爆炸对云滴碰并增长的实验研究

在2m3云室中进行了一组研究爆炸对云滴碰并增长影响的试验。用一个模拟爆炸源产生冲击波,通过沉降取样和FSSP观测爆炸前后的滴谱变化。沉降取样结果表明,在爆炸声压级130 dB作用后的2分钟内,滴谱变宽,较大云滴浓度增加。从室内试验看,爆炸冲击波似乎能促进云滴的碰并过程。本文结果为爆炸对暖云影响提供了一种可能的解释。     

云滴谱的不确定性对中尺度降水的影响

云滴的谱分布通过改变云滴的有效半径影响辐射传输过程,改变大气的热力、动力状况,进而影响云的发展,因此云滴谱将影响云和辐射的相互作用,从而改变地面降水。利用包含详细云微物理方案的MM5V3中尺度模式对1998年6月8日华南暴雨和2002年7月22日长江暴雨进行了数值模拟,研究了中尺度模式中云滴谱的不确定性对地面降水的影响。模拟结果表明,云滴谱在中尺度地面降水中起着重要的作用,其不确定性对地面降水的范围影响很小,却能明显地改变降水强度,能显著地改变地面降水中心的降水量和中心位置,还可能改变降水的起止时间;云滴谱的不确定性能够引起最大超过10％的平均降水强度的改变,而且其差异在白天比夜间更明显。     

云微物理过程对黄山云滴谱离散度的影响

利用2008年4—7月、2009年5—8月和2011年5—9月黄山光明顶的云滴谱观测资料,对离散度和体积平均半径之间的关系进行了深入的分析和讨论。结果表明,随着体积平均半径的增大,离散度与体积平均半径之间的相关从正变成负,主要与活化、凝结、蒸发和去活化有关,与以往研究一致。在此基础上,进一步发现负相关比较弱,主要与碰并过程有关。当云雨自动转化阈值函数增大时,碰并增强,离散度与体积平均半径之间的相关性由负转正,且正相关性逐渐增强。碰并导致的正相关削弱了凝结和蒸发导致的负相关。此外,尽管云滴谱出现了双峰谱,但第一档强度(第一档浓度除以总的浓度)仍然可以很好地区分正负相关性。     

对云滴凝结增长方程的质疑

基于多元体系化学势和相平衡原理,分析认为“水蒸气凝结释放的潜热既升高了云滴表面温度,又向外传导热量”的观点违反了热力学第二定律,指出这样热传导过程是不可能进行的,分析认为大气中水蒸气凝结只能以辐射形式释放潜热。     

沙尘气溶胶粒子表面变性对云滴形成过程的影响

利用1997年5月14日辽宁省气溶胶和云滴谱航测资料,讨论了沙尘气溶胶粒子表面变性产生的不溶性沙尘粒子外包可溶性硫酸铵层的混合气溶胶粒子作为凝结核的增长规律,计算了由混和核形成的云滴谱特征,并与纯硫酸铵盐核进行对比.结果表明:混和核上初期形成的云滴谱型比纯硫酸铵盐核上初期形成的云滴谱型要宽,更接近实际观测到的云滴谱分布.     

云滴数浓度对超级单体龙卷影响的数值模拟研究

为了探讨云滴数浓度对于龙卷发生、发展的影响,利用ARPS（Advanced Regional Prediction System）模式,通过调整云滴数浓度（分别取高3000 cm-3、中1000 cm-3和低100 cm-3）的变化,对2003年7月8日安徽省无为县超级单体龙卷进行理想模拟试验。研究表明:三组试验都模拟出超级单体风暴的特征结构如钩状回波和V型入流缺口;云滴数浓度高的试验中上升气流更强、风暴较先发展且持续时间长,近地面涡度也较其他两组试验更大;从三组试验中找到4个龙卷涡旋,其中云滴数浓度高的试验中有两个,涡旋总持续时间接近30 min,最大近地面风速为46.93 m s-1,最大涡度值为0.42 s-1;高云滴数浓度情况下地面冷池弱,更有利于龙卷产生,并对龙卷的发生、发展有促进作用。     

