乐山地区短时强降水时空分布及变化特征研究

基于2013~2020年乐山地区9个国家自动站和136个区域自动站逐小时降水资料,应用诊断分析方法,系统研究了乐山地区短时强降水的时空分布及变化特征,探讨了短时强降水发生频次与地形因子的关系。结果表明：乐山地区短时强降水年均频次和极值均呈增加的趋势,强度较为稳定,变率不大。短时强降水在3~10月均有发生,其频次月分布呈现出单峰型的特征,集中发生在7~8月,占全年的77.7%,7月下旬~8月上旬发生频次又占7~8月总量的49.8%。短时强降水频次日变化呈单峰单谷结构,夜间发生概率最大,白天发生概率相对较小,22时~次日04时是短时强降水集中高发时段,虽然短时强降水在午后和傍晚的发生概率相对较小,但其强度较强,也应当引起重视。乐山地区短时强降水空间分布差异较大,存在两级分化的特点,与地形关系密切,总体呈西南部和东北部少、西北部—中部—东南部多的分布特征。短时强降水的发生与经纬度、海拔高度等地形因子显著相关,高发区主要集中在山谷喇叭口、岷江流域的河谷地带及城市热岛区。     

一次带有雷电现象的冬季雪暴中尺度探测分析

对2009年11月9日北京市一次伴随雷电的局地暴雪过程的中小尺度特征进行了分析。采用了风廓线雷达资料、微波辐射计资料、自动气象站资料、多普勒天气雷达资料和卫星资料,对此次降雪的精细时空结构进行了分析,通过天气尺度及中小尺度分析,探讨了冬季对流产生的原因。结果表明:此次过程为华北回流天气过程,西南暖湿空气在低层冷空气之上产生高架对流和雷电天气,对流的触发机制是中空扰动。     

云三维结构对加热率廓线及通量影响的模拟

大气加热率强度与结构是驱动全球大气环流的关键因素,实际加热率分布与云三维结构密切相关。作者使用三维蒙特卡洛辐射传输模式,模拟计算了云分辨模式所得3个典型三维云场的加热率廓线及通量;定义了两个参数来同时描述加热率廓线的垂直分布和强度,通过与独立像素近似算法对比,定量统计分析了高分辨率下云三维结构对辐射的影响。结果表明,在高分辨率条件下云三维结构对加热率廓线和通量影响十分显著,且不同结构云场所体现的影响各具特点,提出需要考察现有大气模式中云三维结构对当前所用加热率计算方案的订正方向。     

X波段双极化雷达在北京夏季降水估测中的应用

利用X波段双极化雷达和地面自动雨量站数据对北京地区2009年夏季降水进行分析,先采用低通滤波、衰减订正等方法对数据质量进行控制,提取了单位差分传播相移Kdp之后,分别拟合出X波段双极化雷达参数与降水之间的两个关系式:Zh=159R1.37及R=13.9Kdp0.81,最后再分别利用这些拟合公式对北京地区进行降雨估测。结果表明:雷达用这两个公式估测的降雨量与地面实测降雨量有较好的一致性;且当每小时降雨量大于10mm时,Kdp-R的估测比Zh-R估测更稳定、准确;通过平均标准差统计可知,Kdp-R估测精度明显高于Zh-R估测精度。     

地基热红外云高观测与云雷达及激光云高仪的相互对比

2008年5月至12月中美（美国能源部大气辐射测量（ARM）计划）联合利用ARM移动观测设施（AMF）在安徽省寿县进行了大气辐射综合观测试验,地基云参数观测仪器主要有:（1）云雷达（ARM W-band (95 GHz) Cloud Radar）,观测结果为反射率廓线,时间分辨率为2 s;（2）云高仪（Vaisala Ceilometer）,观测结果为云底高度和后向散射廓线,时间分辨率为15 s.两者均为天顶方向观测.扫描式全天空红外成像仪（SIRIS-1型）于11月27日～12月30日在寿县参加了观测,观测方式为全天空扫描,时间间隔为15分钟.三种云观测仪器共并行观测16天.利用全天空红外成像仪测得的天空红外亮温和同步观测的地面气象数据进行了等效云底高的反演.以全天空红外成像仪天顶方向观测时间前后15次云雷达反射率廓线的平均廓线,云高仪12次观测中有云时次云底高的平均值分别作为同步观测结果,利用平均反射率廓线进行了各层云的云底、云顶、回波峰值高度和回波积分值的提取和计算.三种观测仪器以10 km云底高为限,共同步观测1661次,其中云雷达、红外成像仪和云高仪分别观测到云:428,287,225次.本文分3种情况:（1）全部有云观测情况,（2）单层云,（3）双层及三层云,分别进行了三个仪器观测云高的对比.对比结果:情况（1）,云雷达与云高仪、云雷达与红外成像仪的相关系数分别为0.6和0.82;情况（2）,三者共同观测75次,云雷达与红外成像仪相关系数为0.85,与云高仪相关系数为0.53,标准差分别为0.88 和1.61 km;情况（3）,红外成像仪云底高绝大多数在云雷达观测的最上、最下层云之间,有时接近上层云,有时接近下层云.对比结果显示,地基热红外对于观测中低云高具有稳定、可靠、经济和便捷等优势,但观测结果较云雷达系统偏高.文中同时提出了初步的校正方法.     

