朝霞堡状云晚霞浓积云与雷雨的关系

本文以实践经验为依据．同观测到的地方性云类与天气的关系联系起来，然后用天气学、气象学的基础知识，论述地方性云类出现特征与天气变化之规律以及如何制作、运用和在运用中应注意考虑的几个问题．对于制作单站和区域性天气预报有一定的参考意义。     

堡状层积云（高积云）与雷雨天气

堡状层积云（高积云）与雷雨天气韩东喜（滨州地区气象局．２５６６１２）堡状层积（高积）云（以下简称堡状云），是“个体呈条状的，垂直发展的积云形的云块，它们并列在一线上，有一共同的底边，顶部凸起明显，远处看去很像城堡”。堡状云是由于对流运动占主导地位，突...     

堡状云的出现规律及其与降水的关系

一、前 言 云既是天气变化的产物,又能在一定程度上预示着未来天气的变化。尤其是一些指示性云,对未来天气的指示意义更为显著。我们分析了本站25年(1957—1981年)云的定时观测资料及1980—1981年对堡状云(包括堡状高积云和堡状层积云)连续观测(定时和非定时)资料结果表明,堡状云出现的时间不同,对本地区降雨天气的指示意义也不同。     

Evening and Morning Transition of Katabatic Flows

An experimental investigation of the evening and morning transition phases of katabatic slope flows has been conducted to identify the mechanisms for their development and destruction over an isolated slope. The momentum and energy equations of the flow have been used to describe these mechanisms for the particular topographic features of the studied slope, and to outline the differences from the dynamics of well-developed simple slope flows. In the lowest portion of the slope, frontal characteristics have been identified in early evening periods when the local pre-existing near-surface thermal structure does not impose a katabatic acceleration. The frontal shape is determined by the near-surface thermal stability and ambient wind. The flow initiation is distinctly different when it is linked to the local surface cooling, in which case it develops gradually and produces a slight local warming.The erosion of the katabatic layer at mid-slope precedes that at the foot and is closely linked to dilution of the local surface inversion. The flow erosion at the foot is often delayed, as the warming of air proceeds uniformly at all heights near the ground, so maintaining the inversion due to warming produced by mixing and advective processes linked to the upslope flow development. The latter initiates first at mid-slope and then at the foot, where for a non-negligible time period it flows over the persistent katabatic flow. The prerequisite for the development of this structure is the maintenance of a shallow inversion in the first 2–3 m above the ground surface.The morning dilution of the katabatic flow is apparently different from common experience over simple slopes and may be attributed to the steep upper portion of the slope in association with its easterly orientation, which results in strong non-uniformity of the solar heating along the slope.     

夏季雷暴云雷达回波特征分析

根据南昌713雷达2000年6－7月取获的雷暴云回波资料，结合雷电灾害实况，对夏季雷暴云回波特征、天气形势及大气稳定度进行初步分析。结果表明，强雷暴云回波特征为：最大顶高达17－18km，最大强度达55dBz；大多数强雷暴云回波的强度为40－45dBz，主要产生在水平尺度大于30km的雷暴团和雷暴短带上，强雷电与强降水、雷雨大风、冰雹等强对流天气一样，与地形有关，而且均来自强烈发展的雷暴。     

关于积云增雨和实施方案的探讨

在综合雷雨云式的积云降水特点和归纳观测及理论结果的基础上,用数值模拟研究了阵雨形成机制,发现雷雨云式的积云结构类似于雹云,也存在着水平风“零域”和成雨“穴道”,大粒子群向这里集中并累积,然后再下泻成阵雨。据此提出了积云人工增雨的动力学根据和设计实施方案的要领,并给出了积云人工增雨作业部位、时机的概念模型。     

