陕西关中层状云降雨雷达回波特征

利用探空和雷达回波资料对层状云降雨进行了分类。对稳定性层状云和混合性层状云的各种参数进行了统计分析，得出的结论为降雨量的估算及高炮、火箭、飞机人工增雨作业提供了科学依据。     

渭南市高炮火箭人工增雨作业分析

利用渭南市2001—2004年人工增雨作业的雷达回波资料和实况资料,运用统计和对比的方法,对13次高炮、火箭人工增雨作业云系、作业时机、部位以及催化剂量的选择进行综合分析。总结出渭南市高炮、火箭人工增雨的作业技术要点:以混合云和层状云为主要目标云系,层状云作业效率最高,可达83.3%;层状云系作业部位应选在0oC层亮带以上,混合云系应选在强回波区附近;选择催化时机,层状云应在云顶高度≥6 km,回波强度≥25 dB z,混合云云顶高度≥7.5km,回波强度≥35 dB z为宜;一次过程,一个作业点炮弹以40发左右效果较好,火箭弹2~4枚为宜。     

江苏盛夏飞机人工增雨作业的雷达气象学分析

本文对盛夏季节33次飞机人工增雨作业过程作业前后的天气雷达回波资料、天气背影和地面降水资料进了分析,发现作业效果明显的云系主要是：浓积云或浓积云群;复合型层状云;积层混合云;其中最明显的是积层混合云。通过分析,提出了一套飞机对冷云部位进行人工增雨作业的具体指标和作业方式。     

多普勒天气雷达在人工影响天气中的应用

文章应用多普勒天气雷达观测的一次层状云降水的一次降雹实测资料，对多普勒天气雷达在人工影响天气作业中的应用进行介绍。     

稳定性层状云降雨量的估算研究

利用2000-2004年711雷达观测的稳定性层状云降雨回波资料，结合雨滴谱和地面雨量自记资料，使用统计方法，分析了引起稳定性层状云降雨量大小改变的因子，得出稳定性层状云降雨量大小除与雷达回波强度关系最为密切外，还和云顶高度、暖云厚度等因素有关，分析了产生误差的原因，建立了多元回归方程，为使用雷达回波对降雨量的估算提供了一种方法。     

黄河上游地区雷达测量降水与雨滴谱的对比分析

本利用1999年7月4日～7月16日期间，由青海省人影办和有关科研单位的人员在黄河上游地区开展地面人工增雨试验获取的711数字化雷达资料、雨滴谱资料和地面降水自记资料，对黄河上游地区云层降水的微物理特征和雷达定量测量降水进行了初步的分析和研究。分析研究表明：黄河上河上游地区其雨滴谱分布以多峰型为主，降水的滴谱较宽，对实施人工增雨催化作业较有利，同时拟合出黄河上游地区层状云降水的Z-I关系，可以作为雷达定量测量层状云降水的参考。     

陕西关中地区层状云降水及雷达特征分析

作为人工增雨的一项基础工作,利用陕西关中地区宝鸡等3个雷达站附近共12个气候站1998-2007年2~11月的降水及雷达实测资料,分析了该地区的层状云降水及雷达回波特征。结果表明,(1)关中地区人工增雨的适宜时段为每年的2月5日~11月15日;(2)对层状云降雨的天气形势和雷达回波进行了分类;(3)统计分析了宝鸡雷达站稳定性层状云降雨和混合性层状云降雨雷达回波的最大回波强度、回波顶高度、冷层厚度、暖层厚度、融化层厚度、融化层高度等特征;(4)春、秋季稳定性层状云及混合性层状云冷层厚度大于暖层厚度一倍以上,云层中水汽条件较好,更适合人工增雨作业。     

使用VIL选择人工增雨作业区域

本文利用长春多普勒雷达资料,分析了层状云降水整体VIL及0℃层上、下VIL的分布特点,指出VIL较雷达强度回波更适用于人工增雨作业区域的选择,0℃层上部VIL对北方人工增雨作业区域的选择更具指导意义。     

