机载PMS粒子测量系统实时处理显示技术系统的研制

机载粒子测量系统（PMS）的云降水观测数据只能实时监视并存入磁带，不能在飞机上实时处理显示，用于指挥人工增雨作业。该文介绍了疳原有的数据据磁带记录改为由机载身长机记录并实时处理显示的硬件结构及其工作原理，以及研制的系统及其软件功能。     

PMS粒子测量系统工作原理及飞行采样方案设计

介绍了ＰＭＳ粒子测量系统中ＡＳＡＳＰ－１００、ＦＳＳＰ－１００、２ＤＣ、２ＤＰ探头及数据采集系统（２Ｄ－６４）的工作原理、在云物理和人工增雨中的应用及我省几种采样飞行探测方案的设计。     

机载粒子测量系统及资料处理

该文介绍了ＰＭＳ机载粒子测量系统及仪器的探测原理，描述了自行开发的数据处理软件的运行环境，流程图和特点，举例给出了部分处理结果形式。     

云粒子测量系统的定标方法研究

云粒子测测量系统是开展云降水物理和人工影响天气研究的关键测量仪器。目前我国使用的这类仪器主要是由国外进口。不仅仪器的定标依赖于厂家使得用户在时间和经济上的代价很大,而且传统的玻璃珠定标方法也存在易粘连等缺陷。针对这个现状,提出一种新的定标方法。利用成熟的喷墨打印技术和视觉测量技术,产生可控、稳定的5种直径(10~50μm)连续微水滴,来定标云粒子测量仪器。本文详细描述了实现此定标方法的系统原型结构,分析了影响系统工作性能的因素,通过对同一CDP(Cloud Droplet Probe)探头定标与传统方法进行对比。结果表明,此方法能够满足云粒子测量系统的定标需求,该定标方法较传统方法易于控制且性能良好。     

高原东部春季降水云层的微物理特征分析

利用人工增雨飞机和机载PMS粒子探测系统，对高原东部地区春季人工增雨主要降水云层的微物理结构进行大量探测研究。根据1995年和1997年共15架次的飞行探测资料，分析研究了高原东部低层大气气溶胶微粒的分布特征及其与大气层结的关系，着重分析了高原东部春季降水云层的云粒子、降水粒子以及冰晶、过冷水的一些初步分布特征。     

冷云中飞机播撒液态CO2的催化效应研究

根据2003年9月17日在延安机载PMS探测作业中观测到的资料，对催化作业区域及可能采集到相应作业信息的下风方影响区域的探测值进行了比较分析，并结合雷达、地面雨量进行了增雨效果检验。研究表明：催化作业下风云影响区的F-100，2DC和2DP的粒子浓度比背景值均有所增加；雷达回波增强，地面雨量增加，飞机增雨作业有一定的效果。     

青海一次春季透雨降水过程的云物理结构分析

2001年5月23日青海省的一次透雨过程基本解决了春旱问题.此次降水预报准确,开展了飞机人工增雨作业,同时利用一架科研探测飞机对降水云层进行较系统的云微物理特征探测.探测结果表明"5·23"透雨过程中,降水云系在降水形成发展阶段有分层现象,上层云云水含量较下层大,云粒子浓度大,水汽主要由较高层的系统输送,由于青藏高原特有的下垫面条件,云系的发展变化较快.云粒子谱分析表明,降水云系生成阶段,云粒子谱不连续,呈间断分布或呈浓度有多峰的特征,降水云系成熟后云粒子谱明显增宽,且浓度增加一个以上数量级.云系的不同发展阶段降水云系的粒子二维特征也有不同.     

新一代可移式天气雷达在人工影响天气中的应用研究

在总结“十五”国家科技攻关重大计划项目“人工增雨技术研究及示范”成果的基础上,利用我国可移式新一代天气雷达在青海省河南县和河南省许昌市进行秋(春)季降水系统中尺度结构外场试验观测的方法和技术,对这两个地区云和降水的若干特征进行了分析;另外,使用两步变分方法反演了风场结构,分析了层状云和对流云的中尺度回波强度和动力结构。结果表明:新一代天气雷达可为人工影响天气作业指挥和云物理研究提供更多信息,包括风场中尺度结构、辐合线位置等;青海省河南县及周边地区秋季降水以对流云降水为主,低空辐合是对流云旺盛发展的重要原因;河南省许昌市春季降水既含有对流云降水也含有层状云降水,对流云降水过程伴有低空辐合,层状云内风场比较均匀,但风的垂直切变明显,多为暖平流。     

