X 波段双极化雷达对云中水凝物粒子的相态识别

人工影响天气研究需对云中降水粒子的相态和分布结构进行准确识别,以便提高人工影响天气作业效率.中国科学院大气物理研究所的车载X波段双极化雷达可提供与云中降水粒子大小、形状、相态等特征密切相关的4个极化参数:反射率因子、差分反射率、差分相移率、水平和垂直极化相关系数.利用这4个极化参数加上环境温度作为5个输入参量,建立了降水粒子相态模糊逻辑识别算法,识别的降水粒子有10种:毛毛雨、雨、湿霰、干霰、小雹、大雹、雨加雹、湿雪、干雪、冰晶.利用此雷达的实际观测资料,并与地面和飞机空中实测资料对照,对我国南、北方地区观测的降水天气过程进行分析,结果表明:建立的模糊逻辑算法对云内水凝物粒子的相态识别分类合理.     

山西省太阳能资源时空分布特征及利用潜力评估

按照中国气象局发布的太阳能资源评估方法,利用山西省近30 a 3个辐射观测站的太阳总辐射资料和105个站的日照资料,采用气候学方法计算了山西省的太阳总辐射,在分析山西省太阳总辐射的空间分布和时间演变特征的基础上,计算了山西省太阳能资源的各种参数,对区域太阳能资源潜力进行了客观评估。结果表明山西省太阳能资源储备丰富、稳定、可开发利用日数较多,特别是山西北部地区,尤其适合进行太阳能资源开发利用。     

麦棉套作主要虫害发生与气象条件的关系

根据危害棉花最重的棉蚜、棉红蜘蛛、棉铃虫和棉盲蝽象4大害虫的生物学特性、发生时段的气候条件和麦棉套种棉田生态因素,分析了4大害虫大发生的原因及预测预报,并提出了防治措施.     

1972—2019年南极威德尔冰间湖以及莫德高地冰间湖的特征分析

基于美国冰雪中心以及AMSR-2海冰密集度产品,分析了1972—2019年在威德尔海域发生的莫德高地冰间湖（1973、1980—2017年）以及威德尔冰间湖（1974—1976年）的时空变化特征,从而为研究冰间湖的形成和长期变化机制提供依据。选用40%海冰密集度阈值识别冰间湖,发现威德尔冰间湖（平均面积为250 000 km²）从结冰期至融冰期一直存在,而莫德高地冰间湖（面积从1980年的1 350 km²至2017年的53 180 km²）则出现日期晚（晚于7月18日）且持续时间短（除2017年长达90 d以上,一般在3~23 d内）。这些时空特征差异反映了与威德尔冰间湖和莫德高地冰间湖相关的海洋对流活动的巨大差异。基于漂流浮标数据评估了2016—2017年莫德高地冰间湖出现前中后区域的温盐变化特征,发现2016年夏季表层水盐度升高,且在2017年变得更暖更咸,但在2018年却变淡。这可能与莫德高地冰间湖在2016年冬出现、2017年冬面积增大以及2018年冬未出现的现象密切相关。此外,2019年在离莫德高地西南方3 000 km的海域首次出现了一个冰间湖,这可能是由于风暴过境导致。海洋和大气在冰间湖的产生、维持以及消散中起着重要作用。     

统计降尺度方法在青海省冬季最低温度预测中的应用

利用2003-2007年国家气象中心T213L31全球中期数值预报模式逐日输出产品与青海地区25个气象站的观测数据作为试验资料, 利用相关系数和逐步回归进行因子选择, 并以单隐层神经网络和多元回归作为降尺度方法进行对比研究, 用2003-2006年间的11月1日～次年3月1日的资料作为训练样本, 以数值预报产品和前一日观测的最低温度作为因子, 建立青海省25个气候站的冬季最低温度的24, 48, 72 h预报模型, 并且以2006年12月和2007年的1、 2月作为24, 48, 72 h逐日最低温度预报试验时段。试验表明, 对于青海地区来说, 青海北部地区的预报命中率总体好于南部高原地区; 在4种对比方案中, 以选择数值预报资料结合前一日地面观测的最低温度作为主要因子的方法相对较优, 随着预报时效的延长, 24 h历史实况的作用逐渐减弱; 对于所有台站来说, 这4种方案各有优缺点, 没有一种方案可以完全代替其他所有方案; 在实际业务运行中, 对不同的台站应采用不同的预报方案进行实际业务预报。     

集合卡尔曼滤波同化多普勒雷达资料的数值试验

利用集合卡尔曼滤波(EnKF)在云数值模式中同化模拟多普勒雷达资料,并考察了不同条件下EnKF同化方法的性能.结果显示,经过几个同化周期后,EnKF分析结果非常接近真值.单多普勒雷达资料EnKF同化对雷达位置不太敏感,双雷达资料同化结果在同化的初期阶段比单雷达资料同化结果准确.同化由反射率导出的雨水比直接同化反射率资料更有效,联合同化径向速度和雨水有利于提高同化分析效果.协方差对EnKF同化效果起着非常重要的作用,考虑模式全部预报变量与径向速度协方差的同化效果比仅考虑速度场与径向速度协方差的同化效果好.雷达资料缺值降低了同化效果,此时增加地面常规观测资料的同化可以明显提高同化分析效果.EnKF同化技术对雷达观测资料误差不太敏感.初始集合对同化分析有较大影响.EnKF同化受集合大小和观测资料影响半径.同化对模式误差较敏感.利用EnKF同化双多普勒雷达资料,分析了一次梅雨锋暴雨过程的中尺度结构.结果表明,EnKF同化技术能够从双多普勒雷达资料反演暴雨中尺度系统的动力场、热力场和微物理场,反演的风场是较准确的,反演的热力场和微物理场分布也是基本合理的.中低层切变线是此次暴雨的主要动力特征,对流云表现为低层辐合、高层辐散并有垂直上升运动伴随,其热力特征表现为低层是低压区,高层为高压区,中部为暖区而上、下部为冷区,水汽、云水和雨水分别集中在对流云体内、上升气流区和强回波区.     