宁夏层状云降水指标分析

为更好地确定人工增雨作业的最佳(时段)方案,利用2004—2006年4—9月全区25个气象站观测到的层状云、(银川、固原)新一代天气雷达(CINRAD/CD)观测资料,结合天气形势、降水实况进行综合分析。结果表明:宁夏在"东高西低"和"西风气流"天气型下稳定性层状云降水概率为65%;中部干旱带层状云降水最大概率74%～85%;同时得出层状云降水指标,为宁夏人工增雨作业提供科学依据。     

聊城市高炮火箭人工增雨作业分析

利用聊城市2004-2006年春季人工增雨作业的雷达回波资料和实况资料,对13次高炮、火箭人工增雨作业云系、作业时机、部位以及催化剂量的选择进行综合分析。结果表明：聊城市高炮、火箭人工增雨的作业以混合云和层状云为主要目标云系,层状云作业效率最高,可达80．5％;层状云系作业部位应选在0℃层亮带以上,混合云系应选在强回波区附近;选择催化时机,层状云应在云顶高度大于或等于6km,回波强度大于或等于25dBz,混合云云顶高度大于或等于7．5km,回波强度大于或等于35dBz为宜;一次过程,一个作业点每波次炮弹以8～12发效果较好,火箭弹2～4枚为宜。     

基于天气雷达探测数据构建地理空间三维云体技术

新一代天气雷达网建设已经具有相当规模,全国近150部雷达投入业务运行,但雷达探测数据业务应用大都还是常规的二维图像分析。基于单部天气雷达探测基数据分析,以三维地理信息系统为基础平台,探索在地理空间的三维云体显示分析技术,包括雷达探测数据在地理空间处理技术;探索雷达探测数据应用等值面体和实体绘制技术等构建三维云体的可视分析方法,并应用天气雷达实际探测数据在3DGIS地理空间构建了具有三维特征结构的云体,从多个视角研究分析了天气雷达探测的云体结构。     

The First Observed Cloud Echoes and Microphysical Parameter Retrievals by China's 94-GHz Cloud Radar

By using the cloud echoes first successfully observed by China's indigenous 94-GHz SKY cloud radar, the macrostructure and microphysical properties of drizzling stratocumulus clouds in Anhui Province on 8 June2013 are analyzed, and the detection capability of this cloud radar is discussed. The results are as follows.(1) The cloud radar is able to observe the time-varying macroscopic and microphysical parameters of clouds,and it can reveal the microscopic structure and small-scale changes of clouds.(2) The velocity spectral width of cloud droplets is small, but the spectral width of the cloud containing both cloud droplets and drizzle is large. When the spectral width is more than 0.4 m s-1, the radar reflectivity factor is larger(over –10 dBZ).(3) The radar's sensitivity is comparatively higher because the minimum radar reflectivity factor is about–35 dBZ in this experiment, which exceeds the threshold for detecting the linear depolarized ratio(LDR) of stratocumulus(commonly –11 to –14 dBZ; decreases with increasing turbulence).(4) After distinguishing of cloud droplets from drizzle, cloud liquid water content and particle effective radius are retrieved. The liquid water content of drizzle is lower than that of cloud droplets at the same radar reflectivity factor.     

94/220 GHz星载雷达双波长比对非球形冰晶云参数敏感性分析

利用不同形状冰晶的散射特性,获得了非球形冰晶云的94/220 GHz测云雷达双波长比,探讨了非球形冰晶云的双波长比与云内微物理参数的关系,分析了衰减前后的星载雷达反射率因子及双波长比的垂直廓线。结果表明:（1）双波长比可以反映小到0.1 mm中值尺度的冰粒子,对粒子总数、谱的形状参数不敏感,对粒子大小、形状、云衰减较敏感。（2）雷达灵敏度一定时,星载雷达可测云厚与雷达波长、冰含水量（IWC）的垂直分布、云厚及衰减有关;没有进行衰减订正时,双波长比和衰减有关,冰含水量越大,波长越短,衰减越大,双波长比最大值与可探测云厚有关。两部雷达可探测冰含水量为0.001—0.1 g/m3、厚2 km的冰云;当云厚5 km、冰含水量垂直分布在0.001—0.2 g/m3时,云厚的94%基本可以被220 GHz云雷达探测到。（3）如果两部雷达气象方程中用水的介电因子,测量回波强度应进行介电因子的订正后再计算双波长比。      

