009—2012年的雷电流数据,并对多种雷电流幅值累积概率公式进行了比较分析,同时引入雷电流概率密度公式,列举实例,分析了各累积概率公式所拟合的曲线与实测值所绘制曲线的误差,并根据分析结果给出了该地区带有未知系数α、β的雷电流幅值累积概率计算公式,利用Matlab的Cftool工具中的最小二乘曲线拟合方法对地闪进行拟合,求出拟合误差最小和拟合效果最好时的α、β值,得出了该地区更为精确的雷电流幅值累积概率计算公式,并利用该地区2013年的雷电流数据对推导出的公式进行了准确性验证.结果表明：正闪的平均雷电流幅值明显大于负闪,而负闪的雷电流幅值分布比正闪的分布相对更集中;正闪的雷电流幅值累积概率的分布曲线比较平缓,而负闪的相对比较陡峭;利用规程公式拟合的曲线与实测值对应的曲线差异较大,而利用IEEE Std和CIGRE推荐公式分别拟合的曲线与实测值对应曲线的变化趋势一致,相比规程公式IEEE Std的误差明显减小;当α=36.04,β=4.349时,拟合误差最小,拟合效果最好,并且发现雷电流I_c在0~150 kA时,拟合误差在-0.025~0.018,当I_c=35 kA时,拟合误差最大,为0.025,当I_c大于150 kA时,拟合误差趋于0.     

梁山雷电灾害及农村防雷对策的初步分析

利用1961—2000年梁山雷电天气资料,对梁山雷电年、日变化特征进行分析,总结了梁山近40年雷电及其灾害的特征,并提出了相应的农村防雷对策。     

揭阳地区雷电流幅值特征及累积概率公式分析

为研究揭阳地区雷电流幅值特征,本文利用2017－2020年揭阳地区雷电流数据,通过数理统计和matlab拟合工具箱,研究分析了雷电流幅值时间分布规律及幅值累积概率特征。结果表明：近4年揭阳地区共发生地闪回击62806次,其中0－200 kA幅值的回击次数占比约为99.81 %,正、负地闪回击频次随雷电流幅值变化整体呈现先增加后减少趋势。正地闪回击幅值大值区月份出现在3月和11月,负地闪回击幅值大值区月份为3月和10月,随着季节的推移,正地闪回击幅值大值区的出现时段逐渐推迟;负地闪回击电流幅值的大值区多出现在00:00－10:00。对比分析了IEEE和DL/T幅值累积概率推荐公式曲线,IEEE推荐公式曲线与实际值分布曲线基本重合,并得出了揭阳地区雷电流幅值累积概率拟合公式,与实际值的误差值介于-0.006－0.0005,为揭阳地区的防雷减灾工作提供参考。     

雷暴云内电场探测仪及初步实验结果

雷暴云内的电场探空是了解雷暴电荷结构的重要手段之一。为了定量了解雷暴云内的电场分布以确定雷暴的电荷结构,本文根据强电场环境中尖端放电原理,制作了尖端放电电流传感器。该电流传感器包括两根长度均为1 m的同轴电缆和一个时间常数为0.1 s、量程±16μА的精密电流放大电路;两根同轴电缆悬空垂直于地面,相对放大电路对称布置,两个尖端的长度为5~6 cm。利用该电流传感器,同时配合温度、相对湿度、GPS等传感器,组成了雷暴云内电场综合探空仪,并于2007年夏天在甘肃平凉地区进行了初步实验。利用雷暴天气条件下的大气平均电场仪与尖端放电电流传感器进行的地面同步观测记录,得出了大气电场—尖端放电电流的拟合关系,发现负电晕放电(尖端为阴极)的阈值电场和正电晕放电阈值电场存在一定差异,且负电晕放电的阈值较低。本文认为这一差异源于正、负电晕放电机制的差异。利用气球携带的电场综合探空仪进行了探空实验,得到了一次空中电场的初步探测结果,在此基础上,对探空路径上可能存在的电荷区域进行了分析。     

