ITRF2014参考框架的实现与改进

ITRF2014通过对多种空间大地测量技术解的联合处理,在ITRF2014建立过程中首次对非线性运动建模,包括季节性变化的估计和震后形变(PSD)模型的应用。针对基准定义、输入数据和数据处理策略等方面介绍ITRF2014实现的基本情况,并对之前版本进行优化改进。     

WIND SHEAR IDENTIFICATION WITH THE RETRIEVED WIND OF DOPPLER WEATHER RADAR

Wind shear reflects that the wind field is not uniform, which is one of the primary factors which make the retrieval of the wind field difficult. Based on volume velocity process(VVP) wind field retrieval technique, the intensity of wind shear is identified in this paper. After analyzing the traditional techniques that rely on the difference of radial velocity to identify wind shear, a fixed difference among radial velocities that may cause false identification in a uniform wind field was found. Because of the non-uniformity in wind shear areas, the difference of retrieved results between surrounding analysis volumes can be used as a measurement to show how strong the wind shear is. According to the analysis of a severe convective weather process that occurred in Guangzhou, it can be found that the areas of wind shear appeared with the strength significantly larger than in other regions and the magnitude generally larger than4.5 m/(s·km). Besides, by comparing the variation of wind shear strength during the convection, it can be found that new cells will be more likely to generate when the strength is above 3.0 m/(s·km). Therefore, the analysis of strong wind shear's movement and development is helpful to forecasting severe convections.     

Ka波段固态发射机体制云雷达和激光云高仪探测青藏高原夏季云底能力和效果对比分析

激光云高仪和云雷达是探测云底的两种设备,但其探测能力和探测结果有一定的差异,对比分析两种设备的测云效果有助于正确认识它们的探测优势,推进我国云雷达在云探测中的应用。本文提出了基于云雷达数据的云底和云顶高度分析方法,利用2014年夏季第三次青藏高原大气科学试验云雷达、激光雷达和激光云高仪数据,统计了三种设备探测青藏高原低云、中云和高云的云底高度偏差、探测率,分析了激光云高仪探测云底偏高的原因,根据探测结果提出了固态发射机体制雷达探测青藏高原低云的优化观测模式,模拟分析了探测效果。结果表明:（1）云雷达对高云的探测能力要明显优于激光云高仪,但其对低云的探测能力有待改进,激光云高仪探测云底下部的边界层内的云雷达回波信号可能是非云降水回波;低层云的遮挡作用明显降低了激光云高仪对多层云的观测能力;与激光云高仪相比,云雷达仍然会漏掉一些高云和中云。（2）激光云高仪探测的中云和高云的云底很多在云雷达回波内部,云雷达和激光云高仪观测的云底的时空对应关系比较差。（3）增大激光发射功率和优化固态发射机体制云雷达观测模式可提高云的观测能力,微波和激光雷达数据融合可全面了解不同类型云的宏观特征。这一工作为云雷达和激光雷达数据的应用,评估激光云高仪和云雷达探测青藏高原云的能力,讨论设计优化的云观测方案,为推进我国云观测技术的发展提供了重要参考依据。     

