山东省秋季冷锋云系中冰雪晶的分布特征

本文分析了６个过程９个架次的机载ＰＭＳ资料，给出了山东省冷锋云系中冰晶、雪晶的浓度、直径、粒子谱和形状的分布特征     

冰雪晶二维图像及霰粒子谱特征分析

分析了１９９１－１９９３年人工降水期间共１３个架次粒子测量系统（ＰＭＳ）获取的冰、雪粒子的二维图像资料，分析了雪粒子的形态特征，重点分析霰粒子出现的频率及其尺度谱特征；并利用霰粒子的直径大小，在一定的假设条件下，估算了观测高度以上云中所包含的过冷水的累积含量；借以了解飞行层以上的的人工降水潜力状况。初步分析结果表明，不少架次的飞行过程都出现有持续时间不等的霰粒子，估算出的最大积分过冷水含水量为１３     

甘肃省夏季层状云微物理特征个例分析

对2004年6月12日甘肃河西地区一次降水性层状云的云物理飞机探测结果进行了分析,通过对云中粒子的浓度、直径、二维图像以及谱型变化地研究,并结合宏观观测记录,详细分析了云系的垂直和水平微物理特征.观测资料分析表明:此次云系为Ac-Sc结构,上层Ac云为纯冷云,下层Sc云为纯暖云,两层云之间存在较厚的干层.云中微物理量的垂直和水平变化均具有明显的不均匀性,整个探测过程中,FSSP-100所测云粒子的浓度和平均直径变化范围分别为0.1～-232.6cm-3和3.5～45.5μm,OAP-2D-GA2所测云粒子浓度及平均直径变化范围分别为0.01～116.7cm-3和32.2～995.7μm.粒子二维图像表明,上层高积云中冰相粒子的凇附、粘连现象普遍,说明云中存在较多的过冷水.图像及谱型分析表明,6000m以上某些区域有冰晶高浓度区存在,大量冰晶的成长消耗了云中过冷水,不利于大云粒子的形成和成长;这次降水雨滴主要由纯暖性Sc云中暖云成雨过程形成,冷云过程只在Sc云顶附近有一定作用,本次降水主要机制为下层层积云中的暖云过程.     

甘肃中部降水性层状云微物理结构特征个例分析

利用机载PMS粒子探测系统对2006年8月27日甘肃省中部一次降水性天气过程进行空中观测,对云中微物理特征进行了分析。研究发现云层中小粒子对含水量的贡献较大,云层主要以平均直径小于20μm的小云滴为主。在低层云滴浓度和含水量大于上层,而平均直径小于上层,符合"播撒-供给"降水机理,云上部主要增长方式有凝华增长、淞附增长,在云下部主要增长机制是碰并增长。     

春季冷锋天气过程层状云微物理结构个例分析

利用PMS云粒子测量系统和GPS定位系统探测了2002年4月28日一次冷锋天气过程。用取得的资料分析了此次过程云滴、冰晶等云微物理量的水平、垂直分布,以及谱的特征,确定出最佳谱模拟参数,揭示了其中发生的微物理过程。从微观角度说明了甘肃春季冷锋天气过程层状云的一些特点。并讨论了云系的增雨潜力。     

冰晶繁生对雷暴云非感应起电影响的数值模拟

为了研究冰晶繁生在雷暴云发展过程中对非感应起电过程的影响,利用三维雷暴云模式在理想层结环境下,对雷暴云内各种水成物粒子、电荷以及电场分布情况进行数值模拟。模拟结果表明:在雷暴云发展和成熟阶段,有繁生过程参与的雷暴云中下部存在一个冰晶聚集区域,从而使得云内冰晶的数量较无繁生过程增大约1 5%～18%,且聚集的区域范围更大;同时,繁生过程的加入也使得霰粒子数量也比无繁生过程时增大约20%;霰冰非感应电荷转移的正区一般位于霰粒子浓度高值区附近,而负区位于冰晶和霰粒子浓度高值区相重合的区域;冰晶繁生过程通过影响雷暴云中冰晶和霰粒子浓度和分布位置,使得雷暴云非感应起电的强度和位置发生改变,导致云内起电过程提前约5～6 min。     

