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.     

“09．11”山西罕见大暴雪天气过程分析

2009年11月9日-12日,山西出现了有气象记录以来最强的一次大暴雪天气过程,全省大部分地区降雪量在10mm～66mm之间,其中有86个县市出现历史同期最大值,39个县超过历史极值．本文利用高空、地面和卫星云图资料,对此次过程进行了综合分析,结果表明：高空强盛的西南气流和低层东北气流以及地面回流为暴雪过程提供了有利的流场配置,500hPa同位相槽和700hPa切变线是主要影响系统,低空急流的持续及水汽的辐合为这次暴雪提供了充足的水汽,卫星云图上云顶亮温最低区与强降雪落区有着很好的对应关系。     

基于局部阈值插值的地基云自动检测方法

地基云自动化观测是当前气象业务发展的迫切需求.目前的地基云检测算法仍主要是以阈值为基础,针对固定阈值和全局阈值算法在云检测精度方面存在的不足,利用晴朗天空下天空呈蓝色、云呈白色的属件,提出了一种基于局部阈值插值的地基云自动检测方法.该方法在对云图进行重采样后,对云图蓝、红波段进行归一化差值处理,再将处理后的结果图像按空间像素位置自动分成互不重叠、大小相等的均匀子块,对每一子区域采用一定的规则并结合改进的最大类间方差自适应阈值算法计算局部阈值,然后对每一子区域形成的阈值矩阵采用双线性插值算法进行插值处理,形成与原始云图大小相等的阈值曲面,利用此阈值曲面与云图蓝、红波段归一化差值处理结果进行比较,即可完成地基云的自动检测.与固定阈值和全局阈值算法相比,局部阈值插值算法对一些细碎的云和与背景反差不大的云获得了更好的检测效果.定量的评估结果表明,固定阈值方法在正确率和精确度上都要远远低于全局阈值和局部阈值方法,而文中提出的局部阈值算法在正确率和精确度上相比全局阈值算法又有较大提高.     

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.     

Impacts of aerosol chemical composition on microphysics and precipitation in deep convection

Aerosols affect precipitation by modifying cloud properties such as cloud droplet number concentration (CDNC). Aerosol effects on CDNC depend on aerosol properties such as number concentration, size spectrum, and chemical composition. This study focuses on the effects of aerosol chemical composition on CDNC and, thereby, precipitation in a mesoscale cloud ensemble (MCE) driven by deep convective clouds. The MCE was observed during the 1997 department of energy's Atmospheric Radiation Measurement (ARM) summer experiment. Double-moment microphysics with explicit nucleation parameterization, able to take into account those three properties of aerosols, is used to investigate the effects of aerosol chemical composition on CDNC and precipitation. The effects of aerosol chemical compositions are investigated for both soluble and insoluble substances in aerosol particles. The effects of soluble substances are examined by varying mass fractions of two representative soluble components of aerosols in the continental air mass: sulfate and organics. The increase in organics with decreasing sulfate lowers critical supersaturation (S_c) and leads to higher CDNC. Higher CDNC results in smaller autoconversion of cloud liquid to rain. This provides more abundant cloud liquid as a source of evaporative cooling, leading to more intense downdrafts, low-level convergence, and updrafts. The resultant stronger updrafts produce more condensation and thus precipitation, as compared to the case of 100% sulfate aerosols. The conventional assumption of sulfate aerosol as a surrogate for the whole aerosol mass can be inapplicable for the case with the strong sources of organics. The less precipitation is simulated when an insoluble substance replaces organics as compared to when it replaces sulfate. When the effects of organics on the surface tension of droplet and solution term in the Köhler curve are deactivated by the insoluble substance, S_c is raised more than when the effects of sulfate on the solution term are deactivated by the insoluble substance. This leads to lower CDNC and, thus, larger autoconversion of cloud liquid to rain, providing less abundant cloud liquid as a source of evaporative cooling. The resultant less evaporative cooling produces less intense downdrafts, weaker low-level convergence, updrafts, condensation and, thereby, less precipitation in the case where organics is replaced by the insoluble substance than in the case where sulfate is replaced by the insoluble substance. The variation of precipitation caused by the change in the mass fraction between the soluble and insoluble substances is larger than that caused by the change in the mass fraction between the soluble substances.     

