一次对流降水过程增雨催化时机的模拟分析和雷达识别

为加深对对流云增雨催化机制的理解,避免催化指标的随意性,通过三维积云数值模拟和雷达加密探测资料分析相结合的方法,对发生在湖北省西北部多山地区的一次对流降水过程进行了增雨催化时机的分析和识别.首先运用三维积云模式,通过催化模拟敏感试验,得出对流云增雨催化存在时间窗,最佳的催化时机应该为对流云发展的早期,催化后关键是增加雨和冰晶冻结后碰并霰增长这一冰相微物理过程的产量.根据模式分析结果,结合雷达观测资料分析,发现对流回波在生成及发展上表现出一些规律性,可以作为通过雷达观测识别增雨催化的时机和潜力区域的指标.     

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。     

The Characteristics of Atmospheric Ice Nuclei Measured at Different Altitudes in the Huangshan Mountains in Southeast China简

The concentration of ice nuclei （IN） and the relationship with aerosol particles were measured and analyzed using three 5-L mixing cloud chambers and a static diffusion cloud chamber at three altitudes in the Huangshan Mountains in Southeast China from May to September 2011.The results showed that the mean total number concentration of IN on the highest peak of the Huangshan Mountains at an activation temperature （Ta） of-20℃C was 16.6 L-1.When the supersaturation with respect to water （Sw） and with respect to ice （Si） were set to 5％,the average number concentrations of IN measured at an activation temperature of-20℃C by the static diffusion cloud chamber were 0.89 and 0.105 L-1,respectively.A comparison of the concentrations of IN at three different altitudes showed that the concentration of IN at the foot of the mountains was higher than at the peak.A further calculation of the correlation between IN and the concentrations of aerosol particles of different size ranges showed that the IN concentration was well correlated with the concentration of aerosol particles in the size range of 1.2-20 μtm.It was also found that the IN concentration varied with meteorological conditions,such as wind speed,with higher IN concentrations often observed on days with strong wind.An analysis of the backward trajectories of air masses showed that low IN concentrations were often related to air masses travelling along southwest pathways,while higher IN concentrations were usually related to those transported along northeast pathways.     

梅雨锋云系的模态研究Ⅱ：出现频率及转换特点

基于经验正交函数（EOF）分解方法提取的1998～2008年梅雨活跃期共16次过程的梅雨锋云系主导模态,讨论了这些主导模态的发生频率、维持时间及相互转换特征。结果表明,在16个梅雨活跃期内,云系的第1主导模态正相位出现的频率最高,并且在4个活跃期内作为首次出现模态率先出现;第5模态正位相的出现频率最低,且该模态多数伴随其他模态一同出现,为过渡模态。统计发现,各主导模态的维持时间并不相同,其中第2模态负位相持续时间最长,为81 h;第5模态正位相的最大持续时间最短,仅为18 h;第6模态负位相的平均持续时间最长。对不同主导模态转换方向和频次的计算表明,各个位相的模态最多（最少）向9种（3种）（含正负位相）其他模态进行转换。除第6模态负位相和第5模态负位相向其他模态的转化具有较好的方向性外,其他模态间的相互转换多表现出随机性特征。其中,第6模态负位相在超过半数的情况下向第5模态负位相转换,而第5模态负位相则多向第3模态正位相和第1模态负位相进行转换。     

北半球环流季节演变机制

提出了北半球大气环流季节变化的一种反馈机制：外界（太阳、海洋、陆地等）的热力强迫加热大气,形成波状低云;而波状低云又使高中纬大气冷却,进而影响高纬冷气团冬夏变化。根据波状低云影响高纬冷气团变化这一负反馈过程,对1958－1993年进行夏季旱涝预报试验,结果每年中国东部的主雨带基本可正确预测出来。     

气象卫星云图的多分辨小波分解及人工神经网络降水估计研究

采用多分辨小波分析对卫星图象进行预处理 ,在保留其特征信息的同时 ,减小了数据量 ,改善了神经网络训练过程的收敛性能 ,提高了处理速度。采用这一方法根据 GOES- 8的红外亮温图象和气象雷达资料对巴西圣保罗州中部的降水量估计进行了试验 ,取得了良好的效果。     