降水性层状云微物理结构个例分析

对2000年4月14日河南省一次降水性层状云系进行了飞机探测。利用探测所取得的微物理资料，配合同期的天气、卫星、雷达等资料对云的微物理特征进行了分析，讨论了云中液态水含量、云粒子平均直径和粒子谱等的水平和垂直微物理结构特征。     

不同天气系统层状云微物理特征个例分析

利用PMS粒子测量系统和机载温湿仪观测获取的吉林省2007年5月15日高空槽和5月28日冷涡天气下降水云垂直探测资料,对比分析了两次不同天气系统下形成降水过程中云系的宏微观结构特征。结果发现,高空槽影响下的As云中云滴数浓度最大值比冷涡影响的As-Sc云系高一倍;液态水含量方面,高空槽系统下As云中在0℃附近取得最大值,冷涡系统下As-Sc云系中,最大值出现在上层As云中-4.8℃左右处。高空槽系统影响下的As云中,FSSP-100、2D-C和2D-P探测到的粒子数浓度、含水量和平均直径随高度呈不均匀性分布;而冷涡影响的As-Sc云中,FSSP-100测得As云中粒子平均直径远大于Sc,2D-C和2D-P探测到的上层As云中粒子浓度和液态含水量分布相对均匀,而下层Sc中粒子浓度、液态含水量值和平均直径都很小,这是由于云层之间存在干层,使As云中的部分大云滴和雨滴在下降过程中迅速蒸发,不利于降水形成。不同高度层FSSP-100测得的粒子平均谱分布均差异较大。对云中可播性进行研究,结果发现高空槽影响的As云中可播区均为强可播区,冷涡系统影响的As-Sc云中可播区的1/2为强可播区。     

兰州地区秋季层状云垂直微物理特征分析

利用PMS云粒子测量仪器和机载温湿仪测得的2001年9、10月份在兰州中川机场上空的5次天气过程的层状云垂直探测资料,分析了秋季Cs-As-Ns和Ac-Sc结构层状云温度,云粒子浓度、粒子直径、液态含水量及云粒子谱的垂直分布特征,用N阶Γ函数对云粒子谱分布进行了拟合,选出最优化拟合参数,并指出逆温层相对于温度0℃层的位置和逆温强弱对云滴的微物理特征的分布和降水形成有显著的影响。     

对积雨云、层状云降水雨滴谱个例对比分析

利用北京市人工影响天气办公室2008年获取的典型积雨云、层状云降水过程雨滴谱资料,通过雨强、雨滴空间浓度、最大雨滴等特征值对比分析了两类降水过程的微物理特征。,个例中积雨云和层状云的谱宽分别是6mm和4mm,但雨滴算数平均直径都是0．96mm,在过程平均空间浓度上积雨云高了近一倍,达到318m^-3而两个例中直径超过1mm的雨滴所占总空间浓度的比例均接近1／4、积雨云强中心和边缘的降水雨滴谱、雨强的差别很大,强中心直径大于4mm的大滴占总雨强的比例达到55％,谱宽达到6mm,而强中心过后的降雨边缘谱宽则小于4mm。稳定的层状云降水的雨滴谱、雨强在时空上存在分布不均匀和大、小滴空间浓度反向变动的特征。     

不同环境温度下冰云粒子的单次散射参量

本文提出了直接Stokes参量变换的射线追踪方案,优化了作者过去建立的求解六角冰晶粒子散射的射线追踪模式.在冰晶有吸收(折射指数为复数)的情况下,新模式采用了有效折射指数处理粒子内的非单色折射波.其次,新模式还引入了有效单次散射参量,消除了来自几何透射线的前向δ散射效应.最后,根据不同环境温度下的冰云中冰晶粒子的粒径谱分布,本文计算了粒径谱积分平均的3D随机取向六角冰晶粒子的单次散射参量.文中给出的冰晶粒子单次散射参量的数值,对研究冰云辐射特性将有一定参考价值.     