高性能机载云粒子成像仪研制及应用

机载云粒子成像仪是目前直接观测云中粒子谱分布和形状特征的关键设备,在云物理结构探测、遥感反演验证、数值模式云物理过程改进和人工影响天气等领域具有十分重要的作用。因此,针对现有进口仪器性能和应用方面的不足,开发更高性能的云粒子探测仪器十分必要。通过2011年启动的国家重大科学仪器设备开发专项——机载云粒子谱仪与成像仪研制项目,研制出国产高性能机载云粒子测量系统。经过多年的研制和反复测试,解决和显著改进了激光光束均匀化、弱信号探测、多路并行处理及微粒消衍射等关键技术,从而提高了探测器像元的光功率均匀性和一致性,使光斑区域内平均光功率密度提高约3倍,从而改进了粒子成像能力。采用更高分辨率国产光电线阵探测器,测量响应时间明显缩短,对小云粒子的探测能力明显提高。研制的仪器通过一系列基础参数测试、系统优化、环境适应性实验和累计60多架次的飞行测试。对2018年11月5日进行的两架次对比探测结果的初步分析表明,新研制的云粒子成像仪对小粒子浓度的测量精度较进口仪器提高一个量级左右,测量数据起伏更小,稳定性更高,并且可正确获得更清晰可靠的云粒子形态特征。     

六盘山地形云人工增雨技术试验设计

六盘山脉地处青藏高原东部延伸地带,连接秦岭,南北逶迤200 km,分水岭平均海拔2500 m,最高主峰海拔2942 m。六盘山南部重叠的峡谷是泾河的主要发源地,另外还有两条河流均发源于此。六盘山山脉形成的“南北走向山墙”对于不同类型的天气过程而变得复杂,特别是地形云形成过程中水汽场、气流场受山脉地形的影响形成了独特的地形云特征。为此,在西北人工影响天气能力建设工程中增加研究试验项目,开展地形云自然降水研究和人工增雨试验。在地面人工增雨作业能力、人影作业指挥系统、云物理试验基地等方面开展试验,提供或验证工程设计,解决各项建设任务在实施和运行中存在的技术难点和有关问题,实现工程所建各项设备设施的科学应用,发挥工程建设的最佳效益。介绍了六盘山地形云人工增雨技术试验情况,包括外场试验设计、试验方案、试验过程和初步的试验结果。试验结果获得了六盘山地形云分类和强对流发展规律,能够为中部、东南、西南等区域人工影响天气能力建设工程提供站点位置设计、调整提供技术依据。     

河南省亲后代人工影响天气业务技术系统的设计、开发和应用

该文介绍了河南省新一代人工影响天气业务技术系统的设计思路、组成功能及应用情况。该系统集成度和自动化程度比较高、实时性和适用性比较强、业务化运行比较稳定；实现了将多种尺度和不同种灯的信息实时采集、快速传输、集中存贮、综合分析和直观显示；具有作业天气预警、云场模拟预报、临近作业方案决策、作业动态监控指挥和作业效果实时证评估等多种功能。     

河南省新一代人工影响天气业务技术系统的设计、开发和应用

该文介绍了河南省新一代人工影响天气业务技术系统的设计思路、组成功能及应用情况。该系统集成度和自动化程度比较高、实时性和适用性比较强、业务化运行比较稳定 ;实现了将多种尺度和不同种类的信息实时采集、快速传输、集中存贮、综合分析和直观显示 ;具有作业天气预警、云场模拟预报、临近作业方案决策、作业动态监控指挥和作业效果实时评估等多种功能。     

干旱逐日动态监测系统的开发应用

针对当前广东省韶关地区干旱灾害缺乏有效动态监测的现状,提出利用日最高气温和降水等区域自动气象站观测资料计算综合气象干旱指数,并结合实际业务需求,开发了软件系统,以图形和表格等形式自动显示干旱灾害的时空分布,实现了气象干旱的逐日动态监测。实际业务使用结果表明,该系统可对干旱灾害实现有效的逐日动态监测预警和评估,对提高干旱监测预警能力,做好干旱防御,提升气象为农服务水平具有实用价值。     

