利用LAP-3000型风廓线雷达资料对深圳地区湍流耗散率特征的研究

利用2010年1-2月深圳LAP3000型风廓线雷达资料, 对湍流耗散率进行了估算, 针对典型晴天条件下的湍流耗散率ε、折射率结构常数C₂ⁿ、水平风速和风切变, 分析了其时空变化特征。得出如下结论: (1) 深圳地区低空大气ε的量级在10^-7~10^-1 m^-2·s^-3之间, 与理论模拟值基本一致; (2) 时间分布特征为, 2 km以下ε有很明显的日变化特征, 夜晚和上午ε较大, 下午及傍晚减少;(3) 空间分布特征表现为, ε随高度大致呈递减分布;ε量级达10^-2.5 m²·s^-3所在高度可作为深圳地区2010年1月14-15日边界层顶高度的判断依据。     

利用LAP-3000型风廓线雷达资料对深圳地区湍流耗散率特征的研究

利用2010年1-2月深圳LAP3000型风廓线雷达资料,对湍流耗散率进行了估算,针对典型晴天条件下的湍流耗散率ε、折射率结构常数C2n、水平风速和风切变,分析了其时空变化特征.得出如下结论:(1)深圳地区低空大气ε的量级在10-7 ～10-1 m2 ·s-3之间,与理论模拟值基本一致;(2)时间分布特征表现为,2 km以下ε有很明显的日变化特征,夜晚和上午ε较大,下午及傍晚减小;(3)空间分布特征表现为,ε随高度大致呈递减分布;ε量级达10-2.5 m2 ·s-3所在高度可作为深圳地区2010年1月14-15日边界层顶高度的判断依据.     

深圳LAP-3000型风廓线雷达系统及应用

介绍风廓线雷达的历史、LAP-3000型风廓线雷达的基本原理以及深圳市LAP-3000型风廓线雷达的数据存贮格式、风廓线雷达产品的显示等内容;并给出了几种典型风场在风廓线上的反映及对一次冷空气过程的分析。     

深圳LAP-3000型风廓线雷达系统及应用

介绍风廓线雷达的历史、LAP-3000型风廓线雷达的基本原理以及深圳市LAP-3000型风廓线雷达的数据存贮格式、风廓线雷达产品的显示等内容;并给出了几种典型风场在风廓线上的反映及对一次冷空气过程的分析。     

风廓线雷达组网观测新型应用研究进展

风廓线雷达具有高的时间和空间分辨率,已经被广泛应用于大气探测、环境气象以及灾害性雷暴天气监测预警等领域.但风廓线雷达组网二次开发产品缺乏,一定程度限制了其在天气气候领域的深度应用.简要介绍中国风廓线雷达网站点分布及其水平风廓线和谱宽等数据产品;阐述基于风廓线雷达观测产生的高时间分辨率边界层高度、垂直风切变、湍流强度和散...     

利用风廓线雷达资料对广州地区边界层日变化特征的分析研究

利用2010年11—12月亚运会期间设在广州五山站的车载式边界层风廓线雷达资料,对广州地区晴天条件下的边界层日变化特征进行分析。结论表明:（1） 折射率结构常数具有明显的日变化特征。夜间,受大气层结的抑制作用,湍流强度较弱,折射率结构常数的观测值约为10-17～10-18 m-2/3;白天,湍流在热力作用和动力作用的共同影响下,从底层大气向自由大气发展,观测值比夜间可增大两个量级,且在边界层顶部有较大阶跃。（2） 利用风廓线雷达谱宽资料可算出湍流耗散率,作为一种新的风廓线雷达二次产品,该参数对湍流的描述更为准确和细致。在晴天条件下,广州地区边界层顶从08时开始迅速上升,11时前后达到1 300 m左右,在日落前基本维持这个高度不变。      