闪电方位探测仪定位误差测量的新方法——一般介绍和初步结果

闪电定位的磁场方位探测仪应用的主要局限性之一是存在着由局地天线位置产生的系统性角度误差。曾试图应用互易法(即交换发射机和接收机的作用)测量这个系统性误差。对这种测量方式得到的定位订正函数进行了检验,并得到了部分改进。对仪表定位误差进行订正以后,仪表闪电定位精度显著地改善了,但是仍存在剩余误差,其部分原因是闪电定位探测站网的几何形状造成的。     

大气折射率湍流结构常数计算方案及初步结果

本文给出了一种利用常规气象资料计算大气折射率湍流结构常数Cn~2的方法。计算结果表明:计算方案是合理的,结果的空间变化特点与目前国际上多部雷达得到的结果相似,这种方案对局地均匀、各向同性条件下充分发展的处于惯性子区内的湍流不失为一种估算大气折射率湍流结构常数的有效方法。     

临安与龙凤山辐射数据质量及初步结果比较

采用国际通用的辐射数据质量评估方法对2005—2011年浙江临安、黑龙江龙凤山两个区域大气本底站辐射观测资料进行质量评估与比较分析。结果表明:两站辐射数据通过物理可能限制检验与极端罕见限制检验的百分比均超过99.5%,但通过相关要素比较限制检验的百分比上,临安与龙凤山站分别降至97.9%与95.9%;双轴定位追踪太阳出现偏差是造成直接辐射与散射辐射数据精度降低的主要原因。CM21表的热偏移在-5 W·m-2以内,而其进行热偏移订正可以显著提高数据的通过率。对应同一太阳天顶角,临安站晴空总辐射与直接辐射均低于龙凤山站,散射辐射则相反,其原因是临安的大气透明系数较低,大气浑浊度较高。2006—2011年,临安站的大气向下长波辐射呈下降趋势,达到了0.01的显著性水平,且其多年平均值 (363.7±59.3 W·m-2) 显著高于龙凤山站 (274.9±77.6 W·m-2);龙凤山站晴空太阳总辐射呈增加趋势,达到了0.1的显著性水平。     

GAME-TIBET青藏高原云和降水综合观测概况及初步结果

对中日合作青藏高原能量水分循环试验项目中云和降水的多普勒雷达观测使用的气象观测仪器和获取的资料等情况进行了总结,并给出了那曲地区水的日变化,不同 雨量计测量降水的对比分析,风速对测量降水影响,多普勒雷达资料的个例分析及云的数值模拟的等初步结果。     

贺兰山地区大气冰核浓度的测量及初步分析

根据 1 994年在银川和阿拉善左旗观测得到的冰核资料 ,给出了两地不同天气条件下的大气冰核浓度 ,分析并讨论了冰核浓度与风、降水、天空状况等的关系 ,给出了飞机在空中测量冰核的结果。     

贺兰山地区大气冰浓度的测量及初步分析

根据１９９４年在银川和阿拉善左旗观测得到的冰核资料,给出了两地不同天气条件下的大气冰核浓度,分析并讨论了冰核浓度与风、降水、天空状况等的关系,给出了飞机在空中测量冰核的结果。     

五层原始方程模式套网格方案及初步试算结果

在上海台风研究所五层原始方程模式的基础上,本文设计了一个粗网格区域固定、细网格区域可变动的五层套网格方案,对交界域变量进行衔接,协调处理。实例计算表明,内区边界有较好的穿透性;细网格内区对气压系统的强度和形势预报均有所改善。      

线-圆偏振波天气雷达的改装及初步观测结果

本文简要叙述了使用交替发射线-圆偏振波的天气雷达识别云中大粒子区的基本原理,介绍了采用传输型金属板圆偏振器方案改装雷达的试验及观测结果。资料表明在两种偏振状态下,强回波中心所处高度不同,回波分布特征存在差异。该雷达能够提供云中水成物粒子的新信息,但还需要改善雷达性能。     

