一次降雹过程的雹块微物理分析

一、引言人们对冰雹的认识是从研究降落到地面的雹块开始的.通过分析雹块的大小和形状,得到雹块的外观特征;通过分析雹块的内部结构,获得雹块的一些微物理特性.雹块的外观特征和微物理特性在一定程度上反映了雹块在雹云中的生长过程,因此,冰雹微物理     

圆锥形冰雹下落末速度的实验研究

冰雹下落末速度是冰雹物理学的一个重要的运动学参数。我国新疆地区降雹中以圆锥形雹块最多,但对圆锥形冰雹自由下落末速度的研究却不多见。本文用实验方法测量了圆锥形雹块模型的下落末速度,并推导了用几何特征量表示的圆锥形冰雹下落末速度公式。实验和理论研究结果表明,圆锥形冰雹下落末速度与圆球形冰雹不同,它不是冰雹质量或大小的单一函数,而是其质量和形状参量(如锥角、底面曲率等)的函数。     

旬邑冰雹云的数值模拟及累积带特征

在中国科学院大气物理研究所三维完全弹性冰雹云模式的基础上,把雨滴冻结过程作了进一步改进,增加了雨滴冻结成霰的过程.并利用改进后的模式模拟了陕西省旬邑县1999年7月17日的冰雹云个例,发现该例雹云中冰雹胚胎主要是冻滴,在雹云发展的初期阶段雹云中存在过冷雨水累积带,并且该处是雹胚产生的主要区域,雹块的增长主要通过雹与云水的碰并过程增长.对旬邑县1997～1999年14例冰雹云过程的模拟结果表明,旬邑冰雹云中冰雹胚胎以冻滴为主,绝大多数冰雹云都存在过冷雨水累积带,累积带维持时间约6 min,厚度4 km左右.     

青藏高原东部冰雹形成机理的数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所发展和改进的三维冰雹云模式,对青藏高原东部甘肃省玛曲县的一例冰雹云过程进行了模拟研究。结果表明:玛曲冰雹云中冰雹胚胎以霰胚为主;在地面降水中,固态降水占降水总量的46%,而霰占固态降水的65%,霰主要靠撞冻雨水和云水增长;雹云中存在较弱的过冷雨水累积带,累积带的维持时间也很短,累积带中的过冷雨水有利于雹块的增长,但不起主要作用;雹块的增长主要是通过雹撞冻云水,其次是撞冻雨水增长。     

青海东部一次强冰雹的微结构及生长机制研究

2004年8月18日青海省东北部大通、互助出现一次强降雹过程,利用多普勒雷达观测资料分析了冰雹云生长过程并利用现场观测的雹谱和收集的雹块进行了冰晶、气泡结构和同位素研究分析。结果表明:雹谱呈双峰型,雹块呈锥状,少数为椭圆体。冰雹切片中,雹胚以霰为主;雹块按生长方式分为四层,中间两层冰晶最长、厚度较大,表明这两个层次是这次降雹雹块的主要生长区,其生长高度较低、温度较高,生长厚度较大。锥形雹块的气泡以径向纹理为主,近似于椭圆形的雹块中的气泡以纬向纹理为主。雹块中的气泡浓度分布皆呈单峰型,气泡谱宽不超过100μm。雹块透明、不透明层气泡浓度不完全一致,有所起伏。对各层氘同位素的测量结果表明,雹块生长温度相应在-10.0~-24.0℃,生长高度相应在4.5~9.0 km(海拔高度),雹块在相对湿融的气层中,上、下翻滚增长,与冰晶分析的结果基本一致。     

由晶体大小和气泡含量分析雹块生长的垂直轨迹

本文介绍了在六盘山区地面采集的六个雹块(直径2.6—5.9cm)的薄切片结构照片,并用Macklin方案计算得它们的垂直生长轨迹。六个雹块的雹胚(直径3—6mm)生长历时平均为165秒,冻滴胚的生成高度比霰胚的约低1200米。六个雹块由零生长至平均直径3cm的历时为1073秒,其中最大雹块由零生长至直径5.9cm的总历时为2302秒。六个雹块生长的海拔高度在5700—8440米间,相应的温度为-9.2℃—24.2℃。文中也讨论了Macklin方案的可信程度和一些不足之处。     

