夏季青藏高原与东亚及热带的降水廓线差异分析

利用热带测雨卫星上测雨雷达的探测结果,考察了青藏高原与东亚及热带地区降水廓线的异同.结果表明高原深厚弱对流降水为高原上最主要的降水类型,占降水总样本近90%,而对总降水量的贡献超过70%,其雨顶高度接近海拔13 km,最大降水率出现在近地面.高原与陆面(非高原地区)及洋面的降水廓线差异主要表现在:①高原上缺少陆面和洋面上的层云降水;②高原深厚对流降水云团在垂直方向上只有2层,难以从平均廓线中辨认深厚降水云团中的冰水混合层和冰晶过冷水层;③高原深厚强对流降水在垂直方向的厚度受到了"压缩",平均最大厚度约10 km,显著小于陆面及洋面地区的平均厚度;④高原深厚弱对流降水平均廓线斜率大于其他地区对流降水平均廓线斜率,表明8 km以上的降水率垂直变率大,由此将释放出更多的潜热,造成显著高于周边地区的对中高层大气的加热.     

京津地区对流性和层状降水回波的特征分析

利用自动分类算法,识别出2005-2007年5-8月京津地区雷达回波中的对流性和层状降水回波.在此基础上,分析了该地区对流性和层状降水回波的垂直廓线和回波面积的日变化特征.结果表明:京津地区层状降水回波的垂直廓线在4 km高度(0℃)附近,出现了明显的"零度层亮带",亮带强度在当地夜间最强,当地上午最弱;该区域内,两种...     

地基12通道微波辐射计反演大气温湿廓线及估算雷达路径积分衰减

利用TP/WVP-3000型地基微波辐射计12通道亮温观测资料,发展了一套大气温湿及液态水廓线反演算法.首先对近20年历史探空数据进行数据转换、插值等处理后,分无云和有云两种类型,运用MWMOD微波辐射传输模式,计算无云情况下的微波亮温集,根据相对湿度廓线,利用模式的绝热液水含量分析方法,模拟计算出液态水廓线及对应的微波亮温数据集,利用改进BP神经网络计算模型,通过神经网络学习训练,获取代表该地区的神经网络系数,用于反演计算大气温度、水汽密度、相对湿度和液态水廓线.与GPS探空数据对比,反演的大气温度廓线在7 km以下误差均在3 K以内,水汽密度廓线在6 km以下误差均在3 g/m2以内,部分底层廓线的反演值与GPS探空观测接近,获得了较好的反演结果.同时,通过模式分析出云水廓线,弥补GPS探空不足,利用微波辐射计观测进行验证,估算雷达路径积分衰减,用于试验降水雷达反演分析.     

迭代法在低纬高原地区多普勒天气雷达测量降水中的应用

 利用昆明多普勒天气雷达资料,采用迭代订正方法对强降水和大范围中等强度降水引起雷达信号的衰减情形进行了订正研究,同时对比分析了衰减订正前后的雷达测量降水与自动雨量站逐小时累计的雨量资料.结果表明:在低纬高原地区雷达测量降水中,强降水和大面积中等强度的降水情况下需要考虑降水对雷达信号的衰减影响;使用迭代法对雷达衰减订正的效果比较好,其订正后的雷达反射率明显高于雷达直接探测的反射率,最大的订正差值超过了9dBz;降水粒子的温度对多普勒天气雷达反射率订正结果也有比较显著影响;订正后雷达测量的降水更接近于自动雨量站的观测值.     

京津地区对流性/层状降水回波的特征分析

利用自动分类算法,识别出2005—2007年5—8月京津地区雷达回波中的对流性/层状降水回波。在此基础上,分析了该地区对流性/层状降水回波的垂直廓线和回波面积的日变化特征。结果表明:京津地区层状降水回波的垂直廓线在4km高度(0℃)附近,出现了明显的"零度层亮带",亮带强度在当地夜间最强,当地上午最弱;该区域内,两种类型的回波面积均呈明显的单峰型日变化特征,面积峰值出现在当地夜间,在当地午间面积最小;层状降水回波面积的变化比对流性降水回波的变化滞后了1～2h;对流性回波与层状回波面积比的日变化存在两个明显的峰值,分别对应两类影响京津地区的主要对流系统:午后出现的热对流和具有夜发性的湿对流。     

FY-3 SBUS数据和NOAA SBUV/2数据对比研究

FY-3 SBUS是我国第一个紫外臭氧垂直探测器,通过对SBUS数据和美国NOAA SBUV/2数据N值及臭氧垂直廓线对比,结果表明,SBUS臭氧垂直廓线相对于SBUV/2臭氧垂直廓线在大多数臭氧层具有较好的相对偏差,在±10%之间。在对比过程中,考虑了对比数据太阳天顶角匹配偏差、地理位置匹配偏差以及地表覆盖类型的影响。     