东亚夏季风活动与不同类型云的相关性研究

利用1998~2007年候平均卫星-台站融合降水资料以及ISCCP (International Satellite Cloud Climatology Project) D1云资料,分别定义了标准降水指数和两类云指数。降水指数大值区的移动能很好的表征东亚夏季风活动,两类云指数能分别反映某个区域深对流云(DC)、高积云(Ac)和积云(Cu)云量的集中变化特征。根据不同地区降水集中时段以及降水量等气候特征,结合中国气候区划(温度带及干湿区)及不同地域的地形特征,把中国大陆受东亚夏季风影响的地区划分为五个子区域。利用ISCCP D1云气候资料和降水资料,在候时间尺度上通过分析降水与不同云类、标准降水指数与两类云指数的相关性研究了东亚夏季风活动与不同类型云的对应关系。研究表明:ISCCP定义的深对流云(DC)、卷层云(Cs)与降水量在五个区显著正相关,表明东亚夏季风活动伴随有大量的对流云及云砧出现;高积云(Ac)、积云(Cu)的总云量与降水量在五个区显著负相关,表明夏季风活动增强时,Ac和Cu云量减少;层云(St)和层积云(Sc)与降水量在南方和北方分别呈显著的负相关和正相关,说明季风活动在南方伴随着对流云的显著增加,在北方则使层状云和对流云均有所增加;高层云(As)、卷云(Ci)和雨层云(Ns)与季风活动没有显著的相关性。     

乌鲁木齐国际机场对流云和雷暴天气分析

利用逐时实测资料和历史天气图资料,对１９８６￣１９９５年乌鲁木齐国际机志的对流云和雷暴天气的气候特征进行了统计分析,给出了机场对流云、雷暴天气的年变化、日变化特征和天气形势,为机场对流云和暴天气的预报提供了气候依据。     

单块积云对环境大气能量的转换和输送

本文建立了一个二维弹性积云数值模式,利用西太平洋考察的平均探空资料,采用能量学方法,讨论单块积云对环境大气能量的转换和传输,为积云参数化提供依据。 文中计算了积云发展演变过程中各种形式的能量的变化。结果表明在云演变过程中释放的凝结潜热是积云发展的主要能量来源,但积云对大尺度的反馈主要不是凝结潜热直接加热大气,而是通过对流及蒸发等过程使积云对流影响的整个区域内大气位势不稳定减小,而离云较远的地区层结变得更不稳定。     

积云对二氧化硫和硫酸盐气溶胶作用的研究

利用一个冰雹云模式与云化学模式耦合而成的二维积云化学模式,研究对流云的输送、微物理转化、云内化学过程、湿清除对SO2及硫酸盐气溶胶的作用。云化学模式的结果表明,由于SO2在向上输送的过程中可溶解于云水和雨水中,从而阻止了SO2向上部的转移,因此对气相SO2来说,云的输送是一个相当无效的过程,而液相清除起主要作用。硫酸盐气溶胶的收支分析表明,降水清除了1.67 mol的SO2-4,占气溶胶总量的64%,其中液态降水清除了0.72 mol,固态降水清除了0.95 mol,说明了冰相过程在硫沉降中的重要性。     

积云对流和云物理过程调整对气候模拟的影响

本文利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 (LASG/IAP) 的大气环流谱模式SAMIL, 结合观测与政府间气候变化专门委员会第四次评估报告 (IPCC AR4) 大气模式集合平均结果, 以大气辐射通量为例, 诊断分析了物理过程调整前后模式对气候模拟的影响。旧版本SAMIL对大气辐射通量的模拟存在较大偏差, 经过大气辐射过程、 积云对流和诊断云等物理过程的调整后, 新版本SAMIL模拟的全球辐射通量的年平均结果与观测的偏差大幅减小, 其中大气顶能量收支的年变化及其平均值与观测更为接近。在积云对流方案调整基础上, 通过对诊断云物理方案的进一步调整, 新版本SAMIL对云物理量模拟更为合理, 在赤道辐合带等区域, 在很大程度上克服了单一积云对流物理过程调整引起的云宏观和微观属性不匹配问题, 能模拟出夏季气候平均辐射通量的全球分布特征, 尤其在东亚区域有较好的模拟能力。研究还表明, 在热带和副热带对流活跃区域, 当前SAMIL中积云对流过程偏差对辐射通量的模拟偏差有很大影响, 而模式中较为简单的诊断云方案也会将云宏观物理量模拟偏差带入云微观量模拟中, 也是主要偏差源之一。本文结果表明, 要继续提高SAMIL的模拟性能, 急需更新云物理参数化方案以改进云辐射过程的模拟, 同时也需要有针对性的研究积云对流和云物理过程之间相互作用, 并作进一步协同调整。     

