A 35-GHz Polarimetric Doppler Radar and Its Application for Observing Clouds Associated with Typhoon Nuri

Millimeter-wavelength radar has proved to be an effective instrument for cloud observation and research. In this study, 8-mm-wavelength cloud radar (MMCR) with Doppler and polarization capabilities was used to investigate cloud dynamics in China for the first time. Its design, system specifications, calibration, and application in measuring clouds associated with typhoon are discussed in this article. The cloud radar measurements of radar reflectivity (Z), Doppler velocity (Vr), velocity spectrum width (Sw) and the depolar-ization ratio (LDR) at vertical incidence were used to analyze the microphysical and dynamic processes of the cloud system and precipitation associated with Typhoon Nuri, which occurred in southern China in August 2008. The results show the reflectivity observed using MMCR to be consistent with the echo height and the melting-layer location data obtained by the nearby China S-band new-generation weather radar (SA), but the Ka-band MMCR provided more detailed structural information about clouds and weak precipitation data than did the SA radar. The variation of radar reflectivity and LDR in vertical structure reveals the transformation of particle phase from ice to water. The vertical velocity and velocity spectrum width of MMCR observations indicate an updraft and strong turbulence in the stratiform cloud layer. MMCR provides a valuable new technology for meteorological research in China.     

河南春季一次层状云降水云物理结构分析

河南2000年4月14日的降水由冷锋和西南涡产生,降水云系分布不均匀,云图上云区间有带状云隙,雷达回波图上出现两条带状回波,云带内部分布也不均匀,垂直方向上降水云系有分层现象。分析了降水云系的微物理特征,根据可播度的PMS指标确定了航线上过冷水丰富的区域,结合卫星、雷达资料讨论了过冷水丰富区域的分布特征,还讨论了降水云系内部存在的对流不稳定。     

An assessment of Arctic cloud water paths in atmospheric reanalyses

The role of Arctic clouds in the recent rapid Arctic warming has attracted much attention. However, Arctic cloud water paths(CWPs) from reanalysis datasets have not been well evaluated. This study evaluated the CWPs as well as LWPs(cloud liquid water paths) and IWPs(cloud ice water paths) from five reanalysis datasets(MERRA-2,MERRA, ERA-Interim, JRA-55, and ERA5) against the COSP(Cloud Feedback Model Intercomparison Project Observations Simulator Package) output for MODIS from the MERRA-2 CSP(COSP satellite simulator) collection(defined as M2 Modis in short). Averaged over 1980–2015 and over the Arctic region(north of 60°N), the mean CWPs of these five datasets range from 49.5 g/m~2(MERRA) to 82.7 g/m~2(ERA-Interim), much smaller than that from M2 Modis(140.0 g/m~2). However, the spatial distributions of CWPs, show similar patterns among these reanalyses, with relatively small values over Greenland and large values over the North Atlantic. Consistent with M2 Modis, these reanalyses show larger LWPs than IWPs, except for ERA-Interim. However, MERRA-2 and MERRA underestimate the ratio of IWPs to CWPs over the entire Arctic, while ERA-Interim and JRA-55 overestimate this ratio. ERA5 shows the best performance in terms of the ratio of IWPs to CWPs. All datasets exhibit larger CWPs and LWPs in summer than in winter. For M2 Modis, IWPs hold seasonal variation similar with LWPs over the land but opposite over the ocean. Following the Arctic warming, the trends in LWPs and IWPs during 1980～2015 show that LWPs increase and IWPs decrease across all datasets, although not statistically significant. Correlation analysis suggests that all datasets have similar interannual variability. The study further found that the inclusion of re-evaporation processes increases the humidity in the atmosphere over the land and that a more realistic liquid/ice phase can be obtained by independently treating the liquid and ice water contents.     

吕宋冷涡时空特征概况

本文在收集南海以及台湾周边海域1900~2004年共105a的海洋调查资料,按0.5°×0.5°网格进行温盐计算统计分析,制作了逐月平面、断面分布图的基础上,参考相关文献和海洋水文图集,阐明了吕宋冷涡的空间、季节特点及其变化规律。中尺度涡对海洋科学、舰艇航行及国防建设等都有重要的学术意义和实际应用意义。     

智慧城市时空大数据云平台建设探讨

随着社会经济及城市建设的不断发展,建立智慧城市成为城市转型与国家可持续发展的有力举措。智慧城市时空大数据云平台具备数据获取、挖掘分析、时空数据服务等能力,为智慧城市的智能化带来可能。本文分析了传统智慧城市存在的问题,阐述了大数据时代智慧城市建设的技术路线及关键技术等方面的内容。     