冰雪晶碰并勾连增长的实验与观测分析

冰雪晶碰并勾连成雪花或雪团的过程是降水的重要机制之一。冰雪晶形态不同导致各类晶动力特性的差异, 因此, 无论从理论、数值试验还是室内模拟研究这一过程都有很大困难。该文就室内、外场试验和自然云的观测, 讨论分析其发生机理和条件。结果表明:冰晶的增长过程有一个与云滴碰并增长相似的加速过程, 冰晶碰并过冷滴形成霰 (雹胚), 凇附长成冰雹; 冰雪晶相互碰并勾连、攀附增长为雪花或雪团, 都是降水质点加速增长的重要过程。此过程仅在水面饱和、过饱和条件下发生, 而水面欠饱和、无液滴 (无云) 时, 冰晶很薄、晶型简单, 无碰并勾连、攀附现象。冰晶在液滴存在的云雾中伴随气流对流、乱流运动中接触碰并勾连成雪花或雪团, 其碰并勾连效率既受晶体形状影响, 亦受晶体表面附着力的影响, 其机制有勾连亦有粘连, 晶型多样, 以相同晶型为主, 温度范围广 (-3~-17 ℃); 其中-13~-17 ℃碰并勾连效率最高, 该层的枝、星状晶是勾连、攀附的主要区域, 亦为冰晶繁生的主要区域、生长率最快, 是人工增雨播撒人工冰核催化效率较高的温度段。     

大气冰核谱对雷暴云微物理过程及起电影响的数值模拟

利用已有的二维对流云模式,讨论了三种不同的冰核谱对雷暴云微物理、起电及电荷结构的影响。模拟结果表明:(1)不同的冰核谱环境对雷暴云中冰相粒子的含量及分布具有明显作用。冰核谱的垂直温区越大,产生的冰相粒子分布越广。在冰核浓度较大的个例中,冰晶和霰粒子的含量高,更多的小冰相粒子出现在海拔更高的区域;(2)高温区冰核的数量会对上升气流速度产生显著影响。高温区的冰核越多,冰相粒子在微物理发展过程中释放的潜热越多,上升气流强,对流发展越旺盛;(3)在低温区冰晶浓度高的谱环境个例中,雷暴云中的非感应起电率和感应起电率高,导致起电量增加。高温区冰核多的谱环境,大量冰晶和霰获得正电荷形成次正电荷区,电荷结构呈现三极性;而高温区冰核少的谱环境,参与起电的水成物粒子少,易形成偶极性电荷结构。     

陕西省2021年极端秋雨成因分析

利用NCEP/NCAR2.5°×2.5°的逐月再分析资料和NOAA提供的逐月海温资料等从海温异常、大尺度环流异常、水汽输送异常等角度分析了2021年秋季陕西降水异常偏多的原因,结果表明：（1）小波交叉谱分析显示Ni?o3.4区海温距平与陕西秋季降水存在2～4年的共振周期,前期冬季海温与次年秋季降水关系呈正相关的周期共振。（2）受双峰型La Ni?a事件影响,2021年9-11月副热带高压（下文简称“副高”）控制的范围明显偏大,副高脊线位置较气候态偏北1度,西伸脊点较气候态偏西23度,造成主雨带偏西偏北。（3）中低层西北太平洋到我国华北北部的异常反气旋,与孟加拉湾北侧异常的气旋中心,造成气流在我国西北地区东部异常辐合。（4）从水汽收支来看,陕西2021年秋季水汽净流入较气候态偏多66.7%,尤其是东边界的异常水汽输送,还增强了低层冷垫,利于暖湿气流在冷垫上爬升导致陕西降水较常年异常偏多。     

甘肃省强降水变化特征

利用甘肃省1960~2011年逐日降水量及1984~2011年暴洪灾害的灾情资料,分析了甘肃省强降水变化特征及其对社会经济的影响。结果表明:(1)近52 a来,甘肃省降水量整体上呈逐年减少趋势,空间上由东南向西北递减;(2)河西年降水在1986年以后均匀度明显下降,而河东在20世纪70年代后期降水时间分布很不均匀、80年代后期较均匀,其它时间变化不大;河西5~9月降水在20世纪80年代后期到90年代前期分布最不均匀,河东20世纪90年代后期到21世纪初期降水不均匀性有所增加,此后逐渐减小;(3)河西西部一直是近50 a甘肃降水量分布最不均匀的地区,20世纪70年代及21世纪以来不均匀度明显较高;(4)20世纪80年代以来,甘肃河西强降水明显增加,而河东在21世纪初有短时段的增加,2008年以后又逐渐减少;(5)甘肃省暴洪灾害的频次及其造成的直接经济损失均呈增加趋势,而因暴洪灾害造成的死亡人数在减少,2009年以后略有增加。     

