强热带风暴“北冕”登陆前后的风场变化

利用Q3000型车载相控阵风廓线雷达,对强热带风暴“北冕”登陆前后的风场情况进行了连续观测,观测资料反映了“北冕”登陆前后观测点上空风场的变化：“北冕”中心临近时风速逐渐增大,而后逐渐减弱,风向在垂直空间及时间上存在有规律的切变。风廓线雷达探测资料对于研究热带气旋内部的平均风特性、垂直结构、湍流输送性质及风压分布等有重要意义,可以弥补地面探空站在台风期间无法获取有效探空资料的不足。     

二次测风雷达远程探测能力考核方法

介绍了一种考核二次测风雷达系统远程探测能力的方法。它采用异地施放探空仪，由GPS和经纬仪获取引导数据，经计算处理后引导雷达捕获跟踪探空仪，从而完成对二次测风雷达系统远程探测能力的考核。     

L波段雷达测风特殊情况处理技术

随着高空探测自动化水平和仪器精度的不断提高,气象探测数据也越来越精确,为了提高高空风探测结果的准确性和完整性,解决实际工作中因计算方法不适合、数据平滑误差等原因引起的数据错误或量得风层缺测等问题,提出利用L波段雷达测风秒数据进行风向判断弥补缺测数据,利用内插方法计算斜距减小人为误差等方法。这些方法在实际工作中取得了较好的效果,可以有效减少数据缺测和误差偏大现象,提高了高空气象探测数据的质量。     

雷暴大风环境特征及其对风暴结构影响的对比研究

2009年6月3日,受冷涡后部次天气尺度横槽的影响,在相邻的两个区域先后出现雷暴大风天气,造成两地强风的风暴类型、地面大风分布及灾害程度差异显著。风暴结构分析表明:产生晋陕大风的雷暴类型为一般单体风暴和脉冲风暴,而产生商丘致灾大风的则为典型的弓形回波。结合观测和数值模拟资料分析产生上述两类雷暴大风的环境要素,并构建其环境温、湿度廓线,结果表明:(1)晋陕大风区环境探空温、湿度廓线呈倒V形,为典型的干下击暴流探空廓线,类似探空在中国西部高原地区夏季常见;(2)商丘雷暴大风区环境温、湿度廓线类似典型湿下击暴流探空。数值模拟给出了典型的一般单体特征结构,老雷暴单体出流在其前方触发新单体。在中低层相对干的环境下多个对流单体的冷下沉形成冷池,强风由对流单体下沉辐散气流叠加在冷池密度流上造成。两类雷暴大风环境风垂直切变特点为:深层环境风垂直切变较弱、强水平风垂直切变集中在中低层。数值模拟表明:在这种风垂直切变配置下,低层湿度成为风暴结构的决定因素:中-高湿度环境下形成高度组织化的飑线,且其单体具有较强中层旋转;低湿度环境下产生组织程度差的一般单体和脉冲风暴,并基于高分辨率数值模式模拟结果给出了环境影响风暴结构的物理图像。     

边界层风廓线雷达对登陆台风观测适用性评估

利用20142019年6个台风合计34组数据,通过与机动式边界层风廓线雷达以及同点探空数据进行对比,分析风廓线雷达对登陆台风边界层结构诊断的适用性.初步分析表明:有30组数据完整度高于80％,且平均标准差为3.64m·s-1,平均误差为4.67m·s-1.30组数据中有19组数据的对比结果较好,均呈现风廓线雷达与探空廓...     

不同强风样本湍流特性参数的计算分析

在结构风工程中, 风湍流统计参数计算的正确与否直接影响到风荷载的计算精度。在实际风参数计算与分析中, 多选用风速较大的样本资料, 但过分强调大风可能产生不合理的计算结果。利用超声风速仪瞬时风速观测资料, 分别划分成相对强风和持续强风样本, 计算并比较其湍流统计特性参数, 发现湍流统计参数特性值 (湍流度、阵风因子、摩擦速度等) 与风速大小并不能很好匹配, 有时风速不大但其湍流特性值却很大, 反之也然。研究表明:选取的湍流风资料样本或统计方法不同, 都会影响风特性参数的计算结果, 进而影响到风荷载计算的精度。这一结果对于提高结构风工程中风参数计算与设计的科学性和合理性具有现实意义。     