两部近距离风廓线雷达资料的对比分析

在不同天气条件下,对大连市金州区固定式风廓线雷达和大连市新机场车载移动式风廓线雷达资料进行对比分析,研究结果表明:1)随着数据的可信程度越高,两组探测风速的相关性越好,标准差越小,两种风廓线雷达资料质量可信的风速数据,相关系数达到了0.92,标准差为4.31 m/s。2)质量可信的两组风速数据,绝对误差小于3 m/s的累计概率达到了92%。3)随着高度的增加,两部风廓线雷达探测的风速偏差增大,在1 km以下偏差增大的幅度较大,3 km以上增加的幅度较小。在1 km以下随着高度的增加,两组探测风速的相关系数明显的增大。4)在探测数据完整度和可信度高的情况下,在大风天气、气旋系统、强冷空气天气过程中,两部风廓线雷达的探测风速,均表现出了较高的一致性,随着高度的增加,这种一致性表现出减小的趋势,多表现在4 km以上一致性较差。     

风廓线雷达对塔克拉玛干沙漠晴天边界层的探测分析

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站2010年8和10月边界层风廓线雷达资料,分析了沙漠晴天边界层湍流、大气温度、水平风速风向以及垂直速度的发展演变特征和日变化规律。研究表明：（1）大气折射率结构常数（C_n~2）能较好地反映晴空湍流对电磁波的后向散射能力,可以详细刻画湍流发展旺盛区域的高度、强度及其演变特征;沙漠夏季白天湍流发展剧烈,旺盛区域顶部可达4000 m高度左右。（2）RASS系统对沙漠边界层大气温度的探测具有较好的可信度,其近地边界层温度符合一般的日变化规律,昼夜温差显著,白天高温维持时间长,升温过程相对滞后于近地表气温。（3）风廓线雷达对大气风场的探测结果与地面风速风向一致,沙漠晴天主要受东风和东北风控制,风速较小,平均在2.0～6.0 m·s~（-1）范围变化。（4）沙漠腹地大气垂直速度变化符合静力平衡理论,铅直方向运动很弱,一般在-1.0～1.0 m·s~（-1）范围波动。     

强降水过程风廓线雷达资料的极值特征

为提高强降水天气的短临预报水平,分析了云南大理2008—2012年汛期地面强降水发生前风廓线雷达资料的极值特征。结果表明:强降水前0~1h最大探测高度最高,强降水的强度与最大探测高度的量值和增幅呈正相关。强降水出现前1h左右,向下的垂直速度极值最大,所对应的高度最低;且向下的垂直速度极值越大,强降水的强度也越大。在强降雨发生前1h出现信噪比极值的峰值,该峰值越大,强降水的强度也越大。较强的强降水发生前3~4h,在4.0km高度附近有中尺度急流出现。     

小波变换在风廓线雷达探测大气边界层高度中的应用研究

大气边界层的高度是污染物扩散模式、气候模式、大气模式的一个重要输入参数,边界层高度的变化对数值预报中的物理过程,天气预报的诊断分析,城市污染物的监控也有相当重要的作用。然而,边界层高度的连续监测缺乏有力的手段,风廓线雷达凭借其高时间分辨率和空间分辨率,加上其能够连续探测等优点,可以成为连续监测边界层高度的有效工具。利用协方差小波变换对风廓线雷达距离订正后信噪比数据进行分析,来确定边界层的高度,并与无线探空仪确定的边界层高度进行比较,通过分析得到:(1) 协方差小波变换应用于边界层高度的确定时,尺度因子a和平移因子b的选取很关键,不同的a和b值得到的结果可能差异很大,在计算过程中要仔细选择合适的值;(2) 质量控制对正确判断边界层高度至关重要,好的质量控制方法可以起到剔除突变点的作用,使确定的边界层高度更符合实际情况;(3) 在晴空条件下,如果边界层湍流不均匀及杂波影响较大时,梯度法将不适用,它容易受到大气湍流不稳定以及其他因素引起的信噪比突变而产生较大误差,而协方差小波变换法作为梯度法的改进,能够较好地确定边界层的高度;(4) 通过质量控制,小波变换法和探空仪确定的高度很一致,两者的相关系数达到0.87。      

