Passive dew collection in a grassland area, The Netherlands

Passive dew collection experiments were initiated in late 2003 in the centre of The Netherlands within a grassland area. A specially designed 1 m² insulated planar dew collector, set at a 30° angle from horizontal, was covered with a thin (0.39 mm) polyethylene foil and subsequently replaced with 4 mm polyvinyl chloride. A second dew collector, in the shape of an inverted pyramid, was constructed to reduce the view angle to only the nighttime sky. A simple surface energy-budget model and an aerodynamic model were used to simulate the dew collected by both collectors. The planar collector collected about 90% of the dew at the grass cover while the pyramid collector collected about 1.20% of the grass cover. The aerodynamic model was able to predict the amount of collector data to within 50% for the planar collector and 60% for the inverted pyramid collector. The pyramid collector design was able to collect about 20% more dew than the inclined planar collector.     

基于不同雪深的地面温度、雪（草）面温度与气温的关系

以新疆塔城基准站自动气象站2006年11月—2010年3月积雪深度≥0cm的451天为样本,对0cm地面温度、雪面（草面）温度、气温及云量、日照时数、雪深进行统计分析,找出不同积雪深度下地面温度、雪（草）面温度与气温的关系,结果显示：雪（草）面温度在积雪期,变化趋势与气温一致,受云量及日照时数影响明显,平均雪温低于平均气温;地温随雪深变化有20cm和50cm两个分界点,雪深≤20cm时,地温受雪深、气温影响较大,变化趋势与气温基本一致,地温高于气温,雪层较薄时,受云量和日照影响较明显。雪深超过20cm时,地温变幅趋向定值,地温变化仅受长时间温度变化影响,且不低于-5℃;雪深超过50cm时,地温趋于定值（-1℃）。     

一次雨夹雪转暴雪天气过程的微物理模拟研究

利用非静力平衡中尺度数值模式MM5,在四重嵌套网格区域内采用Reisner霰方案,对2009年2月12—13日辽宁雨夹雪转暴雪天气过程进行数值模拟,并对云内微物理过程特别是对雨水、雪和霰的源项进行分析。结果表明：雨水与雪碰并和雨水与云水碰并是产生雨水的主要微物理过程,并且雨水的增长主要分布在700hPa以下。300hPa—200hPa之间雪的凝华增长、冰晶向雪的自动转化和900hPa以下雨水与雪碰并成雪是雪增长主要的物理过程。冰晶向雪的自动转化对降雪的增长和长时间维持起到了重要作用。列出了此次天气过程降水云系的三层云结构及微物理过程模型。     

The role of dew in the water and heat balance of bare loess soil in the Negev Desert: quantifying the actual dew deposition on the soil surface

During nighttime, latent heat fluxes to or from the soil surface are usually very small and the absolute amounts of dew deposition are accordingly very small. The detection of such small fluxes poses serious measurement difficulties. Various methods for measuring dew have been described in the literature and most of them rely on the use of artificial condensing plates with physical properties that are very different from those of soil surfaces. A system that detects the actual dew deposition on the soil surface under natural conditions would be advantageous and microlysimeters (MLs) appear to be the obvious answer. The objectives of this work were to test the adequacy of microlysimeters to estimate condensation amounts, and to compare these amounts with those measured by a Hiltner dew balance in order to validate the long term data collected using the latter. The research was carried out at the Wadi Mashash Experimental Farm in the Northern Negev, Israel, during two measurement periods. A micro-meteorological station was installed in the field next to a modified Hiltner balance. A microlysimeter with an undisturbed soil sample was placed nearby. During the first period, the depth of the microlysimeter was 15 cm while at the second period it was 55 cm. The results show that for measuring dew, the minimum depth of a microlysimeter should exceed the depth at which the diurnal temperature is constant, which for a dry loess soil in the Negev Desert is 50 cm.     