Relationships between Cloud Droplet Spectral Relative Dispersion and Entrainment Rate and Their Impacting Factors

Cloud microphysical properties are significantly affected by entrainment and mixing processes. However, it is unclear how the entrainment rate affects the relative dispersion of cloud droplet size distribution. Previously, the relationship between relative dispersion and entrainment rate was found to be positive or negative. To reconcile the contrasting relationships, the Explicit Mixing Parcel Model is used to determine the underlying mechanisms. When evaporation is dominated by small droplets, and the entrained environmental air is further saturated during mixing, the relationship is negative. However, when the evaporation of big droplets is dominant, the relationship is positive. Whether or not the cloud condensation nuclei are considered in the entrained environmental air is a key factor as condensation on the entrained condensation nuclei is the main source of small droplets. However, if cloud condensation nuclei are not entrained, the relationship is positive. If cloud condensation nuclei are entrained, the relationship is dependent on many other factors. High values of vertical velocity, relative humidity of environmental air, and liquid water content, and low values of droplet number concentration, are more likely to cause the negative relationship since new saturation is easier to achieve by evaporation of small droplets. Further, the signs of the relationship are not strongly affected by the turbulence dissipation rate, but the higher dissipation rate causes the positive relationship to be more significant for a larger entrainment rate. A conceptual model is proposed to reconcile the contrasting relationships. This work enhances the understanding of relative dispersion and lays a foundation for the quantification of entrainment-mixing mechanisms.     

高云与高层垂直速度关系的个例研究II·动力学分析

观测表明,高云的夏季块状分布和冬季带状分布,与低层赤道辐合带的夏季与冬季的形状十分相似;并且卷云和卷层云可以独立于深对流单独存在。作者对这两个观测分析结果进行动力学分析,结论如下:1)由于印度洋北面是青藏高原与亚洲大陆,夏季不能在北面副热带地区形成反气旋,从而印度洋赤道北面为西南气流,导致了赤道辐合带在该地区断裂并且相应的深对流在亚洲季风区的块状分布。2)利用斜压超长波理论,将Rodwell等的亚洲季风单向模型(即非绝热加热导致季风形成)作了修改,扩展为双向闭合模型。印度洋跨赤道偏南风产生大范围水汽辐合,其与地形的共同作用,产生了降水云系的高层加热,由于Sverdrup涡度平衡关系,导致了低层的偏南风而形成了一个相互作用的闭合过程,从而表明了亚洲夏季风是准定常的。3)通过详细分析涡度方程,证明除了恰好在赤道上之外,赤道辐合带上的水平辐合均会产生涡,并且这些涡由点涡(涡度的奇异部分)与各种尺度的涡(涡度的正则部分)组成。正涡度对应于云区,负涡度对应于晴空区,与赤道辐合带(ITCZ)的观测结果一致。4)由于辐合和切变产生涡,得到赤道辐合带和深对流的带状准定常维持的动力机制,即:由于赤道辐合带的辐合,其南北风辐合与东西风切变将产生涡,其与水汽的共同作用产生了深对流的上升降水云系,而降水云系的潜热诱导上升,进一步加强了水平辐合,从而表明了赤道辐合带的带状准定常维持的中介是不同尺度的涡。5)卷云和卷层云可以独立于深对流的原因是热带卷云和卷层云与流场是可以互相激发的,深对流不是其唯一的源。