新一代天气雷达应用于人工影响天气作业

2002年和2003年新一代天气雷达应用于“十五”国家科技攻关重大计划项目“人工增雨技术研究及示范”,在青海省河南县和河南省许昌市进行秋季和春节降水系统中尺度结构外场试验观测和指挥中,获取到了大量云和降水的外场试验资料。利用这些资料分析了这两个地区云和降水的一些特征,进行了风场结构的分析,对层状云和对流云的中尺度回波强度和动力结构进行了较为详细的分析。结果表明:新一代天气雷达可以为人工影响天气的作业指挥和云物理研究提供更多的信息,它可以清楚     

Urban heat island effect on annual mean temperature during the last 50 years in China

Summary Based on Chinas fifth population survey (2000) data and homogenized annual mean surface air temperature data, the urban heat island (UHI) effect on the warming during the last 50 years in China was analyzed in this study. In most cities with population over 10⁴, where there are national reference stations and principal stations, most of the temperature series are inevitably affected by the UHI effect. To detect the UHI effect, the annual mean surface air temperature (SAT) time series were firstly classified into 5 subregions by using Rotated Principal Components Analysis (RPCA) according to its high and low frequency climatic change features. Then the average UHI effect on each subregions regional annual mean STA was studied. Results indicate that the UHI effect on the annual mean temperatures includes three aspects: increase of the average values, decrease of variances and change of the climatic trends. The effect on the climatic trends is different from region to region. In the Yangtze River Valley and South China, the UHI effect enhances the warming trends by about 0.011°C/decade. In the other areas, such as Northeast, North-China, and Northwest, UHI has little impact on the warming trends of the regional annual temperature; while in the Southwest of China, introducing UHI stations slows down the warming trend by –0.006°C/decade. But no matter what subregion it is, the total warming/cooling of these effects is much smaller than the background change in regional temperature. The average UHI effect for the entire country, during the last 50 years is less than 0.06°C, which agrees well with the IPCC (2001). This suggests that we cannot conclude that urbanization during the last 50 years has had much obvious effect on the observed warming in China.     

多普勒雷达资料4DVAR同化反演的模拟研究

利用Sun等建立的同化模式和四维变分同化方法对多普勒雷达资料反演大气风场、热力场和微物理场进行了模拟试验研究.反演的基本思路是将4DVAR同化方法应用到三维云模式,定义价值函数表征雷达资料与模式预报结果之间的差别,通过极小化价值函数得到反演场,价值函数相对模式控制变量的梯度由伴随模式求取.试验结果表明,4DVAR同化技术能够从单(双)多普勒雷达资料反演大气三维风场、热力场和微物理场.各个变量反演精度高低与同化过程中变量受约束的大小程度呈正相关.速度场和雨水场反演精度较高,温度场、云水和水汽的反演精度次之,温度场的准确反演需要较长的同化时间.价值函数中加入背景场,哪怕是单点探空给出的平均场信息也有利于提高反演精度.在采用单部多普勒雷达资料进行反演时,速度场的反演误差较大.反演区相对雷达站的位置变化对速度场反演结果有一定的影响,而对其他变量的反演影响很小.两个时次的雷达观测资料基本足够提供反演所需的时间演变信息,同化更多时次的雷达资料,反演效果改进很小.雷达观测资料的缺值会显著降低同化效果,甚至可能导致同化失败,引入背景场可以改善这一状况.4DVAR同化技术对于雷达观测资料误差不太敏感.利用双多普勒雷达合成风场提供水平风场边界条件是比较准确可靠的.在反演主体离边界较远时,VAD风场也基本可用作水平风场边界条件.微物理场的反演对模式中的微物理参数化方案较敏感.     

用细胞自动机模拟雪花

雪花是自然界的增长现象,它具有复杂的树枝状形态。我们利用细胞自动机模型在计算机上模拟出许多种类的雪花图象,反映出实际雪花生长的一些物理过程。 “奇偶规则”考虑到水汽冻结时要释放大量潜热这个物理特点,“限制规则”和“优先规则”考虑到水汽扩散到冰晶表面要选择不同的着陆位置这个物理特点。 所有模拟出的雪花和实际观测到的雪花非常相似,且具有分数维的形式。 看来,细胞自动机是模拟像雪花那样在耗散非线性动力系统中所出现的复杂形态的有力工具。     

1986年和1987年秋季西太平洋赤道附近海域的辐射状况

本文利用1986和1987年秋季在西太平洋赤道海域取得的短期辐射资料,分析了这一特定海域的辐射状况。揭示了所在海域太阳辐射的一些特征。这对了解该海域海气界面上的热状况以及它对所在海域天气气候的影响无疑都有帮助。     

多普勒雷达数据处理显示系统

多普勒天气雷达目前已经成为对短时强烈天气进行监测的主要手段之一。为了方便资料的处理和分析 ,将科研成果向业务应用转化 ,提高观测资料软件和资料处理能力 ,为预报员和科研人员提供方便 ,我们开发了多普勒雷达资料分析显示系统。该软件是兼原始数据处理、反演、显示功能于一体的雷达数据处理系统 ,有很好的兼容性和可移植性 ,其交互式、多线程、多窗口、多任务的汉化操作界面 ,灵活、简便 ,容易使用。根据用户需要 ,水平风场可用风矢量、风羽、流线或等值线等不同方式表达 ,多种水平变量也可以任意叠加     

500hPa环流变化与山东春季降水异常

应用SVD技术,诊断分析了北半球500hPa高度场与山东春季降水的关系。结果表明：山东春季降水与北半球500hPa高度场关系密切,山东春季降水与东亚上空500hPa高度场具有很好的同步联系。前期(冬季)日本东北部500hPa高度场是影响山东南部春季降水的关键区,具有预测意义。500hPa高度距平场东高西低型是造成山东春季降水的主要大气环流形势,西高东低型是造成山东少雨的主要大气环流形势。     

陕西中部一次下击暴流的多普勒雷达回波特征

利用西安多普勒雷达产品资料对2006年6月25日发生在陕西中部的一次下击暴流天气进行初步分析,结果表明：强单体合并加强形成弓状回波并产生了33m·s^-1的大风天气;弓状回波反射率因子核心（60dBz）高度下降明显;垂直液态水含量高达70kg·m^-2;弓状回波中层辐合较强,多普勒风场中层辐合区特征比较明显。