青海东部一次强冰雹的微结构及生长机制研究

2004年8月18日,青海省东北部大通、互助出现一次强降雹过程,利用多普勒雷达观测资料分析了冰雹云生长过程;利用现场观测的雹谱和收集的雹块,进行冰晶、气泡结构和同位素研究分析,结果表明:雹谱呈双峰型,雹块呈锥状,少数为椭圆体。冰雹切片中,雹胚以霰为主;雹块按生长方式分为四层,中间两层冰晶最长、厚度较大,表明这两个层次是这次降雹雹块的主要生长区,其生长高度较低、温度较高,生长厚度较大。锥形雹块的气泡以径向纹理为主;近似于椭圆形的雹块中的气泡以纬向纹理为主。雹块中的气泡浓度分布皆呈单峰型,气泡谱宽不超过100μm。雹块透明、不透明层气泡浓度不完全一致,有所起伏。对各层氘同位素的测量结果表明,雹块生长温度相应在-10.0--24.0℃,生长高度相应在4.5-9.0km(海拔高度),雹块在相对湿融的气层中,上、下翻滚增长,与冰晶分析的结果基本一致。     

三维冰雹云催化数值模式

为了研究冰雹形成机制、催化防雹机制和通过数值试验获得冰雹云优化催化技术,在以前工作的基础上,发展了一个３维弹性冰雹云催化数值模式。模式考虑了冰雹云中详细的微物理过程,各种粒子采用双变参数谱,将云中水物质分成水汽、云水、雨水、冰晶、雪、霰、冻滴和雹８类,可以预报粒子的比浓度和比含量,尤其可以计算以霰或冻滴为胚胎的雹块的数量,非常适合研究冰雹的形成机制。此外,建立了催化剂ＡｇＩ的守恒方程,考虑了人工冰核的凝华核化及与云、雨滴接触的冻结核化过程,并用地面降雹动能通量检验催化防雹效果,因此,也可以研究催化防雹机制和对雹云的催化技术。     

雹块微物理和雹云单体关系的初步探讨

雹块微结构中包含着有关雹块在云内生长情况和雹云本身的某些信息。它们之间的关系有些已被认识,更多的还没有被人们所认识。 为揭示雹块微物理和雹云单体的相互关系,1982年夏天我们在新疆昭苏地区开展了雹块微结构和雹云宏观特征的配合探测,取得了一定数量资料。本文根据同年7月4个降雹日(7日、13日、16日、19日)的雷达回波和500多个冰雹切片资料,着重分析了冰雹的胚胎类型,提出了比较细微的雹胚分类标准;并在这个基础上,研究了雹胚类型统计特征和雹云单体的关系,发现复合单体和弱单体的雹胚类型分布有着较明显的差别。     

圆锥形雹块微结构的分析研究

冰雹微结构的研究是冰雹微物理研究的基础,它对成雹机制的研究、冰雹数值模拟以及人工抑制冰雹等都具有一定的价值。利斯特(List)、麦克林(Macklin)、雷伊(Rye)、列维(Levi)等对冰雹的晶体和气泡结构进行了许多实验研究。徐家骝、施文全、李子华等对我国雹块的微结构也作过许多分析。但以上工作多研究球形雹块,对圆锥形雹块的系统分析工作尚不多见。     

Estimation of the error of lidar determination of the transparency of low-turbidity atmosphere

Considered is the method of determination of atmospheric turbidity using weak lidar signals when the problem is mathematically incorrect due to the presence of the background noise. An accuracy of the method can be increased by means of using the procedure of effective averaging and linear approximation of the transmission in the case of the low attenuation coefficient.     

Elements of theory of avalanche-like motion of a mudflow with hyperconcentration of debris

A criterion ratio is proposed which allows to estimate the possibility of origination of avalanche-like motion of a mudflow with hyperconcentration of debris in a certain mudflow-bearing watercourse.     

陕西冬季一次大雾天气生消机制的数值模拟

利用非静力平衡中尺度模式WRF、NCEP 1°×1°再分析资料及常规观测资料,对2005年12月30～31日发生在陕西的大雾天气过程进行了数值模拟,分析了大雾天气过程形成的主要原因及雾的生消机制。结果表明,WRF模式能较好地模拟出雾的水平分布特征、强度和生消过程,反映出实际雾的生消变化规律。适当提高模式水平分辨率能较明显地改进模拟效果。这次大雾为平流辐射雾,长波辐射冷却是大雾形成和发展的主要原因。逆温层的发展、维持和近地面层较高的相对湿度对雾的产生和发展起着重要作用。近地面层有弱的水汽辐合是大雾发展和维持的主要原因之一。大雾形成和发展阶段,900 hPa以下的辐合上升运动和900 hPa以上的辐散下沉运动有利于在上升和下沉运动区的界面层中形成逆温层,逆温层的形成有利于低层水汽的积累。随着高空转为辐合上升运动,900 hPa以下为辐散下沉运动,接着日出后,太阳短波辐射增温等的共同作用,使逆温减弱直至被破坏。中高云的存在影响了近地面层逆温的形成和加强,推迟了雾的形成和消散。暖平流的输入有利于逆温层的形成发展。     