14时探空在改进北京地区对流天气潜势预报中的作用

利用武汉观象台2010年6—7月及2013年6月的加密探空资料,采用两种不同方法与同期同址的MP-3000A型地基微波辐射计资料进行对比分析,讨论了地基微波辐射计探测精度的变化特征。微波辐射计与探空平均廓线对比结果表明,微波辐射计对温度及水汽密度探测精度较高,降水对微波辐射计探测有一定影响。通过对比不同时次的探空与微波辐射计探测资料发现,无降水时,微波辐射计探测的温度及相对湿度在14:00的系统误差较08:00及20:00明显偏大,14:00大气层结不稳定,气球的漂移会对对比探测产生一定的影响。温度及水汽密度在08:00的均方根误差均为最小。微波辐射计与探空的分层对比结果显示,无降水时, 20:00的相对湿度均方根误差在4 km以上明显大于08:00和14:00, 温度的系统误差在14:00最大,特别是3 km以上。降水时,总体而言,14:00的探测偏差大于08:00及20:00。通过对比降水条件下微波辐射计天顶与斜天顶观测的廓线发现,斜天顶观测能够有效减小降水对观测的影响,但斜天顶观测在14:00的探测偏差总体上仍大于08:00及20:00。

     

基于RBF网络的新疆特重雪灾区最大积雪深度预测研究

新疆是我国积雪资源最丰富的区域之一,也是雪灾多发区之一,预测最大积雪深度,可以为雪灾的预警与防范提供参考和依据。本研究基于建立的雪灾灾损指数,确定了新疆特重雪灾区域;进一步聚焦特重雪灾区的8个县（市）,包括阿勒泰市、福海县、青河县、塔城市、托里县、沙湾市、尼勒克县和伊宁县,分别建立县域RBF网络模型,预测2021—2050年年最大积雪深度,结果表明：该模型可用于新疆特重雪灾区最大积雪深度预测,但预测精度仍有待提升;塔城市、尼勒克县将于2025—2029年连续出现最大积雪深度偏高事件,2039年青河县将出现最大积雪深度的极大值,因此应关注可能发生雪灾的年份与县(市),积极做好雪灾的防御工作。     

基于RBF网络的新疆特重雪灾区最大积雪深度预测研究

新疆是我国积雪资源最丰富的区域之一,也是雪灾多发区之一,预测最大积雪深度,可以为雪灾的预警与防范提供参考和依据。本研究基于建立的雪灾灾损指数,确定了新疆特重雪灾区域;进一步聚焦特重雪灾区的8个县（市）,包括阿勒泰市、福海县、青河县、塔城市、托里县、沙湾市、尼勒克县和伊宁县,分别建立县域RBF网络模型,预测2021—2050年年最大积雪深度,结果表明：该模型可用于新疆特重雪灾区最大积雪深度预测,但预测精度仍有待提升;塔城市、尼勒克县将于2025—2029年连续出现最大积雪深度偏高事件,2039年青河县将出现最大积雪深度的极大值,因此应关注可能发生雪灾的年份与县(市),积极做好雪灾的防御工作。     

东北地区水稻霜冻灾害风险评估与区划

依据灾害系统理论,在综合考虑致灾因子自然属性和承灾体社会属性的基础上,建立风险评估模型,将传统的灾害研究方法与地理信息系统等现代技术手段相结合,利用1961—2010年东北地区182个气象站点逐日最低气温资料和1991—2006年172个水稻产区县（市）国土面积及社会经济资料,包括1981—2006年30个农业气象观测站水稻发育期资料,对东北地区水稻霜冻灾害风险进行评估。结果表明：东北地区可划分为高风险、次高风险、中等风险、次低风险和低风险5个水稻霜冻灾害风险区域。东北地区水稻霜冻灾害高风险区位于黑龙江省的黑河地区大部、伊春西部和吉林省的延边州西部、白山北部等地,而辽宁省的中南部等地风险较低。     

大气物理学

基于采样间隔为2 min的湖北省高速公路交通气象站观测资料和微波辐射计资料,对2014年1月29—30日发生在湖北省一次强浓雾过程的大尺度环流背景、温度、相对湿度、液态水含量以及水汽密度等要素的演变特征进行了分析。结果表明,这次大雾的发展演变可以分为三个明显的阶段：大雾的形成阶段,气温与路面温度降低,能见度下降,且下降速率明显;大雾的发展增强阶段,气温与路面温度变化平稳,能见度不足百米;大雾的消亡阶段,气温与路面温度升高,能见度上升,大雾消散。大雾产生在特定的大气环流背景下,微波辐射资料分析表明,近地层逆温是大雾产生的重要条件,它的演变与大雾的生消发展有着较好的对应关系。大雾的形成到发展增强阶段,水汽密度明显从近地面逐步向上增加,液态水含量数值增大,相对湿度饱和区高度抬升,大雾厚度变厚,雾浓度变大,能见度下降;大雾的消亡阶段,液态水含量、水汽密度明显减小,相对湿度饱和区高度降低,大雾厚度变薄,雾浓度减小,能见度上升。