中蒙地温、降水资料网格化处理及一些初步分析结果

本利用逐步搜索逼近法对已收集到的中国和蒙古的地湿、降水资料进行了网格化处理，得到了一套１°×１°地温、降水网格点资料。分别对中国及其１００°Ｅ以东和以西地区以及蒙古科季１．６ｍ地温距平与汛期降水距平百分率格点资料之间的同号率进行了计算，两之间有一定的正相关关系。这一方面说明冬季１．６ｍ地温与汛期降水之间确实存在正相关；另一方面也说明用本所述方法得到的网格化资料与原始资料有一定的可比性。就冬季     

X波段相控阵天气雷达对流过程观测 外场试验及初步结果分析

中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室与安徽四创电子股份有限公司联合研发了专门用于快速观测对流过程、具有多波束观测能力的X波段相控阵天气雷达(XPAR),并利用该雷达与C波段双线偏振雷达(CPOL)于2013年4~6月在广东省江门市鹤山站进行了对比观测试验,以检验该雷达观测模式及其对快速变化的对流云演变过程的观测能力,为进一步改进雷达观测模式提供依据。本文首先介绍了XPAR的主要技术指标和观测模式,利用实测数据对比分析了三种观测模式观测的回波结构、灵敏度,并与C波段双线偏振雷达数据进行了对比,详细分析了2013年5月30日一次中尺度线状对流系统后部的单体的发展和消亡过程,讨论了XPAR分钟级数据在分析对流过程演变中的作用。结果表明:(1)XPAR三种观测模式获取的降水回波结构合理,实现了在1 min内完成一个高空间分辨率的体扫的探测功能,数据的时空分辨率远远高于现有的机械扫描雷达;(2)XPAR的精细观测模式数据揭示了单体触发、发展和演变过程,清晰给出了两次径向辐合发展过程及其与回波发展的关系,给出了新一代天气雷达和C波段双线偏振雷达不能提供的新的事实;(3)XPAR分钟级数据对进一步认识对流单体内部γ中尺度及其更小尺度系统的发展和演变有非常大的帮助。     

一次雷暴前后大气折射率的多普勒天气雷达测量试验及结果

由温度、气压和水汽压决定的大气折射率会影响天气雷达电磁波的传播路径和目标回波的相位。因此,通过测量目标回波相位的变化能够算出大气折射率的变化,进而得到水汽信息,为研究局地对流天气和水汽平流提供资料。本文阐述了多普勒天气雷达反演大气折射率的原理和方法,并利用江苏省气象台的S波段多普勒天气雷达反演了一次雷暴过程前后的大气折射率,表明了雷达探测大气折射率的可靠性。这项工作有望为研究水汽变化和天气过程提供高分辨率的遥感资料,也可以为数值模式提供水汽场辅助数据,有良好的应用前景。     

多部X波段天气雷达测量偏差分布及组网拼图结果分析

在与附近新一代天气雷达对比的基础上,利用自2013年6月起中国科学院大气物理研究所的三部X波段天气雷达在江苏开展了组网观测试验的观测资料,初步对雷达的探测能力和雨区衰减做了分析和订正,同时使用了中国气象科学研究院三维组网系统,将X波段天气雷达与业务雷达资料组网,探索了X波段天气雷达的对业务雷达的补充效果。结果表明:(1)X波段天气雷达的观测数据分别受到了地物回波、遮挡及雨区衰减的影响,已对基数据做了初步的质量控制;(2)通过回波结构和廓线图的对比,经地物抑制、衰减汀正等方法质控后的数据存一定范围内具有较高的可靠性,同时三部X波段天气雷达能够有效探测到60 km内的降水结构,其回波分布较为合理,准确的反映了降水区域的特征;(3)将三部X波段天气雷达观测资料与业务中的新一代天气雷达组网后,得到了结构连续、分布更广、平滑作用更低的资料,补充了新一代天气雷达的低空盲区。