可移式激光多普勒雷达

该激光多普勒雷达系统主要用来探测大气晴空三维风场。晴空大气风场精细结构的探测对灾害性天气的临近预报、边界层结构研究、城市环境监测和预报、大型活动特种气象保障、飞行安全等有重要意义。在中国气象局的支持下，中国气象科学研究院与中国海洋大学合作研制探测大气三维精细结构的小型化可移动非相干测风激光雷达系统，实现了车载小型化，将现有的风场一维探测扩展为二维、三维探测，提高了探测精度和系统的稳定性和可靠性，满足气象业务观测的需要。该系统将用于2008年奥运会的气象保障，提高海面风场的监测和临近预报能力。     

国产GPS探空系统探测能力分析

实验室测试和外场比对试验表明,我国研制的GPS探空系统采用卫星导航测风体制进行测风,GPS高度反算气压取代气压传感器,较之雷达探空体制要更为准确和精确。其在电气性能和稳定性、可靠性方面满足CIMO的探空要求。实验室测试表明,在采用新型温、湿、压传感器和测试条件情况下,准确性误差分别在±0.1℃、±2%、±1hPa之内,满足WMO对常规高空探测要求。与RS92型探空系统相比,国产GPS探空仪的动态测量性能除相对湿度准确性方面由于技术和工艺水平仍有一定差距外,其余要素已接近RS92的水平,尤其与GPS定位相关的气压、位势高度、风向和风速,其一致性标准差已与RS92相当,达到了较高的水平。与我国现有高空探测业务使用的L波段探空系统相比,测量准确性方面已优于L波段探空系统。     

L波段秒级探空资料在GRAPES同化系统中的应用研究

我国探空站的探空系统升级为L波段探空系统后,可以获取全国120个站点连续自动测定的高空温、压、湿、风等高垂直分辨率秒级和分钟级探空廓线数据。为了分析高垂直分辨率探空秒级资料水平和垂直结构特征,并将其应用于区域GRAPES-3DVAR变分同化预报系统中,文章比较秒/分钟级探空与传统探空资料使用对资料同化预报带来的影响。试验中使用2011年6—7月资料进行分析,结果发现:秒级探空资料具有水平分布均匀,垂直结构非常密集的特点;在850、500 hPa等层次上高度分析比传统探空分析更接近NCEP分析,显示出对分析场的改进效果;同时风场在200 hPa以上的高层分析中改进显著,表现出高分辨率资料使用在高层分析中对系统模拟更加准确的特征。由于模式预报初值的改进,降水预报评分有所提高,预报偏差明显变小。因此高垂直分辨率秒级探空资料的使用对数值模式分析初值及预报的改进有着积极的意义,这为进一步开发利用秒级探空资料打下基础。     

名山站探空资料与风廓线雷达资料的对比分析

应用四川省名山站2015~2017年6月21日~7月31日每日四个时次的西南涡加密探空资料与风廓线雷达资料,对比分析了在对流层低层风探测上两种资料的差异。结果表明:名山站风廓线雷达资料有效探测高度约为4200m;风廓线雷达和探空测得的风场廓线形状总体接近,两者的风速偏差较小,仅在个别层次和时次偏差大,风速的偏差大小与风廓线风速大小存在正相关关系,除少数情况外风廓线雷达测得的风速均大于探空;两者风向差值随高度的变化规律与风速相反,在中高层较小,低层较大;除01:15时次的500m高度外,其余时次自低层到高层两者观测到的主风向均由偏东北风变为偏西南风,一致性较好;U风和V风散点分布主要沿对角线呈棒槌型,V风质量优于U风,19:15这一时次的风廓线雷达探测U风相对探空资料存在明显系统性正偏差;风廓线雷达探测高度受降水影响较大,在07:15和13:15时次有降水时其探测高度明显高于无降水时。      

北京地区雷暴大风的天气-气候学特征研究

依据北京近郊地区沙河、南苑和西郊3个测站15年(1990~2004年)的观测资料和常规探空资料,对北京地区局地雷暴大风发生的天气、气候特征和日变化特征进行了统计分析。研究从环流形势、探空结构和环境参数特征入手,分析了有利于北京地区产生雷暴大风的不稳定度指数和能量特征,得出在此期间最有利于雷暴大风产生的探空结构为:低层暖湿,中高层有干冷空气,不稳定度较大,风垂直切变较大。还探讨了一些对流参数,如最佳对流有效位能BCAPE、下沉对流有效位能DCAPE、风暴相对螺旋度SREH、大风指数WINDEX、风暴强度指数SSI、深厚对流指数DCI等对北京地区强对流天气发展潜势的指示意义。     