中高层大气瞬态发光事件（TLEs）及可能的影响

中高层大气瞬态发光事件（TLEs）是发生于活跃雷暴上空平流层和中间层的一类快速大气放电现象。根据光辐射的形态特征和发生位置的不同,可将已发现的TLEs归纳为4类：由电离层快速向下发展的Red Sprites(又称红色精灵,红闪);由雷暴云顶部向上发展的Blue Jets（又称蓝色喷流,蓝激流）;由闪电激发的低电离层区域的圆环状放电ELVEs(Emissions of Light and VLF perturbation due to EMP Sources,又称光辐射和EMP源引起的甚低频扰动) 和由云顶向电离层快速向上发展的Gigantic Jets(又称巨大喷流)。对已有的TLEs现象学和形态特征的观测事实以及物理机制和理论研究等进行了回顾,讨论了TLEs对平流层和中间层大气以及电离层的可能影响,并提出了目前在TLEs理论方面尚未解决的问题,指出了进一步观测和理论研究的必要性。     

利用卫星数据考察平流层传播性行星波活动特征

中层大气是大气波动盛行的区域。这些波动不仅是这里大气扰动的主要形态,伴随其传播的耗散成为作用在背景流场上的动力强迫和作用于环境物质上的湍流混合,影响到了中层大气的各个方面,尤其对一些典型环流结构的形成起着控制作用。简要地回顾了这个研究领域发展的历史。与此同时,利用美国卫星温度探测数据（SABER/TIMED温度数据）考察了平流层（20~70 km高度范围）传播性行星波活动的整体性质,给出了他们的空间分布和年变化形式。利用温度标准差（T SDEV）代表行星波活动的强度,当前研究显示无论在热带外地区或以赤道为中心的热带地区,全年传播性行星波活动都是相当显著的。结合同期定常行星波活动强度分析结果,通过比较说明在热带外地区,传播性波动和定常波动表现出相近的季节活动性;从T SDEV数值看,在定常波活动达到最强的季节(冬末春初),这两类波动活动的强度达到了相当的程度（TSDEV=12~14 K）。当前结果还显示,在定常波活动受到显著抑制的夏季条件下,传播性波动成为平流层行星波活动的主导成分。在赤道地区的分析结果表明传播性波动是这里的控制性波动,并且其活动强度在全年都处在相当稳定的状态;T SDEV分析结果还给出了一个值得关注的现象,从平流层下部开始（20 km高度）逐渐随高度增大（大于2 K）,但是这种随高度增长的趋势在30 km高度左右突然终止;从30 km开始直到中间层底部,T SDEV几乎不随高度变化,这隐含地说明这里的波动处于一种饱和的状态。     

人类活动对大气臭氧层的影响

近些年来,南极地区、北极上空和其他中纬度地区都出现了不同程度的臭氧层耗损现象,人类活动引起的大气臭氧损耗日益得到大家的关注。从飞机排放氮氧化物对大气臭氧的影响,以及臭氧对人类排放的氮氧化物和氯化物潜在的非线性响应等方面简述人类活动对大气臭氧层的影响。     

NUMERICAL STUDY OF REMOTE SENSING OF CLOUD LIQUID WATER CONTENT BY SPACE-BORNE COMBINED RADAR-RADIOMETER*

A retrieval method of microwave(MW) space-borne remote sensing of cloud liquid water content by the combined radar-radiometer is suggested.A three-layer cloud model is chosen to represent the typical stratified precipitating cloud.The retrieval method mainly follows our previously suggested scheme with some modifications.Numerical comparative study shows that in space-borne remote sensing of cloud liquid water content by the combined method is much better than by radar only;Also the retrieval accuracy of cloud liquid water content may be improved when using the three-layer cloud model in the combined method.     

北京地区气溶胶光学厚度中长期变化特征

利用1977～1985年北京地区太阳直接辐射谱资料，分析获得了气溶胶光学厚度谱特性，使用PIS光谱仪从1993年3月到1995年3月，持续观测了北京地区晴天和少云天气的太阳直射光谱。得到了至今较为长期系统的城市大气气溶胶光学性能及特征。研究表明:（1）气溶胶光学厚度有春夏季大，秋冬季小的统计规律；（2）能见度分级后，同一能见度下气溶胶光学厚度各季节之间的差别大为减小，地面能见度对整层光学厚度表现出了较强的约束作用，文中给出了统计关系；（3）气溶胶光学厚度有逐年增高的趋势，1977年至1994年间增长了约三分之二。