对非球形冰晶94 GHz云雷达后向散射和衰减的研究

针对94 GHz毫米波云雷达的数据处理,基于离散偶极子近似法(DDA)计算了几种非球形冰晶的后向散射及衰减效率,探讨了不同冰云模型下冰云的雷达反射率因子(Z_e)和衰减系数(k)及冰水含量(IWC,记作W)的关系。结果表明:(1)形状对冰晶的散射及衰减效率与粒子大小有关。(2)在实际的冰云中,将六角形冰晶和椭圆冰晶看做同体积的球形粒子将低估其衰减和后向散射。将聚合物冰晶看做等体积球形,将高估其后向散射及衰减,子弹花冰晶的后向散射与同体积的球形相比有减小也有增大,但是衰减比同体积球形的小。(3)冰云模型对Z_e-k、Z_e-W关系具有较大影响,假设滴谱相同的条件下,得到了具体冰云模型下对应Z_e-k、Z_e-W关系的系数。这些探讨为我国W波段云雷达的数据处理提供了参考。     

福建冰雹云三维闪电及双偏振雷达回波特征分析

为了深入认识冰雹云中闪电的演变特征及云物理机制,利用VLF/LF三维闪电监测资料,结合S波段双偏振雷达、地面观测等资料,采用统计、对比方法,对福建2017—2020年31个冰雹单体闪电特征进行了分析.结果表明:降雹前闪电频数峰值约有2/3在50次·(6 min)-1以上,80％冰雹云地面降雹出现在闪电峰值后的3～25 ...     

用GPS水汽监测资料分析一次强对流性降水过程

用江苏省地基GPS水汽监测系统得到的大气可降水量(PWV)资料,对江苏地区2009年夏季一次强对流性天气产生的降水过程进行了综合分析,分析了各时段GPS-PWV的变化特征和水汽的输送特点,并利用WRF中尺度数值模式对此次过程进行了数值模拟。结果表明:GPS-PWV对于空中水汽变化具有很高的敏感性,能及时地反映大气中水汽的时空变化。通过对数值模式结果进行分析后,发现强盛的水汽输入及辐合上升、中高层弱冷空气的侵入活动、低层西南气流加强、对流不稳定层加剧等多种因素的共同作用是造成此次中小尺度对流性降水的主要原因。GPS-PWV提供的精确水汽变化结合数值模式所模拟出的动力、热力条件对于强对流性暴雨预报和降水区域判定具有较好的参照意义。     

毫米波测云雷达二次回波的回扩识别和距离旁瓣研究

毫米波测云雷达是一种重要的云遥感探测手段。为了获得大功率探测能力,本文所用云雷达使用了脉冲压缩技术和双脉冲技术,但也因此会出现二次假回波和距离旁瓣假回波。本文研究了假回波对云雨探测的负面影响,分析了产生二次回波的原理,设计了区域回扩法结合余弦相似度计算的二次回波定量识别算法。个例分析表明算法有较好的识别能力。本文还为定性判断距离旁瓣影响提供了一种简便可行的途径。研究结果可用于改善毫米波雷达的资料质量。     

简化VVP反演算法在台风风场反演中的应用

多普勒雷达资料的体积速度处理VVP(Volume Velocity Processing)风场反演方法可反演风场的3维结构,但由于算法的系数矩阵病态问题易导致反演风场产生误差。本文针对VVP算法中反演参数的性质,进行了简化算法的模拟检验和误差分析。选取量级最大的3个主要参量进行反演,引入随机的观测误差,通过改变模拟风速确定了反演算法的适用范围。对比结果发现,简化算法的反演结果对观测误差并不敏感,而且从低仰角到高仰角的均方根误差基本不变,当风速较大时,反演的精度会更准确。对0608"桑美"台风的风场反演表明,该算法较真实地反演出了台风中心及眼区外围的风场,并与Rankine台风模型相符。研究表明,简化VVP算法可清晰地揭示台风内部水平风场的3维结构,可以应用于台风等灾害性天气的风场反演与分析。     

