网络化天气雷达协同自适应观测技术的实现

2013年5月至2014年5月,中国科学院大气物理所和南京恩瑞特公司,在南京以及周边地区架设4部X波段天气雷达,组成网络化雷达,对雷暴和强降水天气进行快速预警和精细化探测。本文针对协同自适应观测技术,利用南京网络化天气雷达系统,建立单部雷达自适应和多部雷达协同自适应观测模式,实现观测控制软件核心算法,包括重点观测区域的选取和扫描策略的制定2部分,实现自动判断强回波天气区域的位置并且对重点区域进行扫描观测,扫描策略的选择与强回波区域相对雷达的位置和区域的面积有关。应用该模式进行气象观测表明:协同自适应观测模式比较合理,能够快捷准确的找到强天气回波区域,实现了对重点关注区域进行更高时空分辨率的观测。     

2004年的极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

韩国3月暴雪,德国7月飞雪,我国华南近50年最严重的秋冬连旱、东北百年一遇的春旱,加勒比海地区连续异常猛烈的飓风,欧洲夏季高温,东太平洋上出现一次弱El Nino现象.2004年仍是气象灾害频繁发生的一年,创历史记录的极端天气继续出现.     

2009年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2009年初欧洲遭遇罕见寒流,大雪低温造成多人死亡;南半球夏季,高温热浪导致澳大利亚发生严重火灾,上百人丧生火海;9月,台风"凯萨娜"先后袭击菲律宾和越南,造成近500万人受灾;11月,飓风"艾达"袭击美洲多国,导致20多万人受灾;秋末冬初,北半球中高纬多地经历严寒天气,创下降雪偏早新纪录。在我国,强台风"莫拉克"重创台湾;50年来最严重春旱困扰黑龙江、内蒙古等地;50年罕见秋旱灼伤南方大地;11月,罕见强对流天气侵袭我国7省。2009年是1850年有气象记录以来第5个高温年,全球极端天气和气候灾害频发。     

北京地区对流层顶变化及其对上对流层/下平流层区域臭氧变化的影响

根据2001～2003年期间获得的大气臭氧探空资料,揭示了北京地区上空对流层顶高度的某些变化特征及其对上对流层(UT)和下平流层(LS)区域内大气臭氧含量变化的影响.结果显示:北京地区上空对流层顶高度的平均值约11.1 km,其变化范围为7.7～14.4 km,臭氧层顶始终处在对流层顶下方约0.9 km高度处.对流层顶高度变化与臭氧总量变化之间的关系相对较弱.通常情况下,LS中的臭氧积分量明显高于UT中的相应值,并且二者呈相反的季节变化特征.北京地区上空仲夏和初秋季节第一对流层顶出现的频数明显减少,在第一对流层顶消失的情况下,LS中的臭氧积分量明显减少,而UT中的臭氧积分量明显增加,臭氧量减少最多发生在200～100 hPa层次中,而臭氧量增幅最大的层次是400～250 hPa.     

多尺度综合观测中国区域气溶胶时空分布

正大气气溶胶是悬浮于空气中的微小固体或液体颗粒状物质,其来源多种多样,包括自然源与人工源。气溶胶通过散射与吸收短波和长波辐射改变大气和地表的辐射能量收支,这称为直接气候效应。它还作为水云或冰晶凝结核影响云的形成与发展,带来间接气候效应。此外,落在冰雪地表上的黑碳气溶胶,可以改变地表反照率,并由此改变地表能量收支以致影响气候。因此,摸清气溶胶的时空分布特征并把握气溶胶对气候的影响在气候变化研究中非常重要。     

内蒙古半干旱草原土壤植被大气相互作用(IMGRASS)综合研究

为深化对中纬半干旱草原气候生态相互作用过程、机制及其对全球变化的响应与贡献的认识 ,一项名为“内蒙古半干旱草原土壤植被大气相互作用 (IMGRASS)”的基金重大项目于 1997—2 0 0 1年在内蒙古锡林郭勒草原执行。IMGRASS计划在 1998年草原生长季节、在所选定的以典型草原为主 ,包括草甸草原、稀疏沙地草原等在内的中尺度试验区开展了多点、多要素的综合观测。观测内容包括土壤、植被、大气的相关要素和发生于地气界面的潜热、感热通量 ,还包括N2 O ,CH4 ,CO2 等微量气体交换量、辐射与降水分布。除 1998年中尺度观测试验外 ,在 1999— 2 0 0 1年在代表性地点进行了微量气体收支、遥感和沙尘天气相关的专项观测 ,结合草原站已进行的长期监测资料 ,分析气候生态长期相互作用 ,特别是人类活动干预的影响。在分析观测结果的基础上 ,对该地区的气候生态相互作用进行了数值模拟研究。文章作为介绍IMGRASS计划的第一部分 ,对该项研究计划作一全面简要介绍 ,包括科学目标、计划实施实验区背景、中尺度综合观测 ,并对实验所得大气边界层结构、辐射通量、沙地土壤水份状况、地表反射率谱与遥感测量等提供了个例分析 ,并简单介绍IMGRASS数据库。有关与全球变化有关的几个方面的初步研究结果将在本期刊中另文进行     

大气遥感研究展望

对大气遥感研究发展方向作了展望,重点论述了如下几个方面:1)未来大气遥感研究若干特点;2)主被动式相结合的卫星大气遥感;3)大气遥感技术与应用集成;4)大气和地表物理参数的综合遥感;5)气溶胶与云光学特性遥感;6)微量气体时空分布遥感;7)地基大气遥感及走向综合集成.     

大气科学：一个充满活力的前沿科学

着眼于未来发展的若干战略问题,阐述了对当前大气科学发展的状况与趋势的意见,提出了我国未来发展大气科学的思路和重点任务建议,还分析了我国大气科学研究中存在的若干问题并提出一些政策建议。     

大气探测高技术及应用研究进展

大气探测技术是支撑大气科学,特别是大气物理和大气环境学科发展的重要基础,其主要任务是发展新的探测和试验手段、原理和方法,为认识大气运动以及大气中各种物理、化学、生物过程的基本规律及其与周围环境的相互作用提供技术手段和方法。除了充分利用国内外已有的成熟技术和产品对大气科学发展提供支持外,大气探测还存在一系列科学与技术问题需要研究和开发,这也是大气探测科学与高技术的前沿。本文从强对流和降水探测技术、雷电探测技术、云特性探测技术、臭氧和气溶胶等大气成分探测技术、地基GPS观测反演大气和海洋参数、大气与环境综合探测平台六个方面综述近五年来中国科学院大气物理研究所在地面大气探测高技术研发、实验观测及相关研究领域所取得的一些主要进展,并对未来发展进行展望。     

大气下投探空技术的发展与应用

下投探空技术始发于20世纪70年代,90年代GPS定位技术被应用到下投探空中。下投系统由测量仪器、数据收发系统和信号处理软件等部分组成。带降落伞的下投探空仪一般由飞机、大气球、火箭或无人飞行器携带升空,在一定高度直接向下投放,以获得从下投平台到地（海）面的大气廓线资料。对大气下投探空技术及其应用进行概要性综述,从下投探空仪、下投平台和重要应用等几个方面来介绍。建议加强长航时高空无人飞机下投探空技术的研发工作。