利用折射指数推算大气纬圈平均风场方法

鉴于地转风、梯度风和平衡风各自计算风场的特点,该文利用COSMIC掩星折射指数资料,根据大气折射指数与大气密度、风场之间的关系,选用梯度风方程,建立了推算20~60 km中层大气纬圈平均风场的方法,分别与ECMWF提供的ERA-interim及NASA/GMAO提供的MERRA再分析风场资料对比验证。选用2007年1,4,7月和10月的COSMIC掩星折射指数数据,按照构建的方法计算了大气纬圈平均风场,并简单分析了大气纬圈平均纬向风随纬度、高度的变化特征及规律。计算风场与ECMWF及MERRA再分析风场资料变化规律基本一致,符合效果很好, 能够正确反映出纬向平均风场特性。1月及7月不同高度标准偏差、最大偏差随高度增加而增大,标准偏差最大约为6 m/s,最大偏差不超过11 m/s,沿纬度方向相关系数有减小的趋势,但不低于0.98,4月及10月偏差稍小,最大偏差不超过8 m/s。结果表明:利用COSMIC掩星折射指数资料通过梯度风方程计算风场,是获取中层大气20~60 km纬圈平均风场的一种有效方法。     

兴安地块西部晚石炭世花岗岩中—新元古代捕获锆石：超大陆演化的记录

中亚造山带东部的微陆块(如兴安地块)是否及如何参与Columbia和Rodinia超大陆演化过程,是地质学研究的热点问题之一。兴安地块西部艾力格庙地区出露含有大量元古宙(尤其是格林威尔期)年龄捕获锆石的晚石炭世花岗岩,为揭示兴安地块与超大陆演化之间的联系提供了重要的制约。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年研究显示,侵入艾力格庙群中的黑云母二长花岗岩形成年龄为317±3 Ma,也产出大量古—新元古代(1827~1768 Ma、1556~1526 Ma、1195~1082 Ma、964 Ma、665 Ma)和早古生代(485~441 Ma)的捕获锆石。古—新元古代捕获锆石可能不是来源于艾力格庙群变质沉积岩,而是来自研究区可能存在的同期岩浆岩,其中约1.8 Ga、1.5 Ga和0.95 Ga岩浆作用在兴安地块及邻区已有报道。元古宙捕获锆石的Hf同位素、微量元素随时间的变化趋势与Columbia裂解到Rodinia汇聚过程基本对应,例如,1.5~1.4 Ga捕获锆石揭示的亏损Hf同位素特征和较厚的地壳厚度,可能与Columbia超大陆周缘的俯冲作用有关;1195~1082 Ma捕获锆石Eu/Eu*和(La/Yb)N值升高,可能与Rodinia超大陆聚合有关的地壳加厚有关,而964 Ma和665 Ma捕获锆石记录了更高的温度、更低的Eu/Eu*和(La/Yb)值,与格林威尔造山(1080~980 Ma)后的垮塌伸展及Rodinia的裂解过程吻合。上述研究表明,兴安地块在元古宙可能参与了超大陆的演化过程。     

Microphysical Characteristics of Precipitation during Pre-monsoon,Monsoon, and Post-monsoon Periods over the South China Sea

Raindrop size distribution (RSD) characteristics over the South China Sea (SCS) are examined with onboard Parsivel disdrometer measurements collected during marine surveys from 2012 to 2016. The observed rainfall is divided into pre-monsoon, monsoon, and post-monsoon periods based on the different large-scale circumstances. In addition to disdrometer data, sounding observation, FY-2E satellite, SPRINTARS (Spectral Radiation-Transport Model for Aerosol Species), and NCEP reanalysis datasets are used to illustrate the dynamical and microphysical characteristics associated with the rainfall in different periods. Significant variations have been observed in respect of raindrops among the three periods. Intercomparison reveals that small drops (D < 1 mm) are prevalent during pre-monsoon precipitation, whereas medium drops (1?3 mm) are predominant in monsoon precipitation. Overall, the post-monsoon precipitation is characterized by the least concentration of raindrops among the three periods. But, several large raindrops could also occur due to severe convective precipitation events in this period. Classification of the precipitation into stratiform and convective regimes shows that the lg(N_w) value of convective rainfall is the largest (smallest) in the pre-monsoon (post-monsoon) period, whereas the D_m value is the smallest (largest) in the pre-monsoon (post-monsoon) period. An inversion relationship between the coefficient A and the exponential b of the Z?R relationships for precipitation during the three periods is found. Empirical relations between D_m and the radar reflectivity factors at Ku and Ka bands are also derived to improve the rainfall retrieval algorithms over the SCS. Furthermore, the possible causative mechanisms for the significant RSD variability in different periods are also discussed with respect to warm and cold rain processes, raindrop evaporation, convective activities, and other meteorological factors.     