闪电电涌对区域自动气象站的破坏机理及闪电电涌防御技术

从雷电对架空电力线的作用、雷电流能量对信号线路的耦合、闪电通道空间辐射3个方面分析了闪电电涌对自动气象站的破坏机理,然后以新会某自动气象站为例,提出了防闪电电涌侵入的综合措施,最后得出结论:电涌保护器的安装级别应根据被保护设备的耐压值来确定;使用具有高磁导率的铁质金属管对线缆进行完整屏蔽能够抑制耦合过电压;闪电通道的空间辐射是防不胜防的,在自动气象站选址时,应尽量参考闪电定位仪数据,避开雷电高发区,从源头上减小雷击概率。     

不可溶性气溶胶对边界层暖云滴谱离散度影响的模拟研究

基于一维分档MISTRA边界层云模式,模拟研究了内部混有不可溶核的硫酸铵气溶胶对边界层暖云微物理特征的影响。结果表明：边界层内湍流动能通量是影响暖云发展的重要因素。云中液态水含量、过饱和度以及云滴谱离散度均随云中的高度增加而增大。云滴谱标准差是影响云滴谱离散度变化的主要因子。在暖云发展阶段,不可溶性核会增加云中过饱和度,进而导致云滴谱分别向大尺度和小尺度端拓宽,云滴谱标准差增大,云滴谱离散度随时间增加而增大的程度增强;在暖云减弱阶段,不可溶核会造成云中大尺度端云滴数浓度减少,云滴谱变窄,标准差变小,云滴谱离散度逐渐减小的特征减弱。     

雷暴闪电放电活动对电离层影响的研究进展

雷暴中的闪电放电能够产生强静电场以及电磁辐射场,从而对空间电离层产生重要影响,引起电离层电子密度分布的扰动。研究表明:闪电放电引起电离层扰动的方式有两种:直接耦合和间接耦合。其中,直接耦合主要来自于闪电产生的准静电场及电磁场的作用,在甚低频 (VLF) 反射信号上表现出快VLF事件, 而间接耦合主要是闪电低频电磁波在传播过程中与磁层相互作用,在辐射带产生闪电诱导电子沉降 (LEP) 现象。雷暴闪电活动能够改变电离层从D层到F层的电子密度分布,影响对流层大气和电离层之间的场,导致中高层瞬态放电淘气精灵 (elves) 及红闪 (sprite) 等现象的激发。闪电VLF传输反射信号可用于反演电离层密度的变化,目前已成为一种探测电离层扰动的常用方法,而引起电离层扰动的强度不但和闪电放电参量密切相关,也和闪电放电过程、类型有关。该文重点阐述了闪电放电与电离层直接耦合和间接耦合作用以及导致的相关现象。     

大气折射对甚高频闪电定位的影响分析

利用GPS探空仪实测数据计算大气折射率的高度廓线,建立大气折射误差模型。并分析大气折射效应对方向交汇、到达时间差以及综合法3种甚高频闪电定位方法测量精度的影响。结果表明,对于定位距离,大气折射对方向交汇法的影响最大,误差最大值可达到116.52m,平均误差为30.18m;大气折射对时间差法的影响最小,误差最大值约为44.70m,平均值为12.32m;对综合法的影响介于二者之间,误差最大值约为58.90m,平均值为16.74m。在综合法中,选取离闪电源较远测站进行方向交汇的定位误差是选取较近站点的定位误差的1.6倍,因此应当选取近站点。考虑到GPS授时误差,要保证大气折射对闪电定位造成定位误差小于GPS时间同步带来的误差,3种闪电定位方法的站间距应分别不大于28km、60km、45km。     

云层分布对辐射增效和冷却的影响

本文计算了冬、夏两季在平原和高原地区分别有低云、高云和当高、低云同时出现时的短波辐射增热率,长波辐射冷却率以及高低云之间的相互影响。结果发现:1)高原上云的短波增热率和长波冷却率要比平原上的大,低云的增热和冷却较平原尤甚。2)高云存在时,地面附近由冷却变为增热。3)高原地区出现双层云时总是使地面附近增热。4)当两层云同时出现时,高云的短波增热率和长波冷却率都有所增大,低云的短波增热率减小,低云的长波冷却率则减小很多。5)低云量的变化对高云的冷却影响较小,而高云量变化对低云的冷却影响甚大。6)云的短波辐射增热受地面反照率的影响不很大,但对太阳高度角的变化甚为敏感。 由以上结果看来,在大气环流和气候模式中必须要很好地考虑高云云量的变化,否则难以得到好的结果。在区域气候模式中不可忽略高原地区和平原地区云的辐射增热和冷却作用的差别。     

