水汽瞬态相变的激波管实验研究进展

从激波管内水汽瞬态相变实验研究的角度出发，探讨利用激波管理论及实验技术应用于人工影响降雨、消雹所涉及的云雾瞬态相变问题。首先介绍利用激波管研究水汽瞬态相变的概况，并介绍一些特殊激波管及实验状态的控制。然后介绍激波管内水汽相变过程研究的测试原理及方法。最后讨论在研究爆炸方法进行人工降雨、消雹和自然闪电、雷击等问题时，应用激波管理论及实验技术进行实验研究爆炸作用于云雾等微物理过程的方法和内容     

冰相雨胚转化水汽密度差的实验研究

我国的降水云系多属混合云。成雨机制中固相雨胚的形成对自然降水和人工增雨都具有十分重要的意义。该文通过飞机外场催化试验指出固相雨胚的形成过程不仅转化过冷云水，还可转化冰水面饱和水汽密度差Δρ（g/m3）。为在低过冷云水含量（SLWC）（g/m3）的云中实施人工增雨提供了重要的实验依据。并将使降水形成理论日臻完善。     

嘉峪关市气温对细菌性痢疾发病的滞后效应研究

探讨分析气温对细菌性痢疾发病的影响及其滞后效应。通过收集嘉峪关市2008-2013年每日细菌性痢疾发病资料,结合同一时间段的气象资料,利用分布滞后非线性模型分析气温与人群细菌性痢疾发病的关联性,分析不同气温和不同滞后天数对细菌性痢疾发病可能的影响。结果表明细菌性痢疾发病与气象因素关系密切,发病高峰一般出现在每年6-8月,对气象因素与细菌性痢疾病例数据做相关分析,表明嘉峪关市细菌性痢疾每日发病人数与气温、气压和降水量均存在相关性,嘉峪关市日平均气温对不同性别、不同年龄人群暴露效应曲线为J型和U型,气温对细菌性痢疾日发病存在明显的滞后效应,在暴露当天出现,女性2~3 d达到峰值,男性3~5 d达到峰值。气温对细菌性痢疾发病的效应中,女性所受的高温效应大于男性,高温效应随着年龄的增长而增大。气象因素在嘉峪关市细菌性痢疾的发生和发展中发挥重要作用,细菌性痢疾发病受到多种气象因子共同作用的影响,但首要影响因素是高温。气温对细菌性痢疾发病不是直接作用,而是通过影响细菌性痢疾发病的各个环节(居民生活习惯、传播途径与易感人群自身体质),间接影响细菌性痢疾在人群中的分布。     

兰州市气温对脑卒中发病的滞后效应研究

通过收集兰州市2010-2013年每日脑卒中发病资料,结合同一时间段的气象资料,利用分布滞后非线性模型分析气温与人群脑卒中发病的关联性,分析不同气温和不同滞后天数对脑卒中发病可能的影响。结果表明脑卒中发病与气象因素关系密切,气象因素与脑卒中病例数据的相关分析表明兰州市脑卒中每日发病人数与气温、气压和相对湿度均存在相关性,气温在不同滞后日与脑卒中的关联呈非线性,不同类型脑卒中与气温的关联强度存在差异。对于脑出血患者而言,低温在当天就表现出危害效应,随后发病风险不断增加,滞后2～3 d时达到最大,可持续至低温发生后的第30天。脑梗塞的发病过程与脑出血存在一定差异,高温和低温均会引起发病风险增大,并且气温效应在当天就能发生,在滞后3～5 d内最强。低温对女性或者19～64岁者的影响更大,而高温对≥65岁者的影响更大;低温对不同类型脑卒中发病均有影响,高温仅对缺血性脑卒中发病有影响。气温对不同年龄、性别人群的脑卒中发病影响存在差异,对不同类型的脑卒中发病影响也有所不同。气温是作为外因通过影响机体功能而致人发病的。     