TK-2GPS人影探空火箭与L波段探空数据差异性分析

开展TK-2GPS人影探空火箭探测数据的分析检验,对于了解试验仪器的适用性和数据可靠性及其在人影中的应用前景非常重要.利用TK-2GPS人影探空火箭和L波段探空资料,采用平均偏差、均方根误差和相关系数等分析方法,对两种探空的温度、相对湿度、风向及风速等要素的差异性和变化特征进行了对比分析,并对可能造成差异的原因进行了探...     

Some Characteristics of the Surface Boundary Layer of a Strong Cold Air Process over Southern China

In southern China,cold air is a common weather process during the winter season;it can cause strong wind,sharp temperature decreases,and even the snow or freezing rain events.However,the features of the atmospheric boundary layer during cold air passage are not clearly understood due to the lack of comprehensive observation data,especially regarding turbulence.In this study,four-layer gradient meteorological observation data and one-layer,10-Hz ultrasonic anemometer-thermometer monitoring data from the northern side of Poyang Lake were employed to study the main features of the surface boundary layer during a strong cold-air passage over southern China.The results show that,with the passage of a cold air front,the wind speed exhibits low-frequency variations and that the wind systematically descends.During the strong wind period,the wind speed increases with height in the surface layer.Regular gust packets are superimposed on the basic strong wind flow.Before the passage of cold air,the wind gusts exhibit a coherent structure.The wind and turbulent momentum fluxes are small,although the gusty wind momentum flux is slightly larger than the turbulent momentum flux.However,during the invasion of cold air,both the gusty wind and turbulent momentum fluxes increase rapidly with wind speed,and the turbulent momentum flux is larger than the gusty wind momentum flux during the strong wind period.After the cold air invasion,this structure almost disappears.     

L波段与59 701探空系统观测资料差异评估

利用四川在59-701探空系统向L波段雷达GTS1型电子探空仪系统转变时,就4个高空台站开展了两套系统对比观测的资料进行了差异评估。结果表明:太原厂59型探空仪所测的温度、位势高度比上海厂59型探空仪所测偏高。100 hPa高度以下温度、位势高度观测数据没有明显的跳变,但以上高度换型带来的变化较明显;两套系统所测湿度差异较大,近地面差值最小,差值随高度升高而增大;L波段系统所测湿度基本是低于59-701系统所测湿度。两套系统所测平均风向、平均风速差异较小。直接差异各要素差异的峰值均较大。各要素差值的离散情况随高度的变化各异,总体离散程度最大的是位势高度,其次依次是风向、湿度、露点、风速、温度。两套系统所测要素的差值变化趋势虽然普遍没有太大差异,但湿度、风向和风速的差值变化还是表现出与地理位置、季节和施放时间有关。两套系统在观测所使用设备、原理、精度、订正、观测方法、对比时的放球时间等的不同,都会引起测量值出现差异。     

Turbulence structure in temperature inversions and in convection fields as observed by doppler sodar

The structure of turbulence in an inversion layer and in an homogeneous convective field of the planetary boundary layer is described. In the first part of the paper, we validate the sodar estimates of turbulent dissipation, by using measurements with an hot-wire anemometric system in situ. Limitations of an ε measurement technique using structure function calculations are given, taking account of atmospheric properties and acoustic Doppler instrumental effects. By comparison between isopleths of backscattering intensity and of turbulent dissipation rates, we observe that in the early morning, turbulence is advected by mechanical turbulence generated by wind shear. The same mechanism seems to be operating in the case of an inversion layer capping thermal instability, when the convective activity is not too greatly developed. A turbulent kinetic energy budget is examined using aircraft, sodar, and tower measurements. This indicates a constant turbulent dissipation profile through a deep convective layer.     