甘肃2002年伏秋连旱的气候异常及成因诊断

针对甘肃2002年伏秋连旱的持续时间、范围和强度进行了对比分析，干旱持续时间之长、范围之大为近50a所少见。伏秋连旱的成因主要是欧亚500hPa中高纬度西风环流比较强，贝加尔湖脊强，西北太平洋副热带高压强，印度半岛南支槽浅，亚洲大陆海平面气压场偏高，厄尔尼诺事件和海表温度异常共同作用所致。这些结果对防灾减灾措施的制定和作为短期气候预测的气候背景都有重要的参考意义。     

张掖地区大降水特征和预报

分析历史资料，找出大降水影响系统和时空分布的一些特征，由此建立了张掖地区大降水预报方程。     

Influence of Mass and Radius of Ice Crystals on Hydrometeors,Internal Energy,and Kinetic Energy:A Numeric Model Study

Two cloud-scale experiments with two different ice-phase schemes were carried out for a precipitation event that occurred in eastern China in 2005.The results were analyzed to examine the influences of the change of ice-particle mass and radius on hydrometeors,internal energy,and kinetic energy,as well as the primary factors responsible.It was found that the ice content increases notably and the snow content decreases due to the change.This is the consequence of the modulation of cloud microphysical processes.In particular,the Bergeron process and the accretion of snow and cloud ice are markedly influenced.The differences of internal energy and kinetic energy between the two experiments are caused by adjustments to pressure-flux divergence,the coupling of temperature and divergence,and gravitational work,and the reason is that these three factors result in differences of local changes of internal and kinetic energy.     

华西秋雨的空间分型及其特征分析

利用华西地区72个站点1959~2013年秋季(9~11月)降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过EOF、REOF、MK检验、二阶函数拟合分析、小波分析、合成分析等方法将华西秋雨区划分为南北两个显著区,并对各区域秋雨的时空分布以及旱涝特征进行了详细分析。结果表明:南北两个秋雨区既有共同特征又有个性差异;两者发生突变年份具有明显的一致性,均发生在20世纪80年代中期,年际均存在准6年周期变化,且80年代中期以后南北两个气候区均由年代际降水偏多期转入年代际降水偏少期,但两个秋雨区减少趋势存在明显差异,南区减少较北区显著;北区自2000年后秋雨年际波动明显,秋季降水有缓慢上升趋势,年代际长周期有所差异。影响关键区旱涝特征的大气环流形势与水汽输送特征也存在显著差异,北部型陕甘南区与中高纬度环流系统、北部冷空气以及来自孟加拉湾与西太平洋地区的两支水汽输送通道密切相关,南部型则主要与印缅槽、南支槽的异常活动以及孟加拉湾的水汽输送更为相关。     

张家口地区一次长时间降雪过程的滴谱特征分析

利用OTT Parsivel激光雨滴谱仪和站点加密观测资料,分析2019年11月29日张家口地区一次长时间降雪天气过程开始、雪花、稳定强降雪、结束4个阶段的滴谱演变特征,结果表明：(1)降雪天气过程中微物理参量(降水强度R、数浓度Nt、雨水含量W、雷达反射率因子Z、质量加权平均直径D_m)演变趋势基本相同,其中开始阶段、稳定强降雪阶段、结束阶段的降水强度、雨水含量、雷达反射率因子受粒子数浓度影响较大,而雪花阶段降水强度、雨水含量、雷达反射率因子受粒子直径影响较大。(2)稳定强降雪阶段,粒子数浓度Nt量级为10³～10⁴个/m³,而D_m<1 mm,这是由于大雪片在温度较低的情况下,下落过程中破碎形成大量小雪片。降雪过程中,雪滴下落速度<2 m/s的粒子数占总粒子数的90%,强降雪阶段的雪滴下落速度集中于1～1.5 m/s。(3)在降雪过程中,最小二乘法拟合效果优于二、三、四阶矩方法。