南海季风区冰相相变潜热对中尺度对流云和降水影响作用的数值模拟研究

利用可分辨云模式及中国南海北部试验区加密探空的平均水平风场、位温场和水汽场模拟分析了1998年5月15日至6月11日中国南海北部地区中尺度对流系统(Mesoscal Convective System,简称MCS)中冰相相变潜热对云和降水、辐射传输以及大尺度环境场的影响作用。研究表明,冰相相变潜热总体上不会引起明显的大气辐射通量的变化,但会引起较明显的下垫面热通量的变化。凝华潜热释放显著地增加了大气稳定度,造成对流和下垫面热通量的减弱,从而导致地面降水减小10.11%。碰冻潜热释放也使得大气稳定度增加,不利于中尺度对流系统对流的发展,区域累积降水量减小2.2%。融化潜热的冷却效应,使得融化层以下的大气降温,从而增加了低层大气的不稳定性,有利于海面热通量的输送,导致MCS降水增加4.1%。因此,冰相相变潜热对降水的影响主要是通过影响大气环境稳定,进而影响洋面感热通量和潜热通量的垂直输送和对流的发展,导致区域降水改变。     

地面1.35厘米辐射计系统实时遥感分层水汽总量的实验研究

本文给出了利用配有微机测控单元的地面1.35厘米辐射计实时遥感水汽分层总量的原理和技术,介绍了辐射计的稳定性和自然定标方法.1984年夏季的观测结果表明,辐射计测得的分层总量与相应的探空值的均方根偏差为0.20—0.25克/厘米~2 ,两者的相关系数达90％以上.     

地形引起的重力内波的水槽实验

利用不同密度分层的盐水模拟稳定层结大气条件 ,在水槽中成功地模拟了两层大气分层流中二维山脊引起的地形波 ,得到的波动图像与线性理论模式结果在定性上基本一致     

基于空间加权协同稀疏的高光谱解混算法研究

针对传统稀疏解混算法因空间信息利用不足带来的丰度图像空间分布连续性差的问题,本文提出了一种基于空间加权协同稀疏的解混方法.该方法利用协同稀疏正则项刻画丰度系数的行稀疏性;同时,在协同稀疏框架下,引入空间加权因子挖掘高光谱图像邻域像元间的空间相关性.本模型采用交替方向乘子法求解,通过交替迭代,对空间权重和丰度系数进行优化.模拟和真实高光谱数据实验结果表明本文方法能够比现有同类方法获得更精确的解混结果.     

北疆典型暴雪天气的水汽特征研究

利用2000-2012年11月-次年3月北疆51个测站逐日降水量资料和NCEP/NCAR逐日4次1°×1°再分析资料,分析了该时段内北疆11次典型暴雪天气的水汽特征.结果表明,北疆暴雪可分为北疆西部及北疆沿天山型、北疆北部及东部型和北疆西部及西天山型;水汽源地主要分布在地中海附近、红海或波斯湾两个海域附近;水汽输送有西方、西南和西北3条路径,以西南路径最多、西北路径较少.水汽输送最高层接近300 hPa,最强水汽输送层位于650～750 hPa之间,暴雪出现前北疆600～1 000 hPa高度之间存在一定的水汽辐合.北疆地区中低层水汽输送、辐合强度、范围及持续时间与暴雪强度具有较好的正相关关系,暴雪出现前最强水汽输送、水汽辐合以及高空、低空急流的最低阈值为北疆暴雪的定量、定点预报提供了参考依据.     

