Optical properties of cirrus transition zones over China detected by CALIOP

A transition zone near cirrus lateral boundaries can be detected by CALIOP (cloud–aerosol lidar with orthogonal polarization). In the present study, for such transition zones over China, a number of optical properties, such as the backscatter coefficient and depolarization ratio, showed transitional characteristics between cirrus and clear sky. The stepped horizontal profile showed sharp changes in particle number and morphology between cirrus clouds and clear sky. The color ratio, however, was unable to show cirrus transition features because of the low signal-to-noise ratio. Typical ice particles presented a color ratio of 0.55–1.25 and a depolarization ratio of greater than 0.12, which were significantly higher than those of clear sky. Therefore, optical properties in transition took the form of stepwise horizontal profiles. The proportion of typical-featured particles also demonstrated a stepped horizontal profile similar to the optical characteristics, but the relationship between the proportion and the optical characteristics was not uniform in the cirrus clouds, transition zone, and clear sky. Therefore, the optical changes in the transition zone were caused by not only the change in particle concentration, but also the change in the particles themselves. The probability density distribution of the transition-zone widths showed a positive skewness distribution, and transition zones with widths of 3–5 km occurred most frequently. Overall, transition-zone width decreased with increasing temperature and increased with increasing vertical and horizontal wind speeds. This trend demonstrated independence with the direction of the vertical and horizontal winds. These observations implied that the transitional features were caused by material exchange, such as entrainment and turbulent transport, near the cirrus lateral boundaries, and by the phase transformation of particles, such as sublimation.     

古建筑物雷击灾害特征

通过对古建筑雷击灾害的调查,分析了古建筑遭受雷击部位的分布规律,发现吻兽等突出部位、古树、塔亭、服务设施等是古建筑容易遭受雷击的部位;发现有雷击历史的古建筑容易再次遭受雷击,分析了古建筑遭受雷击后起火的原因,统计了古建筑遭受雷击后造成的人员伤亡比例;讨论了古建筑物遭受雷击的原因,得出地理位置、古建筑的自身结构、树木引雷、古建筑内部环境变化、年久失修进水潮湿等因素是古建筑易受雷击的原因.     

基于ISCCP观测的云量全球分布及其在NCEP再分析场中的指示

国际卫星云气候计划(ISCCP)已经积累了20多年的持续云观测资料,提供了迄今为止最具权威的全球尺度云量信息,为全面认识全球尺度云气候特征提供了有利条件.利用长期稳定的ISCCP D2云量资料,文中系统地分析了全球尺度总云量以及高、中、低云云量的空间分布特征.结果表明,全球总云量均值为66.5(单位:%),其中洋面71.6.陆面55.9.全球云量分布极不均衡,且海陆差异显著,洋面局部云量最高可达90,而包括南极大陆在内的所有陆面区域多为云量低值中心.高云和低云全球分布形式存在明显差异,其中陆面以高云为主,洋面低云相对较多.低云集中分布于太平洋东南部和东北部的近海岸地区以及南半球洋面,热带辐合带、南太平洋辐合带等大尺度强对流活动区内高云数量占优势.特别,在气候平均态上分离低云和高云区,并结合对NCEP再分析资料所提供环流背景场的分析,研究发现两类云所对应的垂直和水平风场具有明显的差异.高云区从低空到对流层顶为一致的强下降运动,低云区的中高层被上升气流所控制但近地面一般存在弱的上升运动.反映在水平辐散场上,两类云对应的辐散度在垂直方向上变化趋势相反,其中低云对应的典型背景场为低层辐散高空辐合.进一步考虑水汽因素,600与850 hPa水汽通量散度差对低云(负差异)和高云(正差异)的云量空间分布有较好的指示意义.     