2022北京冬季奥运会冬季两项赛场山谷风现象初探

基于2019年1—3月张家口站探空资料与张家口市崇礼区B1638、B1640区域自动站的每小时2分钟平均风向、2分钟平均风速、整点气温及系留气艇探空资料分析第24届冬奥会冬季两项赛场的山谷风特征，为冬奥会天气预报提供参考。结果表明：环境风场较弱时，冬季两项赛场中存在山谷风现象，白天多上坡风及上谷风，夜间多下坡风及下谷风；山谷风系统一天具有两次风向的转变，下谷风转上谷风一般在日出后，而上谷风转下谷风一般在日落后；山谷风系统强度较弱，具有明显日变化，白天偏大而夜间偏小，并且受盛行西风影响明显；风向转变时，会伴随剧烈的气温升降，其原因与冷湖结构密切相关；对山谷风的预报需要综合考虑环境风场强弱、风向的转换时间、风速的分布、风向转换时气温的变化等。     

风廓线仪系统探测试验与应用

在简述大气风廓线仪和电声探测系统结构及探测原理的基础上, 对廓线仪探测资料与同步探空仪资料进行了对比, 验证了风廓线仪资料的可信度, 并应用风廓线资料分析了梅雨锋期间中尺度降水的对流特征和相关问题。结果表明:大气风廓线仪对水平风的垂直结构有较强的探测能力, 能实时监测中尺度降水期间风的垂直切变和对流特征, 有助于提高临近天气预报的精度, 准确预报降水。     

北京地区一次强沙尘暴过程的大气边界层结构和湍流通量输送特征

利用中国科学院大气物理研究所北京325 m气象塔的风速和温度平均场观测资料和湍流资料,以及北京市气象台地面常规气象资料和逐日08:00和20:00(北京时间)的探空资料,分析了2002年3月18～22日沙尘暴过境前后北京城市边界层结构特征和湍流输送特征,结果表明:1)在沙尘暴爆发前,边界层中水平风速一直较小;气温较高,大气层结稳定,在边界层上部有强大的逆温层.随着冷锋过境,沙尘暴爆发,边界层中水平风速和平均湍流速度急剧增强;温度也突然变化,先迅速增强后又持续下降,逆温层迅速被破坏.2)沙尘暴初期,280 m上为系统性上升气流,而47和120 m则为系统性的下沉气流.随着沙尘暴爆发,湍流动能、向下传输的动量以及向上传输的感热也迅速增大,并且120 m高度的湍能、动量通量以及感热通量明显高于47和280 m,这与北京的局地环流有关.3)本次沙尘暴过程中,120和47 m层的摩擦速度都明显超过了北京的临界摩擦速度,表明局地起沙也是本次沙尘暴过程中北京沙尘的一个重要沙源.     

The measurement of turbulent surface-layer fluxes by use of bichromatic scintillation

Scintillation measurements with a HeNe and a CO₂ laser were used to derive turbulent fluxes of heat and momentum in the surface layer. This was achieved by the structure constant or dissipation technique, i.e., by relating the measured structure constants and inner scales of refractive index fluctuations to structure constants of temperature fluctuations and dissipation rates of turbulent kinetic energy, respectively, and then assuming Monin-Obukhov similarity.The resulting heat fluxes agree well with measurements using the eddy correlation technique but for averaging periods of 10 min, the optical data show a much smoother and physically more plausible behaviour. The optically derived friction velocities are in good agreement with estimates derived from wind velocity and surface roughness. It was also observed that for stationary conditions, 1-min averaged optical measurements already provide good estimates for longer averaged heat and momentum fluxes.Even though some uncertainty remains about the empirical constants and Monin-Obukhov similarity expressions used, the method clearly proves to be of great value for monitoring surface-layer turbulence.     

2009年“莫拉克”台风登陆过程阵风特征分析

利用上海台风研究所移动观测车获取的“莫拉克”台风登陆过程中超声风、温等观测资料对地面阵风特性进行了诊断分析.结果表明,在风速时间序列中叠加有周期为3-7 min的阵风扰动,显现出明显的相干结构,即沿顺风方向阵风风速峰期有下沉运动,谷期有上升运动;阵风扰动的各向异性特征明显,沿顺风方向的阵风扰动能量最大,其次是沿侧向和垂直方向的扰动能量;沿顺风方向的阵风垂直动量通量向下传播,而沿侧风方向阵风扰动动量垂直通量总体贡献接近于0.阵风扰动沿顺风方向的积分空间尺度和时间尺度最大,沿侧风方向和垂直方向其次,均明显大于湍流的积分空间和时间尺度.此外,阵风扰动的其他特征还包括:感热垂直通量极小;当平均风速较大时阵风风向变化幅度较小,而风速较小时阵风风向变化幅度则较大;动力学分析表明,阵风扰动主要表现出重力内波的一些特性.