     

Retrieval of tropospheric co profiles using correlation radiometer. ii: effects of other gases and the retrieval in cloudy atmosphere

The effects of methane, ozone, water vapor and nitrous oxide on the retrieval of tropospheric CO profiles using correlation radiometer have been assessed. The scheme of the retrieval in the presence of solid clouds have been proposed. The effect of methane and nitrous oxide can be well accounted by their mean profile, and that of ozone can be represented by a typical middle latitude ozone profile, while for water vapor, less than 50% uncertainty is required. With the assumption of blackbody for cloud surface, the CO profile may be retrieved for low and middle solid clouds. However, the retrieval of CO profile will lose quality for high clouds.     

武汉异常强降水水汽来源、输送路径分析

应用微波辐射计反演的地面至10 km高度共58层的相对湿度、水汽密度和云液态水的垂直廓线,以及大气水汽总量、云液态水总量和云底高度数据,再结合小时雨量资料对武汉站不同强度降水进行统计分析,按照降水初始时刻的雨强将武汉站降水分为三类：小时降水量大于等于5 mm的强降水、小时降水量在1~5 mm的中等强度降水和小时降水量在0.1~1 mm的弱降水,统计结果表明：三类降水开始前,大气和近地面湿度均有显著增加;2 km以下有水汽和云液态水的增量中心,且水汽增量中心比云液态水增量中心提前0.5~1 h;降水开始前1.5~1 h,水汽和云液态水的增长速度从缓慢增加突变为迅速增加。强降水开始前7 h最大湿度达到饱和、云底高度下降;低层水汽含量增幅最大,云液态水总量显著高于另两类降水。弱降水开始前,大气与近地面湿度、水汽和云液态水的增加都出现得更早、更稳定,增量中心强度小、位置高,但大值区从降水开始时刻维持到降水开始后5 h,这决定降水能够持续较长时间。

     

地基微波辐射计资料在降水分析中的应用

利用地基微波辐射计的观测资料研究了2016年8月昆明长水国际机场出现的两次不同性质雷暴过程在不同发展阶段的温湿参量分布和演变特征,结果表明：（1）天气尺度强迫下雷暴前40 min,温湿廓线表现为低层温度降低、水汽密度升高,雷暴结束后趋于稳定,该变化可反映对流活动的起止。而局地热力雷暴前8 h~40 min,低层温度持续升高,降水前半小时水汽密度迅速升高,反映出了大气层不稳定能量积蓄过程和对流爆发前的空中水汽变化。（2）积分水汽含量（IWV）和云内液态水路径（LWP）在降水前有明显的陡增。天气尺度强迫下雷暴降水期间,IWV和LWP随着温度的增减相互转化,低层的剧烈降温,加速了水汽凝结饱和到降落的转化,造成降水强度进一步增大,对应IWV减小,转化为LWP和地面降水。热力雷暴降水期间,温度均匀变化,IWV、LWP均匀增长,水汽转化量极小,IWV增量远高于实际降水量。（3）大气可降水量（PW）在两类降水过程前半小时显著上升,天气尺度强迫下雷暴降水前总增幅达14.6 mm,局地热力雷暴降水过程前PW均匀增长7.6 mm。

     

