基于加密探空资料的上海不同云天下AIRS/Aqua相对湿度廓线反演精度研究

目前云对卫星相对湿度廓线反演精度的影响研究大多是针对云量,对其他云属性的影响研究尚少,云高也是影响卫星相对湿度廓线反演精度的重要因素。利用上海宝山站L波段(1型)加密探空资料,分析了上海地区7—9月不同质量控制标识、云量和云顶高度条件下大气红外探测器AIRS/Aqua (Atmospheric Infrared Sounder)相对湿度廓线的反演精度,以期为今后开展AIRS等卫星资料的同化研究提供科学依据。结果表明：（1）AIRS相对湿度廓线反演误差随着云量的增加而逐渐增大,并且随着气压值的升高,少云与多云时的均方根误差(Root Mean Squared Error, RMSE)之差有逐渐增大的趋势;（2）云顶高度越高,AIRS相对湿度廓线反演精度越差,云顶以上湿度廓线反演精度更高,而云顶以下高度的反演误差较大;（3）高云且多云时,AIRS相对湿度廓线的反演精度最差,850 hPa处,AIRS相对湿度反演数据与探空资料绝对误差的下限达到了-63.51%;(4)虽然质量控制标识为0时,AIRS湿度廓线在对流层范围内的反演精度仍达不到无线电探空的水平,但是相对于质量控制标识1时,反演精度...     

近30年海阳日照变化特征及成因分析

利用1981—2010年海阳市日照等观测资料,分析了海阳市日照时数的年、季、月变化趋势、年代际变化特征,并与云量、轻雾(雾)、霾、相对湿度进行了相关性分析。结果表明:海阳市近30年的年日照时数总体呈减少趋势,其倾向率为-16.817h/a;总云量和低云量的增加会导致日照时数的减少;轻雾(雾)和霾日数的增加就会引起日照时数的减少;相对湿度越大,日照时数越小。     

支持向量机分类方法在天空云量预报中的应用

以2001年5月1日至2004年12月31日逐日武汉市地面、高空观测资料及欧洲中心24小时预报场等资料为基础,构建了不同的训练样本集,基于支持向量机方法进行了大量多因子的随机交叉验证,从而筛选出了包含最佳预报因子的训练样本集和相应的核参数g,建立了武汉市天空云量的预报模型。交叉验证结果表明预报模型是稳定性的、且具有较好的预报能力和推广应用能力。预报试验和实时预报的结果都显示出SVM方法对天空云量有一定的预报能力。     

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。     

利用扫描式红外亮温仪对天空云量的试验观测

利用中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测实验室自主开发研制的全自动扫描式天空红外亮温仪,于2007年4-8月在北京市气象局南郊观象台进行了试验观测.利用获得的天空红外亮温数据和南郊观象台(54511站)实时地面气象数据,进行了天空云量的计算.将整点前30 min内观测的云量的平均值作为与观象台观测对应的整点观测云量,分不同情况与观象台目视观测结果进行了对比分析.结果表明:(1)对于中低云,两种观测的云量比较一致,但如果在此期间云消散或增加很快,则差别较大.其主要原因是观测的时间和方式不同所造成的.(2)对于以卷云为主的天空情况,特别是高层薄卷云的情况,两种观测的云量差别较大.原因是受到目前试验所使用的红外传感器低温测量范围的限制(-50℃),以及判定云的阈值算法目前还只对于中低云比较适用,对于卷云的判断能力比较薄弱.(3)对于天空情况比较复杂,以及能见度不好的情况(气象站目视云量记录为10-),两种观测的云量差别也很大.其差别既受到仪器性能的影响,也与观测员视力与经验有关.仪器受到最低测量温度的限制,反演算法也有其不确定性,而观测员在低能见度时的观测局限性亦是一个重要原因.利用SIRIS-1进行云量和云底高度观测的优点是时间分辨率高,且全天时自动化,但对于卷云的判断还较薄弱.     