Study of dynamics of the cumulonimbus anvil of large vertical extent

Results are presented of analysis of development of a cumulonimbus cloud anvil with the top height exceeding 18 km, as observed in Central India. The anvil development is studied using the measurements from Meteosat-5 and with the WR-100 radar. Minimum air temperature measured from the satellite at the cloud top level is −105°C. The rate of cloud top height growth is, on average, 0.5 m/s. Horizontal extent of the anvil in the steering flow direction reached 85 km, and rate of the anvil propagation in horizontal direction was equal to 32.4 km/h. The anvil area, after the satellite data, reached 3675 km². After the radar data, horizontal extent of the anvil reached 50 km, maximum area being 600 km². Analysis of discrepancies between the satellite and radar measurements of the anvil area shows that a significant part of the anvil cannot be detected by the WR-100 radar because its potential is not enough high; the satellite measurement data improve significantly quality of information on the Cb characteristics.     

毫米波雷达云回波的自动分类技术研究

毫米波雷达在云探测方面比厘米波天气雷达和激光雷达具有显著优势,可获得更多的云粒子信息,是研究云特性的主要遥感探测设备。为了开展对毫米波雷达探测的云回波进行自动分类的研究,利用161次云回波的个例数据,统计得到了卷云、高层云、高积云、层云、层积云和积云6类云型的特征量和其他参量的数值范围,利用分级的多参数阈值判别方法,达到了自动分类的目标,通过与人工分类的初步验证,两种分类结果的一致性达到84%,其中,层云和积云的识别一致较低的原因在于样本数据有限,仅有6次层云和8次积云的个例样本数据。通过更多样本的处理,提取的特征参量更可靠,自动分类的准确率会得到提高,以便将基于毫米波雷达的云分类技术应用于将来的云观测自动化业务。      

Ice crystal shape effects on solar radiative properties of Arctic mixed-phase clouds—Dependence on microphysical properties

Based on 1-year cloud measurements with radar and microwave radiometer broadband solar radiative transfer simulations were performed to quantify the impact of different ice crystal shapes of Arctic mixed-phase clouds on their radiative properties (reflectance, transmittance and absorptance). The ice crystal shape effects were investigated as a function of microphysical cloud properties (ice volume fraction f_i, ice and liquid water content IWC and LWC, mean particle diameter D_m^I and D_m^W of ice/water particle number size distributions, NSDs).The required NSDs were statistically derived from radar data. The NSD was composed of a liquid and a solid mode defined by LWC, D_m^W (water mode) and IWC, D_m^I (ice mode). It was found that the ratio of D_m^I and D_m^W determines the magnitude of the shape effect. For mixed-phase clouds with D_m^I ≤ 27 μm a significant shape effect was obtained. The shape effect was almost insensitive with regard to the solar zenith angle, but highly sensitive to the ice volume fraction of the mixed-phase cloud. For mixed-phase clouds containing small ice crystals (D_m^I ≤ 27 μm) and high ice volume fractions (f_i > 0.5) crystal shape is crucial. The largest shape effects were observed assuming aggregates and columns. If the IWC was conserved the shape effect reaches values up to 0.23 in cloud reflectance and transmittance. If the ice mode NSD was kept constant only a small shape effect was quantified (≤ 0.04).     

Complex study of characteristics of a Cb cloud developing over the arabian peninsula under conditions of high dew point deficit in the atmosphere. Part 2. Analysis of the meteosat data

Development of a long-living Cb cloud in the desert part of Saudi Arabia on April 10, 2008 is analyzed. Continuous satellite and radar observations of the cloud are carried out during five hours. Numerical modeling of the cloud is performed using a nonstationary 1.5-dimensional model. Data on the Cb cloud and its anvil development dynamics are obtained. It is shown that the anvil characteristics differ significantly in the zone of its formation directly over the cloud and when moving away from it. It is pointed out that the radar underestimates the anvil sizes. Estimation of precipitation rate from the cloud under study by means of satellite and radar measurements is compared against the results of numerical modeling. It is found that precipitation rate could reach 100 mm/h. The radar estimates of the precipitation rate are significantly overstated, which is, in this case, due to presence of large hail particles.     