地基微波辐射计资料的质量控制及同化应用研究

针对地基微波辐射计反演资料的质量问题,利用北京区域7个站点的RPG-HATPRO型微波辐射计反演的温湿数据,在传统质量控制方法的基础上,通过增加双权重检查和偏差订正方法,设计了新的质量控制方案,而后针对质量控制后的温湿廓线开展了同化应用研究,结果表明:只有个别站点的反演温度误差较大,反演温度误差大的站点在质量控制前最大均方根误差为8 ℃,但在质量控制后均方根误差下降到4 ℃以内,误差下降50％以上,而对于反演温度误差小的站点,质量控制只对高层数据有所改善;进一步分析表明所有站点的反演相对湿度误差都比较大,在质量控制前反演的相对湿度均方根误差最大甚至达到50％,但在质量控制后所有站点反演的相对湿度均方根误差都降到20％以内,误差显著降低,同时经过质量控制后的反演温湿数据误差平均偏差降为0左右,误差满足高斯分布,符合同化的要求。同化试验表明:与控制试验相比,同化质量控制后的地基微波辐射计反演温湿廓线资料能有效改善模式对所有量级的6 h累积降水量预报,无论是降水中心位置预报还是降水量级预报,都使得模式降水预报更加趋近实况,同化试验还表明同化对温湿场有较大影响,使得模式温湿场更加合理,能有效提高模式的预报准确率。     

基于气象资料变化特征和辐射传输模式的微波辐射计工作状态分析

提出利用晴天每天早晨08时的观测资料,以大气温度季节变化统计特征为依据,来判断微波辐射计观测期间的工作状态。简要介绍了大气微波辐射传输方程,以南京冬春季节大气温度变化的统计特征为依据,以2010年11月27日—2011年5月29日期间南京某辐射计08时晴天的实验观测资料为例,通过对其12个通道的亮温观测值和计算值进行统计对比和物理分析,给出该辐射计实验观测期间的工作状态判断,认为用于湿度遥感的22.235、23.035、23.835、26.235和30.000GHz五个通道观测期间工作状态良好、稳定,而用于温度遥感的51.25、52.28、53.85、54.94、56.66、57.29和58.80 GHz七个通道性能一直衰退。本文提出的方法可供微波辐射计工作状态监测和观测资料质量控制参考。     

Impact of rain snow threshold temperature on snow depth simulation in land surface and regional atmospheric models

This study investigates the impact of rain snow threshold (RST) temperatures on snow depth simulation using the Community Land Model (CLM) and the Weather Research and Forecasting model (WRF-coupled with the CLM and hereafter referred to as WRF CLM), and the difference in impacts. Simulations were performed from 17 December 1994 to 30 May 1995 in the French Alps. Results showed that both the CLM and the WRF CLM were able to represent a fair simulation of snow depth with actual terrain height and 2.5℃ RST temperature. When six RST methods were applied to the simulation using WRF CLM, the simulated snow depth was the closest to observations using 2.5℃ RST temperature, followed by that with Pipes’, USACE, Kienzle’s, Dai’s, and 0℃ RST temperature methods. In the case of using CLM, simulated snow depth was the closest to the observation with Dai’s method, followed by with USACE, Pipes’, 2.5℃ RST temperature, Kienzle’s, and 0℃ RST temperature method. The snow depth simulation using the WRF CLM was comparatively sensitive to changes in RST temperatures, because the RST temperature was not only the factor to partition snow and rainfall. In addition, the simulated snow related to RST temperature could induce a significant feedback by influencing the meteorological variables forcing the land surface model in WRF CLM. In comparison, the above variables did not change with changes in RST in CLM. Impacts of RST temperatures on snow depth simulation could also be influenced by the patterns of temperature and precipitation, spatial resolution, and input terrain heights.     

宁夏南部山区雨雪天气分类模型的构建

为深入了解宁夏南部山区雨雪天气形成原因,用天气学、统计学和逻辑学方法,分析大量雨雪天气个例中的天气系统配置、物理量数据等.研究结果表明:雨雪天气发生时,参与系统至少有500 hPa冷气压槽(或温度槽)、700 hPa低涡切变和地面冷锋等;冷干空气和暖湿气流路径配置约有7种,地面锋面和700 hPa零度等温线配置情形约有5种,700 hPa温度在零度附近及以下.强雨雪天气发生时,水汽输送好、辐合上升层厚、冷暖对比明显、参与系统多、移动较慢.最后给出3个漏报原因.     

