Numerical Sensitivity Studies on Effects of Ice Nucleating Processes on Electrification in Thunderstorms

This study employed numerical simulations to explore the impact of varying ice nucleation processes on the microphysics and electrification within thunderstorm clouds. A two-dimensional cumulus model, incorporating both non- inductive and inductive charge separation schemes, was utilized. The findings revealed that the freezing nucleation mechanism significantly influenced the microphysical development, electrification, and charge structure of thunderstorms. Homogeneous freezing generated a large quantity of small ice crystals near the cloud tops, which were primarily re- sponsible for the development of positive charge regions through a non-inductive charging process. Conversely, hetero- geneous freezing resulted in larger ice crystals, enhancing graupel formation and leading to a more rapid and intense charge separation rate of around ?15°C. Ice crystals formed heterogeneously and charged negatively during the development stage, resulting in an inverted dipole charge structure. When both immersion and homogeneous freezing processes were considered, the competition between these two distinct freezing processes resulted in reduced cloud water content and weaker electrification. Under conditions of low cloud water content at lower storm levels, graupel particles were negatively charged through non-inductive charging, causing the charge structure to quickly revert to a normal dipole structure.     

微波湿度计资料在GRAPES模式中偏差订正方法研究

根据微波湿度计MHS(Microwave Humidity Sounder)辐射率资料及GRAPES(Global/Regional Assimilation and Pr Ediction System)模式的特点,建立适用于MHS资料的偏差订正系统,该系统包括扫描和气团偏差订正,其中气团偏差订正考虑水汽资料的特性,采用三种不同预报因子组合的方案。偏差订正结果表明:MHS各个通道的扫描偏差表现出不同特征;偏差订正后观测残差基本服从均值为零的高斯分布,且观测残差的均值有所降低并随时间变化平稳;三种气团偏差订正方案都有明显的订正效果,其中方案三的订正效果最佳。     

大气环流对北大西洋湾流区海温“再现”的响应

利用全球海洋—大气快速耦合模式（Fast Ocean-Atmosphere Model,FOAM）,采用模式中的初值方法,研究了湾流区海温再现过程及其对北半球大气环流和气候的影响。FOAM模式很好地模拟了北大西洋湾流区的海温＂再现＂过程,模式中海面热通量异常与SST异常表现出不同步的响应特征。海面热通量异常在初冬季节达到最大值,而SST异常滞后,在冬季晚期达到最大值,从而在初冬和晚冬对北半球大气环流造成不同的影响。初冬季节北半球大气环流主要受海洋热通量异常的强迫,在北大西洋和北太平洋上空呈现相当正压的异常低压槽响应,北极地区为异常高压脊,类似北极涛动的负位相,可能造成欧洲南部和北非大陆气温偏高,亚洲大陆气温偏低。而晚冬季节北半球大气环流主要受SST异常的驱动,在北大西洋和北太平洋上空表现为相当正压的异常高压脊响应,北极地区为异常低压槽,类似北极涛动的正位相,可能造成欧洲南部和北非大陆气温偏低,亚洲大陆气温偏高,中国东部降水异常偏多30%左右。北太平洋大气环流的异常由北大西洋湾流区海洋热通量和SST异常强迫下游大气环流所激发,进一步通过Rossby驻波的能量频散东传至北太平洋而造成的。     

南半球对流层中部大气环流的若干特点

分析了南半球对流层５００ｈＰａ平均地转西风随纬度的分布特点,平均地转西风季节变化特点,计算分析了南半球位势高度对纬向平均的偏差,分析了超长波的分布特征。以上结果均与北半球同期计算结果作了对比比较,指出了南北半球大气环流的异同点。     

山东省沿海冬春季海陆大风对比分析

利用山东省划分的沿海12个海区代表站和部分海岛站资料,6艘渤海和黄海救助船资料,验证了2010年11月以来冬春季海区大风过程(≥6级)中,烟台北部沿海和威海南部沿海站大风资料的可用性,并对渤海湾、渤海中部海区、黄海北部海区和山东沿海大风进行了对比分析,得到以下结论:(1)渤海湾海区,滨州北部和东营北部沿海站均比海面风速偏小。(2)渤海中部海区,当天气系统为低槽冷锋时,东营东部、潍坊北部、烟台北部和烟台西部沿海站均比海面风速偏小。(3)黄海北部海区,在统计时段内,成山头站非常接近海面风速,其次是长岛县大黑山比海面风速小3 m·s-1左右。     