一种输电线路平断面提取及精度分析方法

本文根据输电线路平断面图的特点,分别利用激光点云、DOM实现了断面图的自动提取和平面图的人工绘制。依托实际工程介绍了机载激光数据的获取和分级处理,对激光点云的高程精度情况进行评价,分析影响精度的因素;通过内存映射文件的方式实现海量点云数据读取,利用不规则离散点构建Delaunay三角格网进行高程内插实现断面提取,并对断面高程精度进行评定和制图进行改进。     

云对地基微波辐射计反演湿度廓线的影响

利用中国气象局大气探测试验基地的L波段探空数据和微波辐射计观测数据,采用MonoRTM辐射传输模型作为正演亮温模型,BP (back propagation) 神经网络作为反演工具,在由亮温反演大气湿度廓线的过程中,添加与样本匹配的云底高度和云厚度信息,建立新的反演模型,使新反演模型得到的反演湿度廓线和未添加云信息的反演湿度廓线分别与探空数据进行对比,获取两种反演方法各高度层的均方根误差,分析云信息对反演大气湿度廓线的影响。对比结果表明:未添加云信息时,测试样本的反演湿度廓线与探空廓线的相关系数平均值为0.685,而添加云信息后,相关系数平均值为0.805。相比未添加云信息的反演廓线,添加云信息之后多数高度层的均方根误差均有不同程度减小,而在有云以上高度层表现尤为明显。     

中国周边海域海面温度日变化对区域气候的影响

利用区域气候模式,分别以逐时海面温度(sea surface temperature, SST)数据及逐日SST数据作为模式的海表温度进行强迫,开展了1991～2010年共计20年的数值模拟,探讨SST日变化对中国区域气候变化的影响。对比结果表明,两组试验均能合理地再现中国区域气候的主要气候态特征。同时发现,两组试验模拟的气候特征在我国沿海区域以及近海洋面上存在明显差异:考虑SST日变化之后,2 m气温和感热通量差异呈现夏季(冬季)升高(降低)为主的趋势;潜热通量则与之相反;低层风场差异在夏季以海洋吹向大陆的东南风为主,冬季则以陆面吹向海洋的西北风差异为主;另外,水汽输送差异呈气旋式(反气旋式)时,降水出现正差异(负差异)。SST日变化对上述气候因子的影响在夏季更为显著。     

GPM卫星双频测雨雷达探测降水结构的个例特征分析

全球测雨卫星（GPM）携带首部Ka和Ku波段测雨雷达于2014年2月发射升空,继热带测雨卫星（TRMM）的单频测雨雷达探测后,实现双频测雨雷达（DPR）探测。本文基于DPR不同波段及不同方式探测反演给出的四种降水产品[Ka波段高精度探测（KaHS）、Ku波段探测（KuPR）、Ka匹配方式探测（KaMS）和Ka及Ku双频联合探测反演产品（DPR_MS）],对2014年的四个降水个例的降水结构特征进行了分析,并就DPR探测波段、扫描方式及反演算法所引起的降水产品中降水结构特征差异进行了比较与讨论。结果表明,所选四个个例分别位于中国东部、西北太平洋区域、风暴轴区域以及美国本土,四者发生背景及降水特征差异显著,但表现出了较为一致的产品差异特征。KaHS的回波顶高度最高,比KuPR高约0.1 km,其对弱降水（小于0.5 mm h-1）的观测性能好,但对10 mm h-1以上的强降水存在严重低估。KuPR继承了TRMM测雨雷达（PR）对强降水的观测性能,但受频率限制对0.5 mm h-1以下的弱降水观测能力有限。KaMS的整体降水强度分布与KaHS类似,但受高回波阈值限制,KaMS漏掉了大量弱降水样本,对强弱降水的观测性能均有限,且其平均回波顶高度比KuPR可低约1 km,常将融化层误判为回波顶高度,故不适宜单独使用。DPR_MS的降水反演算法具有独立性,对强降水和弱降水的反演能力都较强,而其回波顶高度主要继承于KuPR的回波顶高度。此外,DPR_MS双频反演的粒子谱最为合理,揭示了西北太平洋区域台风个例两侧眼壁粒子谱的不均匀性。     