毫米波云雷达功率谱密度数据的检验和 在弱降水滴谱反演中的应用研究

本文首先利用数值模拟的方法,分析了利用毫米波云雷达功率谱密度反演雨滴谱时,降水粒子米散射效应、空气湍流、空气上升速度等对雨滴谱和液态水含量等参数反演的影响;建立了功率谱密度处理及其直接反演雨滴谱、液态水含量、降水强度和空气上升速度的方法;并利用2012年7月在云南腾冲观测的二次弱降水数据,采用毫米波雷达和Ku波段微降水雷达观测的回波强度、径向速度垂直廓线以及780 m高度上的功率谱密度对比的方法,以及毫米波云雷达观测的780 m高度上功率谱密度、回波强度与地面雨滴谱计算得到的这些量的对比方法,分析了毫米波雷达数据的可靠性;并将780 m高度上毫米波雷达反演的雨滴谱与地面雨滴谱数据进行了对比,分析了毫米波雷达反演的雨滴谱的准确性;分析了毫米波雷达回波强度偏弱的原因,讨论了该高度以下降水对毫米波雷达衰减的影响。结果表明:空气湍流对弱降水微物理参数反演影响不大,而空气上升速度和米散射效应均对反演结果有一定影响;毫米波雷达观测到的径向速度和功率谱密度与微降水雷达比较一致,回波强度的垂直廓线的形状与微降水雷达也比较一致,但毫米波雷达观测的回波强度偏弱;与雨滴谱计算值相比,毫米波雷达观测的低层的回波强度也偏弱,天线上的积水是造成毫米波雷达回波强度变弱的主要原因。毫米波雷达观测的低层的功率谱密度与地面雨滴谱观测的数据形状比较一致,但有一定的位移。毫米波雷达反演的雨滴谱与地面观测的谱型和粒子大小也比较一致。这些结果初步验证了毫米波雷达观测的功率谱密度及其反演方法的可靠性。     

Ka波段固态发射机体制云雷达和激光云高仪探测青藏高原夏季云底能力和效果对比分析

激光云高仪和云雷达是探测云底的两种设备,但其探测能力和探测结果有一定的差异,对比分析两种设备的测云效果有助于正确认识它们的探测优势,推进我国云雷达在云探测中的应用。本文提出了基于云雷达数据的云底和云顶高度分析方法,利用2014年夏季第三次青藏高原大气科学试验云雷达、激光雷达和激光云高仪数据,统计了三种设备探测青藏高原低云、中云和高云的云底高度偏差、探测率,分析了激光云高仪探测云底偏高的原因,根据探测结果提出了固态发射机体制雷达探测青藏高原低云的优化观测模式,模拟分析了探测效果。结果表明:（1）云雷达对高云的探测能力要明显优于激光云高仪,但其对低云的探测能力有待改进,激光云高仪探测云底下部的边界层内的云雷达回波信号可能是非云降水回波;低层云的遮挡作用明显降低了激光云高仪对多层云的观测能力;与激光云高仪相比,云雷达仍然会漏掉一些高云和中云。（2）激光云高仪探测的中云和高云的云底很多在云雷达回波内部,云雷达和激光云高仪观测的云底的时空对应关系比较差。（3）增大激光发射功率和优化固态发射机体制云雷达观测模式可提高云的观测能力,微波和激光雷达数据融合可全面了解不同类型云的宏观特征。这一工作为云雷达和激光雷达数据的应用,评估激光云高仪和云雷达探测青藏高原云的能力,讨论设计优化的云观测方案,为推进我国云观测技术的发展提供了重要参考依据。     

W波段和Ka波段云雷达探测回波对比分析

通过分析W波段和Ka波段云雷达同时探测回波的差异,验证了W波段云雷达初样机的探测性能。结果表明：1）W波段云雷达初样机工作稳定,两个波段雷达都可以探测云层、云的边界、云厚等宏观参数,也可以反映出云的精细结构及云内微物理参数的变化,回波强、速度小、谱宽大的冰晶云含有上升气流及较多过冷水。2）增强模式的W波段云雷达在近地面探测雾、霾的能力比Ka波段云雷达强;两部云雷达对云层较薄的云探测能力基本相当,对多层云、云层较厚、含水量较多的云及降水的探测,由于强衰减的作用,W波段雷达所测云厚度小、云顶低、回波强度小,并且非瑞利散射也会造成W波段雷达的回波强度降低。