概率匹配平均法在山东强降水预报中的应用

基于WRF集合预报系统开发了概率匹配平均降水产品,选取了山东省2014—2016年共13次强降水过程,检验评估了概率匹配平均法在山东省强降水预报中的综合表现。结果表明：对于不同的强降水过程,各预报产品的预报能力差异较大,尤其是对暴雨以上量级降水的预报存在较大偏差;概率匹配平均相对集合平均,对大雨以上量级降水预报有明显改善,较WRF确定性预报产品也有一定提高,对强降水预报具有一定指示意义;该方法的改进主要体现在对不同量级降水的调整上,尤其是强降水的落区,相对集合平均增大了强降水的范围和强度,但对整个区域的总降水量预报没有很好的改进作用。     

最小二乘混合像元分解的端元丰度信息提取研究

针对无约束最小二乘混合像元分解算法提取地物端元丰度出现的局限性问题,通过野外实地采集的地物光谱数据建立研究区典型的地物波谱库,以Landsat OLI影像作为主要数据源,在经过Gram-Schmidt(GS)影像融合的基础上,利用纯净像元指数(PPI)及基于几何顶点的端元提取技术提取研究区典型地物端元,最后通过完全约束的最小二乘混合像元分解算法完成对研究区典型地物端元丰度的提取。结果较好地解决了无约束最小二乘混合像元分解算法提取的端元丰度信息出现负值的情况,并且提高了典型地物丰度信息提取的精度。完全约束最小二乘混合像元分解算法的RMSE误差均控制在0.174 913左右,在很大程度上提高了混合像元分解精度及实用性。     

空地数据链系统中图像自动剪切方法研究

在空地数据链路通信中，鉴于存在需要传输的各种机载图像传感器的数据量越来越大与已有的数据链带宽相对较小的矛盾，为了提高数据链路在战场环境中的图像传输效率，对于用CCD航空相机以中心投影方式获取的静态图像数据，要求远程快速高保真地进行信息传递，提出了一种机载自动数据缩减方案。该方案的关键步骤是图像的自动匹配与剪切，它的实现算法利用了航拍相邻图像间具有强逻辑相关性的特点，基于二维仿射变换模型，使用通过傅里叶-梅林变换计算得到的图像匹配参数，在没有检测到突现目标的情况下，对相邻图像中的场景重叠部分进行自动剪切操作。自动剪切及镶嵌的试验结果表明，本算法复杂度较低，鲁棒性和可操作性较强，能够有效地缩减下行链路中待传输的数据量，具有进一步实用化的潜力。     

影响白银市区太阳紫外辐射的初步分析

利用白银市区2003年3月～11月所采集的到达地面的太阳紫外辐射数据,分析了白银市区紫外辐射的月、日变化规律以及气象因子对紫外辐射的影响程度。分析结果表明,一年中,夏季的紫外线辐射最大,春季次之,秋季偏弱,冬季最弱;一日中,早晚时段辐射量小,中午时段辐射量大：云、气温、湿度等气象要素与紫外线辐射强度密切相关,尤其是云对紫外线有很大衰减作用。     

NOAA／AMSU温度反演在强热带风暴“碧利斯”研究中的应用

基于中国海洋大学卫星地面站提供的数据,通过NOAA／AMSU温度反演资料对2006年第4号强热带风暴“碧利斯”进行路径估算、结构再现、强度分析。结果表明,采用250hPa温度场信息进行强热带风暴中心定位,可以较准确地估算台风路径;在利用卫星数据反演的AMSU—B150GHz通道亮温图像上叠加风场信息,可以清晰地反映台风的螺旋结构,同时利用AMSU数据反演得到的亮温距平剖面图能够很好地反映台风强度。