雷暴单体合并进行中雷达回波参数演变及闪电活动的特征分析

雷暴单体合并是促使对流系统成长、增强、持久的重要因素,合并与灾害性天气有着密切的关系。针对23次合并样本（其中有闪电活动的样本10例）,利用多普勒雷达和Safir3000闪电定位系统的探测数据,基于雷达回波参数的构建与计算,分别以一次冰雹暴雨过程和一次强降水过程为例,对合并及雷暴系统的演变进行了物理过程分析,对所有样本特征进行了统计归纳。最后发现并验证了雷达回波参数F_V40up-6（即6 km以上对流单体大于40 dBz体积的变率）常常在合并进行中出现突然减小现象,简称为"突降";同时揭示了合并进行中闪电活动的特征。具体结论如下:（1）就合并最初开始位置而言,高度在5 km之下的样本最多,比例达86%。从合并用时看（即RHI图中30 dBz回波开始衔接至最强回波合为一体为止）,全都在6-36 min,其中用时在12 min以内的占56.5%;达到30 min的仅占16%。合并开始后,在97%的样本中,回波参数V₄₀（即大于40 dBz的总体积）、V_40up-6（即6 km以上大于40 dBz的总体积）出现增大;V₄₀增幅为7%-590%,V_40up-6增幅为3%-638%;V_40up-6最大值出现时刻距合并开始时刻12-18 min的,占总样本的60.1%;24-36 min的,占总样本的34.8%。（2）在雷暴单体合并进行中有"突降"现象的,占总样本的87%;其中又有77%的"突降"出现在距合并开始后的6-18 min内。（3）在10个闪电活动样本中,有9个样本在合并开始后,闪电频数出现了"跃增",甚至出现峰值;全部样本中参与放电的主正电荷区高度随着"突降"均有下降,降幅在1-4 km,而此时的闪电频数几乎没有变化。      

结合毫米波雷达提取降水条件下风廓线雷达大气垂直速度的研究

风廓线雷达主要是利用大气湍流对电磁波的散射作用,在晴空条件下对大气风场等进行探测。在降水天气下,风廓线雷达能同时接收到大气湍流回波和雨滴的散射回波信号,其探测到的回波功率谱中降水信号谱和大气湍流信号谱叠加在一起,使得大气的运动被雨滴的运动信息所掩盖,给后续的大气风场反演带来误差。而毫米波云雷达在降水天气下仅能探测到云雨粒子的回波而无法探测到大气湍流回波,基于这一差异结合毫米波云雷达资料对风廓线雷达功率谱数据进行订正,剔除其中的降水回波信息,进而获取正确的大气运动垂直速度。通过一次典型弱降水天气过程的雷达资料对该方法进行了可行性验证,并将计算得出的大气垂直速度与传统双峰法提取的大气运动垂直速度及原始风廓线雷达垂直速度进行了对比分析,显示在弱降水天气下该方法能有效消除降水对风廓线雷达垂直速度测量的影响,提高弱降水天气下测速准确率,并且在湍流谱极其微弱的情况下该方法也能准确地获取到大气运动垂直速度信息。但是云雷达回波在降水时会有衰减,虽然是弱降水也会导致在高层距离库上的订正效果变差,故目前只适用于弱降水时低距库处的降水订正。      

GPM双频降水测量雷达对降雪的探测能力分析

以双频降水测量雷达为主载荷的GPM卫星于2014年2月发射升空。由于轨道倾角以及仪器通道的设置,大大提升了对弱降水和降雪的探测能力。通过四次降雪个例,分析比较了双频降水测量雷达的三种扫描模式(Ku,KaMS和KaHs)对降雪探测能力的差异。结果表明:DPR相态产品和地面实际观测结果比较一致,固态降雪温度-0.5℃并且降雪发生时的风暴顶高度大多6 km。Ku波段雷达由于仪器灵敏度的大幅提高.对降雪的综合探测能力最强,而KaMs和KaHS也具有特定的作用。此外,为了保证衰减订正的精度,和非降雪部分的衰减相比,需要主要提高降雪衰减尤其是混合相态湿雪的衰减订正精度。     