渤海海效应暴雪云特征的观测分析

利用静止卫星 (GMS-5, GOES-9, MTSAT) 红外数据与CloudSat卫星云剖面雷达数据、NCEP FNL分析资料与常规观测资料,对2001—2010年发生的12次渤海海效应暴雪过程中云的演变特征、渤海热力作用与暴雪云团垂直结构及相态组成进行了观测分析。发现不同生成源地的暴雪云通常在渤海上快速发展,云中多存在水平范围可达100~300 km的密实条状或块状云团,其下对应主要降雪区域;暴雪云生成源地可分为渤海湾及莱州湾附近、渤海中部、辽东湾附近3种,暴雪云在海上移动主要受850 hPa风场影响;渤海暖海面与其上冷空气间的热量、水汽交换形成的不稳定层结条件,导致暴雪云进一步发展;暴雪云发展旺盛时期高度可达4 km,其冰水含量最大值达600 mg·m-3且主要集中在2 km高度附近,平均值可达303 mg·m-3,冰粒子有效半径最大值约为120 μm,平均值约为91 μm。     

地形作用下低空急流的演变与强降水对流风暴系统的相互作用

利用雷达、卫星、风廓线雷达和地面加密区域自动气象站等观测资料,分析了2016年入梅后发生在鄂东地区一次极端强降水事件的中尺度对流系统发生发展过程、结构演变及其传播特征,旨在揭示造成强降水过程中的3个中尺度对流系统(MCS)的触发、发展、维持机理以及它们之间内在的中尺度动力学关系,尤其是地形作用下的低空急流的演变与强降水对流风暴系统相互作用过程。研究表明:(1)与大多数梅雨锋上的强降水带与低空切变线平行分布不同,此次极端强降水雨带呈倾斜的"n"字形,其中两条主雨带近乎与低空切变线垂直;此次极端强降水分别由大别山迎风坡上西北—东南向MCS、湖北中东部平原地区西北—东南向MCS和桐柏—大洪山东侧东北—西南向MCS造成。3个MCS移动缓慢,都具有后向传播的特征。(2)大别山迎风坡上MCS初始雷暴是低空急流下边界不断向下扩展过程中在地形抬升作用下触发的,而湖北中东部平原地区的MCS和桐柏—大洪山东侧MCS的触发、发展、加强都与大别山迎风坡上MCS形成的冷池加速推进形成的出流边界与环境气流形成的强烈辐合抬升作用有关。(3)垂直于大别山的边界层西南急流对山坡上的对流冷池产生的顶托作用不仅平衡了冷池密...     

基于民用航空规章的结冰气象条件探测数据分析方法

我国极度缺乏结冰气象条件中的云层数据,我国民用航空规章第25部附录C结冰条件只能复制于美国航空规章,对飞行探测得到的结冰云层数据进行附录C符合性分析的方法也少有研究。附录C结冰条件形成于20世纪40年代末,当时的探测手段与如今采用先进探测仪器所获取的数据形式有很大差异,因此首先明确附录C结冰条件参数的具体定义,根据当前探测仪器测量数据的高分辨率特性,对数据处理与分析方法进行研究。最后基于该方法对安庆结冰气象探测数据进行了分析,从分析结果看,该方法能够清晰呈现所探测结冰云层的结冰条件基本特征及其与附录C的符合性程度。     

基于LiDAR技术的古建筑复杂曲面三维重建

随着信息技术和测绘科学的迅猛发展,传统的空间数据获取模式已经不能满足现在的信息化需求。三维激光扫描技术的出现,推动了现代化测绘技术的发展,其高精度、快速的非接触式扫描测绘方法改变了传统空间数据采集模式。古建筑文化遗产的三维数字化保护是目前社会的研究热点,利用三维激光扫描技术来重建古建筑独特复杂的表面模型,为古建筑数字化管理和修复提供数据参考是一个很有意义的事情。本文以利用地面三维激光扫描系统构建古建筑三维模型为研究对象,通过洞窟类实例对古建筑点云数据处理和NUBRS三维模型复杂曲面重建技术进行研究与探讨。     

时空遥感云计算平台PIE-Engine Studio的研究与应用

随着遥感大数据时代的到来,为快速处理和分析海量遥感数据,国内外涌现了众多遥感云计算平台,使得全球尺度、长时间序列遥感数据的快速分析和应用成为可能。本文在分析国内外遥感云计算平台现状的基础上,针对大数据时代国内缺少功能完备的遥感云计算平台,且国外遥感云计算平台对国产卫星数据支持不足等问题,基于容器云技术,构建了包含国产卫星数据且集数据、算力和技术于一体的时空遥感云计算平台PIE（Pixel Information Expert）-Engine Studio,实现了脚本驱动的遥感数据的按需获取以及海量数据的快速处理。采用Landsat 8数据,以生长季植被指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）的计算为例,对比了本平台与GEE（Google Earth Engine）的数据处理能力。结果表明,由于计算资源的限制,本平台的计算和导出时间均比GEE稍长,但计算结果的空间分布一致,其中近68%的值均分布在（0.48,0.77）,且二者差值的95.33%集中在（-0.13,0.13）,结果较为可信。因此,本文构建的基于共享、开放的中国自主遥感云计算平台PIE-Engine Studio,可为地球科学领域的研究提供数据和算力支持,将有助于推进中国遥感云计算平台的发展进程,推动国产卫星数据在云计算平台上的应用。