0.1~40 MHz地闪、 云闪及NBE事件的辐射场频谱特征分析

利用宽带傅立叶分析法对2008年7月30日和8月4日两次雷暴过程中, 距离观测点5~20 km范围内的55次负地闪回击过程, 33次云内闪电过程以及20次双极性窄脉冲事件（NBE）的电磁辐射信号进行了观测分析, 得到地闪回击、 云闪放电初始阶段以及双极性窄脉冲事件在0.1~40 MHz频带宽度下的电磁辐射能量谱密度。结果表明, 这三类闪电放电过程的辐射频谱波形均呈现出随频率增加、 幅值减小的趋势, 但在辐射强度和衰减速率上存在一定的差异。负地闪回击幅频波形在6~28 MHz频段上衰减速率相对缓慢; 云闪初始阶段在全频带上始终遵循f-1.2~f-1.4之间的衰减率递减, 且其频谱幅值与地闪回击的辐射能量谱幅值相差不大; NBE事件在0.1~40 MHz频带中辐射能量谱幅值基本都明显大于其他两类闪电放电过程, 特别是在10 MHz以上的HF、 VHF频带上其差异可达到20 dB。     

福建双旗山金矿深边部成矿预测研究

双旗山金矿位于武夷成矿带金矿成矿远景区内,地处闽中"金三角"地区,区内矿床(点)众多,金矿体主要受韧性剪切带控制呈层状、似层状,赋存于中晚元古代大岭组变质岩中,为韧性剪切带型金矿床。通过对成矿地质背景、典型矿床地质特征和区域成矿地质条件的研究,结合物探、化探、自然重砂等综合信息分析,并根据区域成矿地质、成矿作用及其相互关系、时空演化规律,建立成矿模式,全面利用综合信息预测方法,开展综合信息成矿规律及预测评价工作,圈定双旗山、杨梅、吉山、青溪等五个有利的成矿远景区,提出该区下步找矿方向和找矿靶区。     

辽东玉隆铅锌矿田控矿构造特征与深部赋矿空间分析

辽东玉隆铅锌矿田处于辽吉古裂谷西端中央地带,是区域上重要的铅锌成矿带。区内含矿母岩-大石桥组三段条带状透闪白云石大理岩发育,铅锌矿床成因类型为沉积-变质热液再造矿床,控矿构造为F1次级褶皱、F2褶皱转折端和褶皱翼部剪切滑动角砾岩带。文章提出区内存在类似检德铅锌矿床"如云硐"二期向斜的大褶皱转折端,论述了玉隆至烟囱砬子至响水沟二期向斜一线距地表600～1500m空间存在铅锌矿工业矿体的地质依据。     

从地质特征分析成都主城区在地震中的安合性

汶川MS 8.0大地震发生后,关于成都市主城区安全性的讨论一度十分激烈。本文从成都市及周边的基本地质构造和沉积特征入手,讨论成都市主城区在地震中的安全性问题。经过分析认为：川西坳陷刚性稳定的岩石圈结构决定了成都平原不会发生破坏性的大地震; 成都平原沉积盖层厚度大、质量佳、分布适宜决定了龙门山发生的地震不会对成都主城区造成巨大破坏。因此,面对天然地震,成都市主城区是安全的。     

云南澜沧老厂银铅锌铜矿床地质特征、控矿要素及找矿靶区

澜沧老厂银铅锌铜矿床有明显的垂直分带,具＂五楼一梯＂的矿化结构。它是典型的多因复成矿床,主要成矿作用包括早石炭世火山喷流沉积作用及喜山早期隐伏花岗斑岩热液成矿作用。主要控矿要素包括火山机构、火山旋回、火山岩浆分异演化程度、隐伏花岗斑岩。通过对矿床地质特征及控矿因素的详细研究,提出了找矿靶区。