水汽方程古典解的适定性研究

对于球坐标系下的水汽方程,当考虑水汽的凝结或凝华过程时,利用水汽方程的特点得到了关于水汽方程的弱极值原理的较强形式。利用该弱极大值原理,证明了对于第一类、第二类和第三类边值问题,水汽方程解的唯一性和稳定性。利用Schauder方法,证明了对于第一类、第二类和第三类边值问题,C2空间连续的水汽方程解的存在性。此外,还严格证明了水汽方程古典解的非负性。       

广州白云机场一次罕见的降水相态变化天气特征分析

利用常规气象观测资料和NCEP2再分析资料,对2016年1月24日广州白云机场出现的一次强冷空气过程的环流背景、主要影响系统以及期间降水多相态转换的天气特征进行了分析。结果表明:本次天气过程来源于一次横槽转竖型寒潮,冷锋、中低空切变线和低空急流给华南地区带来了较长时间的降水天气;白云机场上空存在多条0℃等温线和逆温层,探空廓线多次穿过0℃等温线,使得地面出现了雨和冰粒的相态转换;降水相态变化时暖层温度、0℃层高度、位势厚度、边界层高度、气柱云水量和地表抬升指数等指数均发生较大变化;当降水相态为雨时,暖层温度≥2℃,0℃层高度≤975 h Pa;当降水相态为冰粒时,暖层温度≤0℃,0℃层高度≌1000 h Pa。     

实时GPS水汽探测技术中的电离层延迟订正

在水汽监测网中,利用精密预报星历得到的结果与精密星历的结果相差很小,因此可以采用精密预报星历进行实时的水汽探测。由于电离层延迟对水汽影响较大,因此必须加以消除。详细地介绍了Klobuchar模型、双频观测值求解电离层延迟和双频观测值线性组合无电离层延迟3种方法的推导过程。将3种方法消除电离层延迟的影响大小作一比较,认为双频观测值线性组合无电离层延迟是最好的方法。     

南亚高压的东西偏向对亚洲季风区对流层顶附近水汽分布的影响

基于1958~2002年欧洲中期数值预报中心（ECMWF）提供的ERA-40再分析资料和美国气象环境预报中心/美国国家大气研究中心提供的NCEP/NCAR再分析资料研究了夏季南亚高压的东西偏向与亚洲季风区对流层顶附近水汽输送之间的关系。结果表明:（1）南亚高压的东西偏向对上对流层200 hPa水汽高值中心的位置影响较小,主要影响其强度,对100 hPa水汽高值中心的位置和强度有着较强的影响,而对平流层下部70 hPa的水汽分布几乎没有影响。（2）南亚高压偏东年,高原上空和高原南部的垂直上升运动较强,在西风急流的共同作用下可将低层丰富的水汽向上输送,使200 hPa和100 hPa的水汽高值中心位于高原上空,而100 hPa南亚高压范围内偏北风和偏东风增强,在水平输送的作用下使高值中心周围水汽的分布形态与高压中心的分布形态一致。（3）南亚高压偏西年,沿着高原西部的地形抬升作用比高原上空的对流上升运动更强,西风急流北移,对流层顶附近在60°E~80°E范围内形成气旋式环流,因此水汽高值中心向西偏移到伊朗高原。（4）南亚高压范围内200 hPa的温度异常分布与水汽的异常分布一致,暖中心有利于高水汽的生成。而100 hPa的温度异常分布与水汽异常分布相反,暖中心对应异常偏低的水汽,说明南亚高压范围内下平流层的水汽分布受环流场和温度场共同作用的影响。该研究对理解南亚高压东西偏向机制及提高亚洲气候预测有一定的参考意义。     

地基GPS遥感大气水汽总量中的"静力延迟"和"湿延迟"

介绍了静力延迟和湿延迟概念的由来,推导了由对流层延迟计算水汽总量的一般公式;与李延兴等提出的新模型进行了对比,对其相应的观点提出讨论意见.认为国际上通用的AN模型比较严密地求解了对流层大气水汽总量,不存在与"真值"相比偏小的问题.     