一次大范围暴雪天气的大气环境形成机理研究

通过分析2009年11月9—12日的一次大范围暴雪天气事件,探讨其发生前期和过程中的大气环境条件及形成机理。通过研究分析环流特征、星载雷达有关能数、物理量场诊断等表明:此次天气过程中暴雪区域上空对流层中低层一直存在着一层具有增温增湿特征的层状云,暴雪前大气低层高温高湿的环境为暴雪的发生提供了一个有利的温湿能量蓄积场;东北回流冷空气的入侵是层状云开始形成的触发机制;大气低层因水汽凝结产生的大量凝结潜热促进了垂直上升运动,大气中低层在水汽条件具备时,通过垂直上升运动的作用使水汽大量凝结增长,形成层状云。     

一次多单体风暴的多普勒雷达特征分析

利用烟台CINRAD/SA雷达产品资料,分析2004年9月1日山东半岛中南部地区的一次冰雹天气过程及其内部风场结构,结果表明:有组织的多单体风暴是引发这次冰雹天气的主要影响系统,对流单体自-20℃层高度发展并逐渐向低层扩展,新生对流单体生成于单体移动方向的右侧。VIL产品(4km×4km)对冰雹的落区有较好的指导作用。对流层上层的冷空气和-20℃层上下的垂直风切变对对流的发展有触发和促进作用。对流层中层的高螺旋度值区,延长了风暴生命史,指示了主要对流活动的高度。     

与天气系统发生和发展有关的非均匀饱和湿位涡理论分析

在动力气象理论方面,无论大尺度、中尺度还是小尺度大气运动,对于同一尺度之内大气运动演变机制,有着相当完美的讨论。然而,对于不同尺度天气系统之间转换演变机制讨论,即使因为它与天气系统的出现和发展密切相关而显得非常重要,却很少涉及。为了讨论这个重要的转换演变机制,在导出无粘滞非均匀饱和湿位涡（NUSMPV）方程的基础上,首先,通过对这方程进行数理分析证明：在非均匀饱和湿绝热大气运动中,干区和饱和区之间的不饱和区的NUSMPV是不守恒的,并进一步证明：只在次饱和区（0．78〈q/q1〈1）,NUSMPV不守恒才是明显的,而在其它不饱和区,NUSMPV是接近守恒的。接着,根据守恒的相对性原理,通过NUSMPV无因次形式的讨论,把大气运动分成三类,即NUSMPV守恒,准守恒和不守恒运动。然后用数理分析方法讨论了各类运动的出现条件,时空之间关系,物理机制和一些特征。最后分析了不同尺度之间天气系统的转换机制,指出：当与狭义NUSMPV（P0）有关的涡管项（A）和非绝热加热项（B）之间的动力不平衡（A＋B）／P0减少,以至NUSMPV守恒条件满足时,大气运动将主要通过非常快的频散适应过程继续失去不平衡能量,从较小尺度向较大尺度转换;而当（A＋B）／P0增加,以至NUSMPV不守恒条件满足时,大气运动将主要通过非常快的外源激发过程,而从较大尺度向较小尺度转换。无论上述两种转换过程是那一种,一旦产生都将持续进行,直至大气运动重新回到NUSMPV准守恒运动状态。     

江苏省雾的集中程度及其气候趋势研究

引入雾的集中期和集中度的方法,对江苏省59个地面观测站1961—2007雾的发生频次资料进行了分析研究,得出了近47 a来江苏雾的时空分布特征及其相关统计结果。研究表明,集中度和集中期能够明显地分辨江苏省雾的时空分布非均匀特性。江苏省雾集中度呈现南北高、中间低的特点;集中期在47 a中出现较大波动。采用EOF方法分别对雾日数、集中度和集中期的距平值进行分析,其第一特征向量表现为同相位;其中雾日数的第一时间系数在1980s前后出现峰值,集中度和集中期距平值的第一时间系数表现为先减小后增大的总体趋势。通过气候趋势系数的计算表明苏北地区除4站点外均呈上升趋势。