IMPACT OF CLOUD DROPLETS SPECTRAL UNCERTAINTY ON MESOSCALE PRECIPITATION

1 INTRODUCTIONCloud radiation is one of the most important andindefinite factors in atmospheric radiation. As shown ina comparative study by Cess et al.[1] with a climatemodel, differences can be very large in the outcome ofvarying schemes of cloud parame…     

IMPACT OF CLOUD DROPLETS SPECTRAL UNCERTAINTY ON MESOSCALE PRECIPITATION

1 INTRODUCTION Cloud radiation is one of the most important and indefinite factors in atmospheric radiation. As shown in a comparative study by Cess et al.[1] with a climate model, differences can be very large in the outcome of varying schemes of cloud parameterization. It is therefore of great significance to have a relatively accurate scheme of cloud parameterization for the atmospheric radiative transfer process.     

EFFECT OF ENERGY DISPERSION ON THE STRUCTURE AND MOTION OF TROPICAL CYCLONE

The energy dispersion of a typhoon vortex and its effect on the typhoon motion are studied using an analyticalmethod of double-Fourier expansion as well as a numerical model in a β-plane nondivergent barotropic framework.The analytic model and the linear version of the numerical model give essentially the same result:the energy dispersionfrom a tropical cyclone can creat an L-H-L wave train to the east of the tropical cyclone.Three numerical experiments,integrated for 7 model days by the nonlinear model,indicate that the closed high in the wave train produces obvious in-fluence on the structure and movement of the tropical cyclone.     

不同方法确定的雷击密度对防雷分类的影响

利用江西1955—2011年气象观测资料和2004—2011年雷电监测资料,对比分析了分别依照《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010,简称新规范）和（GB50057—94,简称旧规范）计算的年平均雷击大地密度（Ngn和Ngo）,计算了江西实际雷击大地密度,研究新规范的实施对防雷分类的影响。结果表明,年平均雷暴日小于116.40 d时,Ngn〉Ngo;大于116.40 d时,则相反;等于48.5 d时,两者相差最大,约为1.12次（/km2.a）。相较于旧规范,按照新规范划入第二类、第三类防雷建筑物数量偏多。按照新规范,计算得到的雷击大地的年平均密度比江西实测值大30%,即江西地区的同一建筑物,依照Ngn划定的建筑物防雷类别可能高于利用实测雷击大地密度计算结果划定的建筑物防雷类别。     

陇东地区冰雹云系发展演变与其地闪的关系

利用１９９７年设在陇东地区的闪电定位系统及双线偏振雷达资料,分析研究了该地区冰雹云系发展演变及其地闪的关系。结果表明：在降雹前３０ｍｉｎ左右时,每５ｍｉｎ地闪频数陡然上升,降雹前１８ｍｉｎ,每５ｍｉｎ地闪频数平均上升为３．５,每５ｍｉｎ地闪频数的最大值一般是出现在开始降雹前１６ｍｉｎ到前６ｍｉｎ之间,在冰雹云演变的发展、成熟和消散三个阶段中负地闪数远大于正地闪数,并且起着主导作用。冰雹云中心的冰相     

地形与积云对流对重力惯性波不稳定增长的影响

利用一个带有地形的二层均质流体模式,引入参数化形式的积云对流加热反馈,研究了重力惯性波的不稳定增长及传播,得到并讨论了一些接近天气实际情况的结果。      

云微物理过程对暴雨影响的数值试验

本文利用美国科罗拉多州立大学95年完成的RAMS（Regional atmosphere Modeling system)3B版模式，通过冷、暖云两种方案，以常规报文资料为初值对1998年7月20－21日发生在湖北地区的特大暴雨过程进行了模拟分析，初步试验表明模式具有模拟此次强暴雨过程的能力，20日20时至21日20时24小时降水分别为304mm和206mm，最大雨强分别为48mm/hr和31mm/hr，降水中位于鄂东地区，与实况基本吻合。进一步分析表明聚合体粒子在此次降水中占有主要地位，冰相粒子的加入对降水有重要的增幅作用。