利用微波亮温资料反演陆地和海洋降水方案的对比

为研究微波亮温资料在反演陆地和海洋降水中的效果和差异,利用TRMM卫星的PR（2A25）和TMI（1B11）资料,从1998～2004年的观测资料中,每年分别选取了一次陆地和海洋上的强降水个例,采用4种组合方案进行了TMI反演降水试验.结果表明,无论是洋面降水还是陆地降水,采用全通道的组合方案都是最佳的.全通道的对数组合方案是反演洋面降水的一种理想方法.而对于陆地降水,全通道直接组合方案在总体上体现了较强的优势,是反演陆地降水的一种较为理想的方法,同时尽管陆面发射率高,往往淹没低频信号,但高、低频微波通道组合的反演结果仍优于单独使用高频亮温通道组合的反演结果.     

有参数误差时估算土壤湿度的集合平方根滤波同化方法

当陆面模式存在参数误差时,借助在NOAH陆面模式中同化表层土壤湿度的观测系统模拟试验,探讨同时估算土壤湿度廓线和校正土壤参数的集合平方根滤波方案的可行性.结果表明:准确校正参数对估算土壤湿度廓线非常重要,错误参数值会严重影响对模式状态量的更新.但是模式状态和参数同时更新的同化方案对参数的初估值较为敏感,只有选取合适的初估值才能保证参数校正和状态估计成功.     

基于卫星遥感的全球洋面降水暖云与非降水暖云的云参数差异

利用中分辨成像光谱仪(Aqua/MODIS)和云廓线雷达(CloudSat/CPR)两部星载仪器的准同步探测资料,分析了全球洋面暖云覆盖量和暖云降水频率的空间分布特征.并就暖云占优的多个中低纬海域,对降水暖云和非降水暖云的云微物理性质进行了对比,特别分析了由MODIS云滴有效半径(R16,R21,R37)相对大小所指示的云层顶部云水垂直结构在两类云之间的差异.研究结果表明,降水暖云与非降水暖云的云顶温度、光学厚度、云滴有效半径、云水路径等参数的有效范围接近一致,但均值存在明显差异.降水暖云的云顶高度显著偏高,其光学厚度、云滴有效半径、云水路径显著大于非降水暖云.针对6种云水垂直结构模态的初步统计结果显示,对应最大降水概率的模态为R37R21R16.该观测事实揭示了洋面暖云发展至降水阶段时,云层上部的云滴尺寸和云水含量多呈现为向下增长,该结果也反映了多光谱云参数反演资料在暖云降水识别中的潜在价值.     

一次梅雨锋强降水过程中云和降雨的结构特征

本文利用地面雨量计、天气雷达、FY-2C、CloudSat云廓线雷达等观测资料,对2007年7月7-8日发生在淮河流域的一次典型梅雨锋强降水过程中云和降雨的结构特征进行了综合分析。结果表明:此过程主要受准东西向低空切变线的影响,雨带略呈西北-东南向的带状分布形式,梅雨锋锋前强的上升运动有利于触发低层对流不稳定能量的释放,加强锋区的垂直环流。切变线上不断新生的对流单体,最终发展成为东西向贯通的梅雨锋云系,成熟期的梅雨锋云系由南向北依次平行分布着强对流性降水带、过渡带、层状降水区和宽广的非降水性云砧。梅雨锋云系发展的各个阶段,云体的垂直结构及水凝物的回波特征都有很大区别。     

波形对气象雷达探测的影响研究

对于雷达系统来说,发射波形决定了雷达系统的信号处理方式,因此发射的波形对于雷达系统来说十分重要。常规的气象雷达波形单一,在气象探测中存在不足;基于这个问题,从改变气象雷达波形的角度出发,研究波形对气象雷达探测的影响。分别从脉冲压缩后主旁瓣比、波形对雨量的衰减程度以及多普勒效应方面对三种波形进行仿真和分析,得出当降雨强度为中雨以上和小雨时分别采用线性调频波形信号和13位巴克码波形信号进行探测较为理想,当降雨强度在短时间内变化较大时则采用组合波形信号探测较为合适。     

雷达估测降水模拟史灌河流域径流

运用雷达联合少量雨量计方法估测流域面雨量,结合GAME/HUBEX国际合作项目1998年加强观测期在史灌河流域获取的水文观测资料和TOPMODEL进行降水径流模拟,并与稠密雨量计站网测量的面雨量进行流域出口流量模拟的对比试验.在1500小时时间序列的比较试验表明,雷达估测面雨量和雨量计测量的面雨量都能较好地模拟每小时流域出口蒋集的出流量,数值试验还表明,雷达估测面雨量在某一时段上的均值误差作为一个指标可以较好地反映其应用于降水径流模拟时的精度;总雨量和强降水的估测精度是雷达估测面雨量能否用于径流模拟的关键.     