基于统计方法的地基器测云天识别

本文从图像处理的角度,基于统计方法对地基全天空类型识别进行了研究。通过对2007年1月的397组观测数据进行统计分析,确定了5种天空类型识别的判别阈值,实现了地基全天空类型的有效识别。结果表明,样本试验的分类结果为81.36％,普适性检验的结果为79.51％。     

近红外波段凝结核性质对雨滴散射特性的影响

用M ie散射理论,在已知大气气溶胶粒子的折射率基础上,计算并讨论大气气溶胶以及在其上凝结形成的雨滴的散射相函数、散射效率因子等散射特性。结果表明,对流层中气溶胶粒子的散射能力依次为水滴,冰晶,海洋性粒子,沙尘性粒子,水溶性粒子,煤烟。对于在可溶性核上凝结形成的雨滴,海洋性核的散射能力强于水溶性核的散射能力。由不可溶性核凝结形成雨滴的散射能力依次为煤烟核、冰晶核和沙尘性核。纯水雨滴的散射能力介于沙尘性核和冰晶核之间,强于海洋性核。该结论可以为光学测雨仪器在不同地区条件下的参数设置提供依据。     

基于模糊纹理光谱的全天空红外图像云分类

为了对全天空红外测云系统获得的红外图像进行云类自动识别, 提出了基于模糊纹理光谱结合云物理属性的全天空云类识别方法。首先根据不同滤波窗口的模糊纹理光谱图像特征, 确定了滤波窗口大小, 然后通过分析不同天空类型下的FUTS谱 (fuzzy uncertainty texture spectrum) 以及同一种天空类型下的FUTS谱, 考察了FUTS进行云类识别的适用性, 最后利用最小距离分类法和云基本物理属性对全天空红外图像进行了分类测试。在200个测试样本中, 层状云、积云、高积云、卷云和晴空的识别率分别为100%, 100%, 90%, 100%, 100%, 平均识别率达到98%。基于模糊纹理光谱的云分类算法对单一云空具有很好的分类效果, 可进一步应用于全天空红外图像的云分类识别。     

微波雨衰特性在降雨测量中的应用

利用微波链路雨衰测量值反演雨强是一种新型降雨测量方法,可以依托全球广泛分布的微波通信链路获取丰富的气象观测资料。本文在分析微波雨衰特性的基础上,首次进行了15～20 GHz频段链路测量降雨的试验研究。试验设计了距离6 km的视距微波通信链路,选择降雨前临界时间段内接收电平的均值作为雨衰计算的基准值,通过实际接收电平与基准接收电平的雨衰减差值反演计算实际降雨量。试验结果表明,降水强度为2～70 mm/h时,该频段微波雨衰值变化显著,完全可以进行更精确空间尺度局部降水的实时测量,通过雨衰减值反演计算的降雨量值与雨滴谱仪的实际测量值有较好的相关性,分析了试验中的误差及误差产生的原因,为下一步在正演模型等方面的深入研究指明了方向。     

微波链路测量降水研究综述

利用微波链路测量降水是降水测量的最新技术,具有作用于近地面大气、时空分辨率高等优势。文章总结了微波链路测量降水方法的发展现状和技术难点,结合微波通信的实际应用,分析了频段的选择依据、雨衰减量的精确测量和正演模型的精确建模需要考虑的因素,指出降水起始时间的准确识别和区域化反演算法是解决该方法实用化问题的关键技术,为利用微波链路测量降水的进一步研究提供了借鉴。     

南京地区一次冬季雷暴过程的雷达回波特征分析

为研究雷暴发展过程中的雷达回波特征,利用S波段双偏振多普勒天气雷达对南京地区的雷暴进行了观测研究,利用雷达回波资料、地面大气电场数据、闪电定位数据及探空资料对比分析了2014年一次冬季雷暴过程与夏季雷暴的雷暴回波特征差异。分析结果表明:冬季雷暴的对流发展高度明显低于夏季雷暴,持续时间短,水平尺度小,有较大比例的正闪;影响冬季雷暴与夏季雷暴的成雷对流高度差异的主要因素是环境温度差异,冬季雷暴在较低的高度上,具有较低的环境温度,更有利于雷暴起电;对流单体中,霰粒子的存在是雷暴的一项重要特征。