Impact of Cloud Microphysical Processes on the Simulation of Typhoon Rananim near Shore.Part Ⅱ:Typhoon Intensity and Track

The impact of cloud microphysical processes on the simulated intensity and track of Typhoon Rananim is discussed and analyzed in the second part of this study.The results indicate that when the cooling effect due to evaporation of rain water is excluded,the simulated 36-h maximum surface wind speed of Typhoon Rananim is about 7 m s-1 greater than that from all other experiments; however,the typhoon landfall location has the biggest bias of about 150 km against the control experiment.The simulated strong outer rainbands and the vertical shear of the environmental flow are unfavorable for the deepening and maintenance of the typhoon and result in its intensity loss near the landfall.It is the cloud microphysical processes that strengthen and create the outer spiral rainbands,which then increase the local convergence away from the typhoon center and prevent more moisture and energy transport to the inner core of the typhoon.The developed outer rainbands are supposed to bring dry and cold air mass from the middle troposphere to the planetary boundary layer (PBL).The other branch of the cold airflow comes from the evaporation of rain water itself in the PBL while the droplets are falling.Thus,the cut-off of the warm and moist air to the inner core and the invasion of cold and dry air to the eyewall region are expected to bring about the intensity reduction of the modeled typhoon.Therefore,the deepening and maintenance of Typhoon Rananim during its landing are better simulated through the reduction of these two kinds of model errors.     

CPR雷达探测北半球夏季多层云系结构统计特征分析

利用2007~2010年北半球夏季（6~8月）CloudSat卫星搭载的云廓线雷达（Cloud Profile Radar,CPR）探测结果对0°~60°N区域单层、双层和三层云系的水平分布、垂直结构特征及各云层云类组成、云水路径等物理量分布进行分析。云量的统计结果表明CPR探测的单层、双层和三层云系的云量分别为36.63%、8.26%和1.40%,云量的水平分布表明其高值区主要位于对流旺盛区域,且高值区的云层云顶高、厚度大,而低值区则多位于副热带高压区域。对不同云类的出现频率统计分析结果表明,单层云系中各云类的出现频率相近;多层云系的上层以卷云为主,下层以层积云为主。对比海陆差异发现洋面卷云和层积云的出现频率显著高于陆面,但高层云和高积云的出现频率低于陆面。云水路径分析表明,单层云系的冰水路径和液水路径均最大,而在多层云系中云层越高、厚度越大、冰水路径越大,液水路径则随着云层的降低增大。     

40-30kaBP青藏高原及邻区高温大降水事件的特征、影响及原因探讨

40－30kaBP相当于末次冰期大间冰阶或海洋氧同位素MIS3晚期。青藏高原在岁差周期夏季高太阳辐射作用下,据古里雅冰芯与若干孢粉记录指示温度比现在高2－4℃,高原及邻区众多大湖的高湖面记录指示大范围降水丰沛。应用Kutzbach水能平衡方程推算了封闭湖泊流域（青海湖、扎布耶／拉果错、阿克塞钦／甜水海）年平均降水可达640mm,560mm,260mm,分别是现代降水的1．7倍,3倍,5倍。高原及邻区包括祁连山以北和云南部分区域在内的大降水对水系河流产生了重大影响。高原内部河湖串联,水系合并;如色林错、班戈错、纳木错串联为高原上最大的内陆水系;若尔盖古湖外流并入黄河水系;长江上游大水在三峡束狭形成强烈旋涡掏蚀成低于海平面的深槽,形成了深槽中、底部的砂砾沉积。这次高温大降水事件是由高太阳辐射导致的由青藏高原高温热低压加强、热带洋面增暖蒸发强烈、南半球越赤道气流增强共同作用而形成的高原特强夏季风,同时极地冰盖迫使西风带南移也可能加强了对高原尤其是西部的降水．H3事件（27kaBP)促进了高温大降水事件的结束,H4事件（35.5kaBP)则可能短期萎缩了夏季风,使高温大降水事件呈现不稳定性特点。