2008年初持续雨雪灾害过程分析

利用地面实况资料与长沙单站探空等观测资料,对2008年1月中下旬至2月上旬初发生在湖南的低温、雨雪、冻雨灾害天气过程的影响实况和成因进行了分析.结果表明:中高纬阻高的建立、崩溃、重建导致其前部的鄂霍茨克海低涡不断引导冷空气南下,是产生低温、雨雪、冻雨的大气环流背景;南支锋区上强盛的西南气流带来了充沛的水汽,与北支锋区上南下的冷空气结合时,出现了持续的冻雨,当冻雨形成后逆温的强弱、融化层厚度及暖层温度高低、冷却层厚度、700 hPa西南气流强弱、日平均气温与日雨量的变化都与冻雨厚度变化密切相关;当高空南支有低槽分裂东移,中低层西南大风核上强烈的水汽辐合与阻高崩溃横槽转竖带来的冷空气共同作用影响时,为南方大范围暴雪过程提供了动力、水汽和凝结条件.     

Statistical Regression Analysis of Response of Northern Mid and Upper Tropospheric Circulation to Winter Eurasian Snow Cover Effects

Response for anomalous circulation in relation to snow coverage is derived by use of regression coefficients in dealing with the Eurasian snow cover time series and northern mid and upper tropospheric height data. Results show that not only does the regression response pattern represent the correlation between snow coverage and circulation change but reflects the amplitude strength in correlation cores as well, with a greater amplitude of the circulation response in the mid troposphere and remarkable equivalent barotropy in the mid to upper levels, and that the response of winter-summer circulations to winter snow cover displays noticeable stationary planetary-scale wavetrain, leading to NEUP and NPNA patterns in winter, slightly changed forms in spring months and LEU and EANA in summer time. Also, the study demonstrates that the rasponse-produced wavetrain is marked by branch and propagates energy in a wave-front manner with the energy trapped at subtropical latitudes.     

中国北方地区冬季雨雪年度变化与大气气溶胶分布特征研究

近年来,随着大气观测技术的快速发展,为冬季大雪年际变化研究提供了一些新的观测事实,增加了新的认识。认为大气环流对降雪的年际变化的影响只是重要方面之一。新的观测事实启示研究者,冬雪的年际变化和差异还可能与其他影响气候变化有更为复杂的因素——大气气溶胶特征有关。基于1980-2008年中国气象台站降水量资料和1980-2005年北方地区大气气溶胶光学厚度（AOD）资料,研究中国北方地区大范围多雨雪以及少雨雪年度变化与大气气溶胶分布特征的关系。结果表明：1980-2008年,中国北方地区典型的多雨雪年为1980、1984、1989、1993、1998、2003年和2006年;少雨雪年为1982-1983、1985-1988、1997、2001年和2005年。根据1980-2005年华北逐年冬半年雨雪总量与北方地区同期AOD相关分析,揭示中国北方地区雨雪年度变化与气溶胶光学厚度（AOD_550m）的年度变化存在正相关,相关系数达到0．001的显著性水平。同期资料AOD。。。分析表明,中国北方地区冬季多雨雪与少雨年大气气溶胶光学厚度差异显著,多雨雪年大气气溶胶光学厚度显著偏厚,中国华北北部、东北南部地区AOD正距平的平均值达到1×10。-5×10^-3,冬季北方地区少雨雪年与此差异显著,AOD为显著负距平,其平均值为-5×10^-3。     

积雪分布及其对中国气候影响的研究进展

对北半球不同地区的积雪分布状况、积雪异常影响中国气候的事实以及影响机理等问题的研究成果进行了较系统的回顾与总结。青藏高原、蒙古高原、欧洲阿尔卑斯山脉及北美中西部是北半球积雪分布的关键区,其中青藏高原是北半球积雪异常变化最强烈的区域。中国积雪分布范围广泛,其中新疆、东北和青藏高原是3个大值区。总体来看,北半球积雪有减少的趋势,而中国积雪却有弱的增加趋势。冬、春季高原积雪与欧亚积雪对中国夏季降水的影响是相反的。积雪影响中国气候的机理解释为：冬季积雪反照率效应起主要作用,春夏季积雪水文效应起主要作用。积雪被视为中国短期气候预测的一个重要物理因子,继续加强该领域的研究对于提高中国短期气候预测的准确率将有重要意义。