中国南方地区层状云的形成和日变化特征分析

文中利用中国地区卫星和地面观测云的量、状、高等资料及空中规定等压面和特性层探空资料 ,分析了中国南方地区 (2 0～ 35°N ,10 3～ 12 0°E)层状中、低云的形成背景和日变化特征并初步解释了日变化的原因。层状云的伸展高度是受空中逆温层限制的 ,华南沿海地区的层积云与海洋性层积云具有较相似的性质 ,是水汽在边界层逆温下凝结、堆积的结果 ,其云量日变化与边界层日变化有密切联系 ,白天减少 ,夜间增多。高原以东地区层状中云的形成是青藏高原大地形动力作用的产物 ,是冬春季水汽在高原以东大尺度低高层辐合、中层辐散所伴随的下沉运动形成的逆温层下堆积的结果 ,其日变率较小。     

黄淮西部地貌过渡区深对流云的时空特征及其天气意义

中国黄淮西部地貌过渡带(30°-38°N,109°-118°E,山区和平原过渡带)地形复杂,每年夏季强对流天气频繁发生.为了深入了解该地区的对流发展和分布特征,用1996-2010年5-8月静止卫星多通道资料及河南省地面观测的对流天气(雷暴、冰雹、短时强降水)资料,对该地区深对流活动的时空分布及天气意义进行了统计和对比研究.结果显示:黄淮西部地貌过渡带及其附近深对流活动的时空分布不仅与气候带关系密切,而且,明显受地形和天气系统影响.淮河流域是深对流活动高发区,豫北和豫西山区是深对流活动次高发区.豫北和豫西山区的深对流主要产生雷暴和冰雹,而淮河流域、南阳盆地等地势较低地区的深对流活动则较多地与雷暴和短时强降水有关.深对流活动随夏季风北进和副热带高压的北抬而具有显着的月际、日际变化及明显的阶段性特征.不同月份的深对流活动日变化特征显着不同,表现出两种性质的对流活动,一种为持续时间较短的热对流,一种为大尺度天气系统控制的持续性对流.豫北深对流活动日变化主要为单峰型,且具有自西北向东南方向传播的特征;豫南深对流活动日变化表现为双峰结构.     

Cloud Classification and Distribution of Cloud Types in Beijing Using Ka-Band Radar Data

A cloud clustering and classification algorithm is developed for a ground-based Ka-band radar system in the vertically pointing mode. Cloud profiles are grouped based on the combination of a time–height clustering method and the k-means clustering method. The cloud classification algorithm, developed using a fuzzy logic method, uses nine physical parameters to classify clouds into nine types: cirrostratus, cirrocumulus, altocumulus, altostratus, stratus, stratocumulus, nimbostratus,cumulus or cumulonimbus. The performance of the clustering and classification algorithm is presented by comparison with all-sky images taken from January to June 2014. Overall, 92% of the cloud profiles are clustered successfully and the agreement in classification between the radar system and the all-sky imager is 87%. The distribution of cloud types in Beijing from January 2014 to December 2017 is studied based on the clustering and classification algorithm. The statistics show that cirrostratus clouds have the highest occurrence frequency(24%) among the nine cloud types. High-level clouds have the maximum occurrence frequency and low-level clouds the minimum occurrence frequency.     

黄河上游地区降水雨滴谱特征分析

利用黄河上游地区不同降水云系31次降水的激光雨滴谱仪观测资料,对不同云系降水雨滴物理参量特征及滴谱的演变特征进行统计分析。结果表明:在黄河上游地区,层状云系降水和混合云系降水雨滴粒子呈单峰型分布,对流云系降水雨滴粒子呈双峰型分布。层状云系降水雨滴粒径峰值出现在0.4 mm,粒径范围较窄,雨滴数密度最大;对流云系降水雨滴粒径峰值出现在0.8 mm,粒径分布范围较宽,雨滴数密度最小;混合云系降水雨滴粒径峰值和粒径分布范围介于两者之间。雨滴各微物理参量(平均直径、均方根直径、平均体积直径、中值直径和体积中值直径)由大到小排序依次为对流云降水、混合云降水和层状云降水。降雨强度和雨滴数密度变化趋势一致,对流云和混合云降水强度和雨滴粒子数浓度有较好的相关性。通过雨滴谱特征的研究,有利于认识该地区降水微物理特性及成雨机制,为实施科学人工增雨提供一定的科学依据。     

新疆降雹云团的特征分析

普查1998－2001年4－8月的资料，得到全疆438个降雹云团。2000年降雹云团出现最多，按尺度大小将降雹云团分为雷暴云、对流云、中尺度对流系统、冷云核、系统云系云区有云团边缘6类。强以流云团是冰雹云的主体。新疆降雹云团尺度小、形状不规则、云顶温度较高。     