Estimating the turbulent energy dissipation rate in an airport environment

This note reports on the influence of aircraft wake vortices on the estimation of the turbulent energy dissipation rate using sonic anemometer measurements near the runway threshold. The wake vortex traces, which are generated at a height of about 65 m and subsequently evolve in ground effect, are clearly visible in the velocity components and temperature. The observed temperature increase of 1 K appears related to the stably stratified atmospheric surface layer. The dissipation rate is estimated from the longitudinal velocity power spectrum for a sample in a nocturnal boundary layer with and without a wake vortex signal. In both cases an inertial subrange is found. For the analyzed sample the estimated dissipation rate is a factor of ten larger compared to the undisturbed sample. Implications for operational wake avoidance systems are discussed.     

利用毫米波云雷达数据反演层云微物理参数和云内湍流耗散率

利用地基毫米波雷达进行云参数及云内湍流特性的探测和反演。根据云雷达回波的功率谱数据,反演出大气垂直运动速度和云微物理参数,得到云内湍流耗散率ε的大小和分布情况,并进一步研究和分析了云内空气垂直运动与云微物理参数、反射率因子、多普勒速度、速度谱宽变化的关系,更好地了解云的演变情况。对2016年8月8日四川稻城的一次层状云过程的探测和反演表明：1）粒子有效半径随着上升气流的增强而增大,由于碰并聚合的作用,粒子数浓度也呈现相应减小的趋势。2）云内湍流耗散率ε在云底、云顶较大,云内较小,量级在10^-8~10^-2 m²·s^-3,多普勒速度能谱验证了假设雷达探测湍涡的尺度在惯性副区的合理性。3）随着上升气流的增强,云粒子的下沉运动相应减小,速度谱宽相应增大。     

On the nature of turbulent kinetic energy in a steep and narrow Alpine valley

This contribution investigates the nature of turbulent kinetic energy (TKE) in a steep and narrow Alpine valley under fair-weather summertime conditions. The Riviera Valley in southern Switzerland was chosen for a detailed case study, in which the evaluation of aircraft data (obtained from the MAP-Riviera field campaign) is combined with the application of high-resolution (350-m horizontal grid spacing) large-eddy simulations using the numerical model ARPS. The simulations verify what has already been observed on the basis of measurements: TKE profiles scale surprisingly well if the convective velocity scale w _* is obtained from the sun-exposed eastern slope rather than from the surface directly beneath the profiles considered. ARPS is then used to evaluate the TKE-budget equation, showing that, despite sunny conditions, wind shear is the dominant production mechanism. Therefore, the surface heat flux (and thus w _*) on the eastern slope does not determine the TKE evolution directly but rather, as we believe, indirectly via the interaction of thermally-driven cross-valley and along-valley flows. Excellent correlation between w _* and the up-valley wind speed solidifies this hypothesis.     

Wind environment in the Lee of Kauai Island,Hawaii during trade wind conditions: weather setting for the Helios Mishap

On 26 June 2003 (approximately 1030 local time) the Helios ultralight aircraft broke apart off the west coast of Kauai Island, Hawaii as it was climbing out of the Kauai wind shadow. Following the aircraft mishap, a study was carried out to understand the conditions on the day of the crash and to better characterize the wind in the lee of Kauai. As part of this effort, both aircraft measurements and numerical modelling studies were carried out. Measurements and models showed the trade wind flow was enhanced around the island creating a region of wind shear surrounding the leeside calm zone. This wind shear region was found to be vertically oriented along the south side but tilted northward with height along the northern side of the calm zone. Several other factors on the day of the crash were investigated including water vapour gradients, diurnal Island heating, and gravity waves but their possible influences on the crash could not be confirmed. While the numerical model captured the general features of the Kauai leeside winds, the orientation of the calm zone was north of the observed one.     