浅析爆炸效应在人工增雨作业中的作用

文章分析了冲击波、声波、扰动气流场和超声气流等爆炸产物对环境气流场和云、降水质粒的影响及效应,结果表明:在人工播云中,含有爆炸效应的催化作业要比单纯的静力催化有更广泛的应用前景。     

沈阳城区一次暴雨过程的水汽条件分析

利用Micaps实况资料、东北区域中尺度数值模式分析场资料和常规观测资料,对2013年8月16日沈阳城区暴雨的水汽条件进行了分析。结果表明：850 hPa以下城区上空水汽含量占整层的80％以上,地面比湿呈现快速增加后减少的变化,比湿峰值对应的并不是强降水的最强时刻。强降水发生前,城区地面周围的湿度分布不均匀,水汽输送主要以南北向为主。比湿的迅速增加主要是由于降水前风向和风速的快速变化,其中主要是南风分量的贡献。城区上空垂直方向上水汽主要是850 hPa向上输送,850 hPa以下输送强度逐渐减弱。伴随着强降水的开始,水汽的垂直输送转为高度层越低,输送强度越大。强降水发生时,地面U、V方向上水汽通量快速减小。强降水发生后,地面和高空水汽输送均发生了变化。大气可降水量与降水量之间具有一定的对应关系,可降水量的大小主要是取决于水平水汽通量辐合的大小,水汽局地变化对可降水量的贡献较小。水汽通量的辐合、辐散的大小主要取决于水平风场引起的辐合、辐散的大小。     

北大西洋涛动位相转换的数值研究

借助一个非线性准地转正压模型,模拟了基本西风气流的强弱、不同空间分布的天气尺度扰动涡对北大西洋涛动(NAO)位相转换的作用,以及大尺度双波地形对其的影响.通过一系列的对比试验发现,适当弱的基本西风气流有利于下游系统西退使NAO由正(负)位相转换为负(正)位相;振幅强、活动范围大的天气尺度扰动波是NAO由负位相转换为正位...     

光吸收对冰晶粒子散射相函数的影响

本文利用射线跟踪法对冰晶粒子散射、吸收进行了研究。从理论上对一些常见的近似处理方法进行了讨论，计算了长为300μm，半径为30μm的六棱柱状冰晶粒子在不同波段的光散射相函数以及在波长2.2μm时，五种不同大小冰晶粒子的单次散射反照率。结果表明，即使在有吸收情况下，Snell公式和Lambert公式仍是近似成立的，而吸收效应对散射相函数有明显影响。     

加热和水汽对两例高原低涡影响的数值试验

利用卫星黑体亮度温度(TBB)资料、NCEP 1°×1°再分析资料以及中尺度非静力平衡模式MM5,对2005年7月28～29日和2009年7月29～31日两次高原低涡过程进行了控制试验以及绝热、无地表感热、地表感热加倍、无蒸发效应、无凝结潜热、无水汽等六组敏感性试验,着重讨论了2005年7月28～29日高原低涡发生、发...     

地形和水汽对“7.13”陕西暴雨影响的数值试验

应用WRF V3.5中尺度模式,对陕西省2013年7月12~13日的一次暴雨过程进行数值模拟,并设计了降低地形和减少水汽含量2个敏感性试验,探讨了地形和水汽对本次暴雨过程的影响。结果表明:(1)模式能较好地模拟出本次暴雨天气过程,反映出了主要雨带的形状,但模拟的降水量存在偏差,其可能原因是初始场不能合理反映大气实况;(2)嵌套区域d02的地形高度降低至原始高度的1/3后,107°E~109°E范围的散度垂直剖面呈辐合—辐散的双重结构,暴雨区上空中低层假相当位温梯度变大,垂直上升运动增强,进而改变了降水的强度和范围;(3)将初始场中暴雨区南面的水汽含量减少20%后,水汽通量散度极值中心值减少1/3,进而导致模拟区域的雨量减少了58%,表明偏南水汽的输送对本次暴雨雨量有显著增幅作用,暴雨过程中水汽聚集程度是判断暴雨过程雨量大小的关键因素之一。