2005年夏季中国东部气候异常分析--中国科学院大气物理研究所短期气候预测检验

简要比较了中国科学院大气物理研究所对2005年夏季中国降水跨季度预测与实况的异同,并对2005年夏季我国主要雨带及降水偏少区的形成与东亚热带、副热带以及中高纬度大气环流系统的配置进行了分析。对2005年夏季西太平洋副高的异常活动预测不好,这是造成跨季度降水预测有失误之处的主要原因之一。2005年夏季在亚洲对流层中高层,沿着副热带急流轴准静止Rossby波有几次能量传播过程,西太平洋副高的北抬与西伸与副热带急流中Rossby波的活动强度有一定的对应关系,因而产生了亚洲不同地区高影响性的灾害性天气。     

Dynamic model of accumulation of total biomass of agricultural crops

Issues concerning the growth and biological time of agricultural crops are under consideration. A closed system of equations is derived for calculating total dry biomass and biological time of plants. The model parameters are given, and the model is verified based on the experimental data of observations of the sunflower in the southern conditions of the Ukraine.     

T106数值预报产品在赣南温度预报中的释用

利用1995年7～9月、1996年7～8月24～144h、1000～500hPa的T106格点资料与赣南17个县（市）的最高、最低、平均温度作相关分析;用逐步回归方法建立了分县逐日滚动预报方程。并用1996年9月份T106格点资料对方法进行检验,同时对预报方法及T106产品在温度预报中的释用能力作了初步分析。     

测量NO气体吸收截面的方法

差分吸收光谱技术(DOAS)已经被广泛用于各种污染气体浓度的测量,其中影响其测量精度的主要因素就是气体吸收截面的测量.利用Lambert Beer 吸收定律以及自主设计的测量装置对大气的主要污染气体NO的吸收截面进行了测量,并采用多项式拟合的方法提高了测量的精度,根据所测得的吸收截面反演了NO气体的浓度值,取得了良好的效果.     

An analysis of the causes of meandering tracks of typhoons

Criteria of the free meandering tracks of typhoons are derived from the general solutions of typhoon motion equations. It is suggested that the meandering motion of a typhoon is caused by the combination of the internal force, the initial speed of the typhoon and the average pressure gradient force of the typhoon volume affected by the environmental pressure field. It is also revealed that under specified circumstances, the meandering may be caused only by the typhoon’s internal force. Finally two examples of fitting calculation are given for illustration.     

疏勒河上游流域多年冻土区辐射变化分析

利用2008年7月-2010年10月祁连山区西段疏勒河上游流域多年冻土区苏里梯度观测系统的辐射数据,分析了该区域的辐射变化特征.结果表明,向下短波辐射、向下和向上长波辐射、净辐射月总量季节性变化明显,冬、春季较小,夏、秋季较大;向上短波辐射月总量的季节变化不明显.日平均向下短波辐射、向下和向上长波辐射有明显的季节变化,1月或12月达到最小值,6月或7月达到峰值;1-3月和12月日平均向上短波辐射振幅变化较小,而4月和10月则变化较大.净辐射日变化冬、春季较小,且振幅也较小,夏、秋季较大,且振幅也较大;辐射四分量的日变化都呈单峰型.生长季节的地表反照率较小,非生长季较大;每年10月地表反照率的日平均变化起伏较大,日变化基本呈“U”形,早晚高、中午低.     

球载式下投国产北斗探空仪测风性能评估

基于球载式下投北斗探空仪测风观测试验,建立了针对下投式的测风试验评估方法.试验结果表明上升段北斗测风的准确度接近RS92探空仪的探测准确度要求,两者一致性较好;下降段RS92测风误差基本上与上升段的属于同一量级水平,下降初期测风数据在使用时需要做预处理或者有效控制;下降段BD探空仪测风误差与下降段RS92的基本相当,除了球炸初期外,基本上接近WMO的测量要求,此外初期的急速下降对导航定位测风提出了更高的技术要求.整体而言,球载式下投探空观测在时间上可以实现对原有的1次探空进行加密,在空间上可以增加1个区域的探测,并为对现有探空站网分布进行合理优化提供依据,具有良好的应用前景.