2008年1-2月江西低温雨雪冰冻灾害分析评估

受北方较强冷空气和西南暖湿气流共同影响,2008年1月12日-2月2日,江西出现了一次有气象记录以来最严重的持续低温、雨雪、冰冻灾害性天气。对这次灾害性天气的基本气候特征及其影响进行分析评估,有利于为今后抗御类似灾害和其他气象灾害提供参考。为此,从天气气候特点、成灾原因及影响等方面进行分析评估后发现,此次灾害影响范围大,受灾人数多,损失重,1月22—27日大范围冻雨,以及1月28—29日和1月31日～2月2日两场大雪,使危害迅速加剧;灾害影响涉及社会各行各业,其中受灾最为严重的有交通、电力、通信、农业、林业等部门;影响因子以低温、冰冻（道路结冰、电线积冰）、雪压等为主,另外还有雨雪、冰雪融化等;冻雨强度大,低温、雨雪和冰冻天气范围广、持续时间长等,是此次罕见灾害的直接原因;此外,承灾体设计标准太低、应急准备不够充分等是导致灾害损失严重的重要因素。     

藏北高原地表能量和边界层结构的数值模拟

利用耦合了NCAR LSM陆面过程的中尺度模式MM5V3.7和2002年8月CAMP/Tibet加强期的观测资料,对藏北高原地区地气交换过程进行了48 h模拟研究。模式较好地模拟了该地区的山谷风环流;并将模拟的地表通量在中尺度区域上与NCEP/NCAR全球大气再分析格点资料(NNRP)获得的结果进行了比较,同时也与单站的实测值进行了比较,结果显示:模拟的地表通量与NNRP得到的结果比较吻合,同时可以得到雨季时藏北、藏东地区潜热通量大于感热通量,而高原西部感热通量大于潜热通量,这与观测试验分析结果一致;与单站试验结果比较,模拟的感热通量与实测值一致,潜热通量的模拟值和实测值有一定差别。模拟的边界层位温廓线与实测值比较,模式模拟的对流混合层和夜间残留层都与实测结果吻合,但模拟的混合层高度较实测值高。由此来看,中尺度模式MM5V3.7能够较好地模拟藏北高原的地表能量和边界层结构特征,但还需要进一步完善陆面过程和物理过程参数化方案。     

偏离度法确定济南夏季对流边界层高度研究

利用济南站边界层风廓线雷达（简称WPR）观测资料,对大气折射率结构常数（简称C_n²）确定对流边界层高度（简称CBLH）的技术难点进行了研究,通过对实测C_n²数据廓线进行求导变换突出其变量特征,提出了一种确定CBLH的方法,即e指数拟合曲线的偏离度法。结果表明：经案例分析和与实测对比,证实其判断的结果与L探空实测虚位温梯度法、湿度梯度法等的判断结果总体一致,平均值分别与后两者结果相差+10.4 m、-21.8 m,最小值差-70 m、-120 m,最大值差+50 m、+80 m,与后两者的相关系数分别达0.988、0.980。不同方法对比表明,31组样本中有7组的极大值法判断结果与偏离度法、虚位温梯度法存在较大差异,在CBLH判别时偏离度法总体优于极大值法。偏离度法能够将夏季CBLH确定结果的绝对误差降至近似WPR垂直分辨率水平。     

孟加拉湾的叶绿素a,海表温度和风速的趋势

孟加拉湾（BoB）是一个高能量活跃的地区,其短期内的动态变化将对浮游环境产生巨大影响."风泵"能够在BoB海域导致垂直的混合从而影响海表温度和叶绿素浓度.本文对2006——2016年的月平均Aqua-MODIS叶绿素a （chl-a）浓度数据和Sea WiFS月度气候态数据进行了分析,研究了叶绿素浓度的时间/季节变化和温度以及风速的关系.基于季风期间的chl-a变异与海表温度（SST）,评估了在BoB海域它们之间的关系和变化.chl-a浓度值的趋势分析表明,该区域的垂直混合非常低,冬季最高,夏季最低.冬季最大chl-a浓度值为0.50 mg/m³,并且从2月开始下降到夏季季风期间.与冬季季风相比,夏季季风期间叶绿素表现出较低的浓度.在夏季季风期间,特别是在7月和8月,由于云层密集,卫星传感器无法准确捕获chl-a浓度值.chl-a浓度和SST之间相关系数R²值为0.218 1.