车载探测系统在近地面污染监测中的应用

文章介绍了车载粒子探测系统所使用的设备、显示分析软件以及2000年6月和12月在北京市城市污染大气探测中获取的数据。探测结果表明：北京市夏季和冬季近地面悬浮粒子浓度存在较大差异；同一季节北京城区及周边地区近地面悬浮粒子浓度存在较大差异；同一地区同一季节白天与黑夜存在较大差异。车载探测系统的观测试验表明：该套车载探测系统能连续记录近地面粒子尺度、汽车行驶轨迹和速度，其测量频率高，机动灵活，不受天气条件的影响；增加光阵探头个数，可以对0．1～9300．0μm的雾、气溶胶、雨和雪等粒子进行测量；可较好地应用于地面污染监测，同时还可用于云雾人工影响天气作业的地面监测。     

一次飑线过程的动力和微物理结构及滴谱变化对降水估测的影响研究

雨滴谱的变化和回波强度的垂直变化是影响雷达估测降水的重要原因.文章利用美国KOUN双线偏振雷达观测的一次飑线过程资料,用模糊逻辑的方法、β方法和约束条件下的Λ方法,分析了飑线过程降水粒子相态和雨区雨滴谱分布及其相态混合区冰雹融化过程,结合四维变分方法风场反演方法,研究了雨滴谱变化与飑线过程风场中尺度结构的关系,及其对双线偏振雷达不同估测降水方法的影响.结果表明:处在气旋中的飑线存在中低层辐合线,低层辐合带及强烈上升形成强回波,飑线后部的层状云中存在下沉气流,而飑线的前部存在下沉气流形成的边界层辐合线.飑线中对流单体组成的强回波带和后侧的层状云降水的雨滴谱分布有明显的变化,大雨滴区往往在飑线前部,在东南气流中新生的对流单体也常常有大雨滴区存在.ZH、ZDR随高度变化比较明显,而KDP基本不随高度变化,高度的选取对传统的Z-R关系方法、(ZH,ZDP)方法估测降水量影响很大,但KDP方法几乎不受高度变化的影响.本次过程雨滴谱变化非常明显,这对Z-R关系估测降水将产生重要影响,(ZH、ZDR)方法和KDP方法估测的降水比较接近,而Z-R关系方法在对流中心降水估测值偏大.小于30 dBz回波的KDP脉动很大,出现的不正常值对降水估测有一定影响,采用综合降水估测方法是必要的.     

江苏省重要天气监测处理系统

介绍了江苏省重要天气监测处理系统的设计,通过对全省天气实况报文的收集、解码,转化为较为直观、丰富的图文信息产品,便于天气预报决策者、专业气象用户应用,操作简便,对重要天气信息一目了然。     

基于SRTM地形数据天气雷达地形遮挡分析系统开发及应用

天气雷达是目前对强对流、台风、暴雨等天气过程进行精细探测的重要手段之一,其观测数据对天气预报业务起着关键的作用.天气雷达的探测能力会受到雷达所建位置四周地形遮挡影响.因此合理的雷达选址能更大程度地发挥出雷达的探测能力.基于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台获取的SRTM地形数据,利用MATLAB工具开发天气...     

双线偏振雷达在水文预报领域的应用——实时水文预报系统的研制

根据１９８０—１９８７年巴家咀水库流域各水文站及雨量站的流量和降雨强度资料，建立了一个利用中国科学院兰州高原大气物理研究所平凉雷达站的双线偏振雷达实时遥测降雨的雷达回波资料进行实时水文预报的模式。当接收到以无线电方式传输来的雷达资料后，该模式可进行包括各子流域的降雨总量、径流、汇流及到达水库的流量、洪峰流量和时间等水文参量的预报，并在计算机监视器上显示，在打印机上打印并存盘。这一方法与普通水文预报方法相比具有及时并能了解云发展趋势等优点。这一模式的建立及应用为防汛指挥、水库的调度提供了可靠、直观的依据，它将气象部门的高科技成果用于水文领域，开拓了气象雷达的应用范围，使雷达在暴洪监测中更好地发挥作用     

数值预报产品释用方法探讨及其业务系统的建立

本文介绍了几种数值预报产品的释用方法以及一个数值预报释用系统的建立。该系统具有检索国内外各类数值预报形势场及物理量场、500 hPa西风环流指数演变、单站高低层物理量表、数值产品误差和预报能力比较、调阅各类传真图、多维图形显示等功能,为预报员在分析制作预报中提供了更多更实用的数值预报产品释用信息。