基于79 GHz车载雷达的大气环境传播特性研究

针对79 GHz 频带雷达在雾气、降雨、降雪等不同天气条件下雷达性能下降的问题, 研究了基于79 GHz频带车载雷达的传播特性。评价了包括大气因素、降水(雾气、降雨、降雪)以及沙尘对该频段的影响, 并仿真分析了该频带在不同环境条件下对车载雷达性能的影响。结果表明, 不同天气条件对该频段雷达具有一定的衰
减作用, 同时降雨对79 GHz 车载雷达具有较大的影响。该研究对开发和利用79 GHz 频带, 并为该频带进一步应用于智能交通系统提供了理论根据。     

Ku波段波高和潮位探测系统多信道数据处理

作者介绍了一种用于测量海洋波高和潮位的Ku波段雷达探测系统。该系统可同时探测波高和潮位,其测量精度优于传统测量设备,并可以岸站或船载使用。文中对该系统探测回波的基带信号信道数据处理,特别就多信道中信号串扰和大动态背景的抗干扰检测方法进行了论述,并给出了系统的测试结果和误差分析。     

Correction for hydrometeor attenuation of C band radar data

C band digital weather radar observed data, collected from the Huaihe River Basin Energy and Water Cycle Experiment (HUBEX), are used for the study of correction of hydrometeor attenuation in the Fuyang region. An iterative algorithm is used for the correction scheme. The preliminary study shows that there may be a big difference between the radar observed reflectivity and the corresponding corrected one. Based upon the hourly precipitation data derived by the radar data sampled from the observations at intervals of 10 min and rain gauge recorded hourly precipitation data, it is found that the attenuation correction algorithm gives better results than those from direct observation. It is also shown that the temperature of hydrometeors may strongly affect the results derived from the attenuation algorithm.     

bin和bulk微物理方案在我国飑线模拟中的敏感性研究

分别利用weather research and forecasting(WRF)中尺度模式中的bulk和bin微物理参数化方案,对2014年7月12日发生在华东地区的一次飑线过程进行了数值模拟。结果表明:bulk方案基本模拟出了飑线初生、发展、成熟和消亡的生命史,但与实况存在1~2 h的延迟,且强度偏弱;而bin方案模拟的雷达回波结构松散,组织化程度较低,更类似于现状对流。从模拟的地面降水看,bin方案模拟的雨带偏窄,且强降水区偏北;而bulk方案则基本模拟出了强降水区的位置。在此基础上进一步分析了两种方案模拟的各水凝物的垂直分布,结果表明bulk方案在高层产生了大量云冰,而bin方案中雪和霰粒子数量较多。     

宁夏一次大到暴雨过程成因分析

利用地面、高空常规观测资料、数值预报物理量场以及卫星、雷达、自动站等资料,综合分析了2009年8月18日发生在宁夏的全区性大到暴雨过程．分析表明,台风“环高”的生成发展与西太平洋副高（简称副高）之间的相互作用,形成了有利宁夏降水的“东高西低”的环流形势,在副高东退过程中宁夏出现明显降水．500hPa短波槽和700hPa低涡是造成降水的天气系统．降水期间,中低层有明显的水汽和不稳定能量输送,且存在层结不稳定条件;云图中有多个中小尺度对流云团先后影响;雷达回波图上,此次降水过程表现为混合性降水,强降水由多个强度35～40dBz的强回波块影响造成,出现强降水的站点附近有“逆风区”或明显的气流辐合区存在,有明显的中小尺度上升运动,在雷达反演的风廓线可分析出“低层暖平流,高层冷平流”的配置．     

Rainfall retrieval over land from satellite remote sensing (SSM/I)

Composite microwave index (CMI) method is used with the satellite SSM/I data to retrieve summer rainfall rate over 96°E–127°E, 17°N–44°N. The results of verification are: the root-of-mean-square error is 0.9 mm/ h in the actual rain rate range from 2 to 2.9 mm/ h; 1.6 mm/h in that from 3 to 5 mm/h and the maximum rms error is 4.2 mm/h in that from 5.1 to 50 mm/h. Case study shows the decision tree and CMI method presented in the note are effective to the rainfall recognition and rain rate retrieval over land of East China.