一次冰雹天气过程的多源资料观测分析

利用地基微波辐射计、风廓线雷达和雨滴谱仪等观测资料,对2015年4月28日发生在南京的一次冰雹天气进行了分析,探讨新型探测资料在冰雹监测预警中的应用。结果表明:(1)华北冷涡后部冷空气南下,与低层暖湿气流交汇,是产生这次冰雹的天气背景;高空冷平流叠加在低层暖湿气流之上,使得对流层中低层形成不稳定层结;地面辐合中心及辐合线是降雹的触发机制。(2)微波辐射计监测显示,降雹期间冰雹云中上升气流将底层空气的感热和潜热向上输送,导致2 km以上大气有明显升温,由于低层水汽聚集及冰雹在近地层融化造成降雹时近地层相对湿度、水汽密度增大。冰雹发生在云液态水含量快速增长的波峰上,对冰雹的发生具有较好指示意义。(3)对比南京3站风廓线雷达资料表明各站上空环境风场存在一定差异,六合地区降雹前6 km高度高空急流有利于六合上空形成有利的辐散形势,降雹时0~6 km存在较深厚的垂直风切变,配合地面中尺度低压,降雹最为强烈;南京站降雹时,对流层中下层有一槽过境,而高淳地区冰雹由近地面垂直风切变激发。(4)六合站、高淳站雨滴谱仪分析表明不同降水相态对应的滴谱特征有差异,两站雨滴谱型分别呈指数型、多峰型分布。高淳站雨滴谱仪监测到直径达到15 mm的冰雹粒子,六合站冰雹直径最大为5 mm。两站速度谱大致为单峰型,在较强降水时刻,粒子下落峰值速度在3~4 m·~(-1)。(5)影响六合的超级单体存在钩状回波、回波悬垂、三体散射等雷达回波中尺度特征,地面中尺度低压系统、中低层的中气旋及高层的辐散环流配置造成了雹云中维持较强的旋转上升气流,有利于出现大冰雹。     

青岛地区电场仪资料在一次雷暴天气过程中的应用分析

利用大气电场仪资料,结合天气实况、天气雷达和闪电定位仪等资料,对2013年7月1日青岛地区一次雷暴天气过程进行了综合分析。结果表明,当地面电场强度曲线在几十到几百毫秒量级内发生极性反转,变化幅度在2 kV/m以上,且完成后电场值会迅速回到极性反转前的电场值附近时,可以判断为发生了一次地闪。单站电场强度曲线可以反映出雷暴云与测站间距离的变化,闪电发生前电场强度的增加可为雷电预警提供时间。大气电场仪组网监测资料可以对雷暴云的移动路径做出判断。综合分析大气电场仪组网数据、天气雷达以及闪电定位资料等多源资料,可以更好地判断雷暴云的活动状况,提高雷电的预警准确率和时间提前量。     

黑河上游天涝池流域典型灌木生态参数研究

祁连山自然保护区是河西地区重要的水源涵养区,而灌丛作为祁连山主要植被类型之一,对该区水源涵养功能具有举足轻重的作用。以黑河上游天涝池流域两种典型亚高山灌木为研究对象,基于2014、2015年野外观测和ArcGIS10.1分析功能,获得灌木生长季期间生态参数（叶面积、叶面积指数和比叶面积）的变化;同时,结合分辨率为0.5 m×0.5 m的LiDAR数据和Geoeye-1影像数据,估算研究区灌木叶面积指数的空间分布。研究结果表明：灌木在生长季期间比叶面积值在一定范围内波动;叶面积、叶面积指数变化较大。其中,在6、7月份增加最明显,8月份趋于稳定,9月份叶片开始凋落。其次,随海拔梯度水热条件的不同,流域灌木叶面积指数空间异质性较大,以海拔3 400 m为节点,在3 200~3 400 m海拔带叶面积指数呈递增趋势,在3 400~3 750叶面积指数呈递减趋势。     

不同pH值下的珊瑚养殖实验

本文建立了一种科研用室内珊瑚养殖中新生长珊瑚的培植方法,解决了养殖珊瑚中新生长珊瑚样品的培植和采集问题。按照所改进的珊瑚养殖技术和建立的新生长珊瑚的培植方法完成了在不同海水pH值环境下的珊瑚养殖实验,同时达到对养殖中研究参数控制的简化和有效地目的。测定了在养殖过程中各水化学参数的变化,获得了新生长的珊瑚样品,为利用硼同位素组成指示海洋环境的变化提供载体。