一个缓慢移动的中尺度对流复合体内层状降水区的微结构分析

本文对一个中纬中尺度对流复合体层状降水区的微物理结构,结合雷达、卫星和其他飞机观测资料进行了分析.结果表明,MCC层状区内某些部位盛行冰晶聚合体,它们分布在相当厚的过冷气层内(0.5—-14℃或更冷).冰晶聚并过程足层状区内降水质点增长的主要机制.它起源于较高较冷的气层,在冰晶聚合体下降途中聚并效率渐趋增强,在0℃层附近形成一大的冰晶聚合带. 层状区中云滴液态含水量一般低于0.3g·m~(-3).0℃层以下降水质点数浓度较低,平均为0.8L~(-1)(2D-P资料)和2.3L~(-1)(2D-C资料),相应的平均体积中值直径分别为1.0和0.6mm.在0—-10c气层内,冰质点平均数浓度为27L~(-1)(2D-P资料)和133L~(-1)(2D-C),远人于0℃层以下的雨滴数浓度,相应的平均体积中值直径为0.8和0.4mm.冰质点数浓度随高度向上增加,在飞机垂直探测的顶部(6600m高度)观测到最大数浓度52L~(-1)(2D-P资料)和289L~(-1)(2D-C资料).冰质点大小则相反,是随高度下降而增大的.在0℃层附近冰晶聚合体较大较多,冰质点中15％以上是聚合体,2D-P探头观测的冰质点平均体积中值直径达1.8mm. 滴谱分析表明,负指数律分布能较好地拟合所有观测的降水质点大小谱分布.对水滴,斜率参数λ平均为17(±3.6)cm~(-1),相对变差不超过20％,在云模式研究中可以近似地假定λ是常数.然而,对冰质点样本,λ值可相差3倍以上,小能当作常数处理.至于截距参数N_0,不论是水滴还是冰晶样本,都是变量,其值可有2—3个数量级之差.但是,N_0与λ之间数值上相关很好,据此可以将降水质点谱简化为单参数分布.     

传统村落理水生态智慧数字化解析——以江西流坑村为例（英文）

在传统村落长期除水害、兴水利的营建与发展过程中,通过适应天然水体和利用地域水系形成了一整套成熟的策略,有着朴素的理水生态智慧。本研究从村落水系格局梳理、空间特征计算、水环境量化三个方面,对江西流坑村的理水策略和效果做出定性和定量的分析,探索村落理水研究的技术方法和潜力。研究结果表明,流坑村具有源头引水—中程排水—末端调蓄的层次清晰的水系格局：通过三维点云计算可知,其选址精确利用了微地形,采用多水源理水策略,形成了一个有机的水系格局,为村落各类需求提供了充足水源;采用双水源理水策略;村中塘湖可容纳83.0%的雨水,且植被面积约占村落总面积的34.7%,具有较高的地表渗透率,中程排水效果甚佳;通过水环境质量检测可知,其塘湖水体环境质量良好,末端调蓄功能较强。该研究旨在填补以往对传统村落理水非量化研究的空缺,挖掘传统村落隐没的信息和价值,加深人们理解传统村落水利统筹、布局和营建的生态智慧,实现传统村落水利文化遗产保护与现代利用的双赢,为我国村镇聚落发展建设过程中妥善处理雨洪问题、实现水资源可持续、保护生态环境提供有益启示和借鉴。     

ETM+卫星影像极地云层检测及分析

云一直是遥感图像预处理和分析中的一大难点,本文在分析南极地区成像特点的基础上,试图利用增强型主题成像传感器(ETM+)获取影像的多波段特点,对南极格罗夫山地区ETM+卫星影像进行云的检测。结果表明,该方法不仅能比较成功地检测极地云层像元,而且能有效地去除部分厚云的影响。