南海及周边地区云量分布及低云量与南海海温的关系

利用国际卫星云气候计划提供的月平均云气候资料集,分析了南海及周边地区云量的分布特征,并进一步研究了低云量与南海海温的关系。结果表明:(1)南海及周边地区总云量分布存在显著的季节性差异特征。(2)低云主要分布在南海海区,中云为华南地区,而高云则主要位于靠近赤道区域。(3)低云受海表温度影响较大,而中高云则主要与强对流相对应。低云主要分布于南海海表冷水中心南侧的暖水区内的温度梯度区,其高值区分布与海表温度梯度分布基本一致,海表温度梯度的大小与高值中心的低云量成正比。(4)低云量高值中心位置与水平海温梯度区两侧基本一致,高温暖水受西边界强迫上升在海表层辐合,有利于低云的生成。     

西太平洋云量变化与中国东部的降水

本文用“综合海洋大气资料集”(COADS)中月平均总云量资料得到了1905—1985年西太平洋地区夏季云量的历史演变.在副热带地区存在一个云量最少的带,这个云带的演变能较好地反映西太平洋副热带高压的变化.云带的位置和中心云量值具有明显的10年尺度的变化,它与中国东部雨量的变化有着明显的关系.因此它能提供近80年形成我国东部气候变化的夏季西太平洋副热带地区的环流变化的特征.     

地面太阳辐射的变化、影响因子及其可能的气候效应最新研究进展

近几十年来,全球和我国大部分区域的地面太阳辐射都经历了一个从减少到增加的过程,也就是所谓的地球"变暗"到"变亮";引起这种变化的原因复杂多样,总云量的变化无法完全解释,而气溶胶的变化则有可能在某些地区(包括中国)起着重要作用;地面太阳辐射的这种变化会产生重要的气候效应,在"变亮"的过程中有可能使温室气体的增暖效应表现得更加明显.从以上3个方面,对近几年国内外利用地面观测资料和卫星遥感资料所得到的最新研究成果进行了总结和分析,这些研究所揭示的与全球气候变化有关的基本事实也可以为我国的气候变化研究提供一定的参考和启示.     

珠三角城市群热岛及其气象影响因子研究

城市群热岛效应的合理评估关系到城市化对区域气候和环境的影响研究。以珠三角城市群为分析对象,并将其划分为东中西三个区,分析1999—2008年20个气象观测站资料,利用实测气温标准差方法定量选取郊区代表站,通过城郊对比方法研究热岛的时空特征及其气象影响因子,结果表明:珠三角平均热岛强度为0.71 ℃,线性增加趋势为0.29 ℃/(10 a)。热岛强度空间结构呈纬向三极子分布,广州、佛山、东莞和深圳等经济发达城市为高强度带,东西两侧逐渐减弱为两个低强度中心。热岛强度秋强(1.06 ℃)春弱(0.39 ℃)的季节变化和夜强(0.91 ℃)昼弱(0.53 ℃)的日变化特征明显。影响热岛出现频率的气象因子依次为低云量、相对湿度、风速和降雨量,并表现为负相关。研究结果对珠三角城市群的发展规划及气象和环境风险区划有良好借鉴意义。      

块状云的辐射性质及其对大气辐射收支的影响

本文利用三维辐射传输方程讨论了块状云阵的辐射性质，考虑了云块之间对太阳辐射的遮挡作用， 相互的辐射交换，及地面和大气辐射的影响。计算了云阵的反射率α，长波辐射通量F，有效云量Ne及云灵敏度因子δ随云量的变化，并与平面平行云模式作了比较。结果表明:平面平行云模式在云量小时给出的Δα/ΔN偏大，ΔF/ΔN偏小，因而δ偏大；在云量大时给出的Δα/ΔN偏小，ΔF/ΔN偏大，δ偏小。高原地区短波Δα/ΔN比平原地区大。双层云出现时Δα/ΔN及δ均变小。