华北层状冷云降水微物理特征及人工增雨可播性研究

利用DMT探测平台对2009年3月11日山西云降水观测外场试验区的一次云降水过程实施了综合探测,综合分析了此次云降水过程的宏微观物理特征。计算了云中过冷水含量距0℃层高度（1500m）的垂直分布：云中过冷水含量最大值出现在0℃层高度以上400 m处,其最大值为0.416 g·m^-3,之后随着距0℃层高度的增加,云中过冷水含量迅速减小,到0℃层高度以上600 m处基本为最低,之后直到云顶,云中过冷水含量维持低值。CDP探头探测的云中粒子浓度以及CIP探头探测的云中大粒子浓度应作为判别云中可播度的两项主要指标,CDP探测的粒子浓度不小于30个·cm^-3的云区才具有一定的可播度,其中CIP探测的大粒子浓度小于10个·cm^-3时,可确定为强可播区。云滴浓度随高度变化呈多峰分布,云中粒子谱型主要为双峰或多峰型。此探测过程中典型区域的粒子谱中均出现第二峰值的区段,分析表明只有当云粒子浓度不小于30个·cm^-3时,相应云区才具有一定的可播度。     

Determination of cirrus radiative parameters from combination between active and passive remote sensing measurements during FRENCH/DIRAC 2001

In the context of the next AQUA Train satellite experiment, airborne measurements were carried out to simulate satellite measurements. They were conducted between September 25 and October 12, 2001, off the coast of southern France over the Atlantic Ocean and over the Mediterranean Sea, respectively. During the intensive Field Radiation Experiment on Natural Cirrus and High-level clouds (FRENCH/DIRAC 2001), natural ice clouds were sampled from in situ and remote sensing measurements. On October 5 and 7, 2001, cirrus cloud decks were described by a complete data set acquired by: (i) in situ microphysical instruments onboard the TBM-700 aircraft: PMS probe, and Polar Nephelometer (ii) and downward-looking radiative instruments onboard the Mystère 20 aircraft: an infrared radiometer, a lidar, a visible imager with polarisation capabilities, and a middle infrared radiometer. Moreover, classical thermodynamical measurements were carried out onboard the Mystère 20. Mean microphysical characteristics of cirrus deck are derived from interpretation of remote sensing measurements. These properties are compared with those derived from in situ microphysical measurements in order to evaluate the radiative impact of natural cirrus clouds.     

登陆台风Winnie(1997)的数值模拟研究Ⅰ:结果检验和云系的模拟

用非静力平衡的中尺度模式MM5 (V2 )对 1997年 11号台风Winnie在登陆后演变为温带气旋的过程进行了48h模拟。结果表明 :MM 5不仅比较好地模拟出台风在陆地上的移动路径及其产生的降水 ,而且成功地模拟出了台风登陆后次中心的产生。利用模拟大气中的水物质 (云水、雨水、冰晶、雪水和霰 )模拟了台风云图 ,很好地展示了在卫星实际观测的红外云图上 ,Winnie台风在登陆后其云系的结构从热带气旋的螺旋结构到温带气旋的锋面云系结构的转变过程。因此对Winnie台风的数值模拟可以作为深入研究台风登陆后从热带气旋演变为温带气旋的变性过程的基础。     

暖底对流云催化的微物理和动力效应的数值模拟

为加深理解暖云底对流云降水形成的微物理机制,调查对这类对流云实施碘化银催化所能产生的微物理和动力效应,本文使用三维对流云模式(包含6种水成物:云滴、雨滴、冰晶、雪花、霰和冰雹),对2004年7月8日发生在我国江淮地区的一例对流云进行模拟,并开展碘化银催化试验。结果表明:(1)模式能够较好地模拟出实测风暴的回波结构。(2)云雨自动转化和霰粒子融化是两个最重要的成雨机制,产生的雨滴占雨滴总数量(质量)的67%(19%)和18%(57%)。(3)对流发展初期在主上升气流区进行的催化试验表明,对本例对流云播撒碘化银能够同时获得增雨和减雹的正效果。(4)催化增加的霰粒子通过竞争机制抑制了前期冰雹的形成,但增强了向雨滴的转化(通过融化机制);催化也促进了二次对流的发展,增加了入云的水汽通量和云水含量,加强了后期的云雨自动转化及碰并增长,导致后期的雨和冰雹增加,并使地面降水分布发生变化。这些结果表明,对暖底对流云进行碘化银催化能够产生微物理和动力效应。     

山地对流云并合形成积层混合云的过程分析

本文利用贵阳市气象台2005和2006年5-9月的地面、高空观测和雷达资料等,分析了41次山地对流云并合形成积层混合云的降水过程.研究发现如果分散的多单体对流云若距离较近,则很可能出现大范围地跨接、合并,则有可能形成范围宽广的片状或带状云系,即积层混合云系.云系形成以后在移动的过程中,会将前方不断新生的对流单体合并,从而云系前缘强度增强,云系不断维持.整个系统的生命期往往较分散云团更长,并有可能会形成间歇性或连续性降水.本文分析了山地对流云并合形成积层混合云的一些具体特征.