雷州半岛雾的气候特征及生消机理

利用分别位于雷州半岛北部、中部和南部的湛江站59a、雷州站46a和徐闻站42a的气象资料,分析了雷州半岛雾发生的规律及生消机理。结果表明：三站年雾日数变化趋势基本一致,呈＂W＂状,局部峰值明显升高。三站的年平均雾日数分别为24.7d、30.4d和21.0d。雷州半岛雾日主要出现在每年的1—4月及12月,3月雾日数最多,7月雾日数最少。近10a湛江站夜间雾发生频率为90%;短雾多,持续时间在4h以内的占75%。雾形成的天气形势可分为高压入海型、低压前型、冷锋前型、静止锋前型、鞍形场或均压场型5类,主要是平流雾、锋面雾和辐射雾。3种雾消散的天气形势是新冷空气补充南下、雾滴出现碰并沉降形成小雨或日出后雾滴蒸发。统计雷州半岛三站2000—2009年雾次频数得出,成雾概率最大的气象条件是气温为15～25℃、T-Td≤1.0℃、Δp3在-3.5～-2hPa和1.5～2.5hPa之间、风向为NNE-ESE及风速小于5m/s。L波段雷达探空大雾个例分析表明：雾顶高度在1.5km左右,雾中温度随高度增加而减小;雾中相对湿度大于92%,1.5km之上急剧减小,3km以上保持不变;T-Td为1.2～6.4℃;近地面风速为2～6m/s,风向随高度顺时针旋转,雾中有暖平流。     

2009年中国东北夏季低温及其与前期海气系统变化的联系

依据中国东北地区拥有百年地面观测记录的长春和哈尔滨测站气温资料、NCEP/NCAR再分析资料和英国哈得来中心海表温度资料,揭示2009年东北地区发生的迄今已有15年没有出现的夏季低温事件成因.结果表明:发生东北夏季低温时的水平和垂直环流结构均为低值系统,东北冷涡异常活动是其最直接的影响因子;有利的年代际变化背景是,哈尔滨和长春6-8月平均气温年代际尺度(≥9 a)的振荡值1999-2008年约-O.8℃/10 a,显著低于全球变暖东北区域响应的线性增暖值0.2℃/10 a(1961-2000年),与长春和哈尔滨夏季气温呈正相关的前一年冬季太平洋极涡面积指数年代际振荡亦呈显著下降趋势.与1994-2008年东北夏季高温的500 hPa平均环流距平场显著不同,北极涛动呈强的负位相分布,东北亚、阿留申和北大西洋上空为显著负距平区;2009年前一年冬季与明显低温的1972年的前一年冬季北太平洋涛动均呈显著的负位相,春季仍持续,且2009年前一年冬季赤道中东太平洋SSTA为拉尼娜位相,2009年春季明显减弱;2009年6-7月夏季东北冷涡活动异常强与4-5月500 hPa北太平洋地区超长波扰动转为定常波扰动槽有关;SVD和谐波分析表明,北太平洋涛动的异常位相不仅是东北夏季气温变化的重要前期信号,还是大气中除了天气尺度的混沌分量外可提取的一种行星尺度稳定分量.     

新疆喀什两次超级单体致雹风暴特征对比分析

利用常规气象观测资料,对2011年发生在喀什地区夏季罕见的两次强度不同的超级单体致雹风暴进行了特征分析。结果表明：不稳定层结、冷空气活动频繁和抬升触发条件是喀什地区产生强对流天气的共同环境场特征;充足的水汽及强的垂直风切变更有利于喀什地区深厚湿对流活动的产生;初夏雹暴的发生、发展存在1支异常水汽输送,输送量10.9×10⁸ t;而盛夏雹暴存在3支异常水汽输送,输入量11.4×10⁸ t;θ_e陡立区与冰雹落区对应较好,垂直涡度与倾斜涡度发展旺盛,是造成大范围雹暴的主要原因。强回波高悬,低层入流显著、低层反射率因子高梯度区是强对流天气共同的回波特征;初夏雹暴为弓形回波、中-γ尺度;盛夏雹暴为强超级单体、中-β尺度;回波伸展高度越高、低层入流越显著、垂直风切变越强的对流系统产生的天气越激烈,易产生大雹。     

酒泉地区风能资源开发优势度分析

运用新一代中尺度模式WRF对酒泉部分地区进行了风场的数值模拟。结果表明,WRF模式对复杂地形条件下的风场具有较好的模拟能力,也能较好地模拟出地形对风速的影响。在此基础上,结合GIS技术在空间信息处理方面的优势,综合考虑各种地理要素的影响,对酒泉地区风能资源进行精细化研究,分析风能资源开发的优势度,发现(1)研究区域具有非常丰富的风能资源,较丰富区以上地区的面积将近达到研究区域的一半;(2)丰富风能资源区与该地区的地形有很好的对应关系,主要处于有地形狭口效应的区域;(3)最有利于风能资源开发的区域在玉门镇以南至昌马,这一片区域的地形平坦,风能资源丰富,又是戈壁,非常适合建设大型风力发电场。这些显示了酒泉地区风能资源开发的优势度分布,能为风电场的选址提供参考。