海南省秋季暴雨过程雨滴谱的特征分析

以2017年海南省海口市秋季暴雨过程为研究对象,利用Parsivel降水粒子谱仪观测到的雨滴谱资料,分析雨滴微物理参量特征及滴谱随降水过程的演变特征.结果显示:降水粒子以直径小于1 mm的雨滴为主,直径大于1 mm的雨滴数所占的比例低,但其对雨强的贡献最大.雨滴数浓度、雨强、最大直径和均立方根直径随时间的演变趋势相似,峰值和谷值位置基本一致.降水前期雨滴谱以单峰为主,谱型窄;中期谱型拓宽,滴谱从单峰向双峰甚至三峰演变,有4 mm的大粒子出现;末期谱型变窄,滴谱变回单峰,雨滴数浓度显著降低.当进行Gamma分布的拟合时,直径在1.5 mm～3 mm范围内的雨滴,其拟合最为理想,本研究可为进一步研究热带降水云系的微物理特征提供参考.     

雨滴谱gamma函数拟合方法的分析与评估

地面雨滴谱常呈现gamma分布,gamma函数三个参数分布特征与降水云性质有关,采用不同拟合方法得到雨滴谱分布参数亦存在差异。利用2016年6～7月华南前汛期降水观测试验期间广东龙门地面PARSIVEL激光雨滴谱数据和相同地点的C波段调频连续波垂直探测雷达数据进行层状云及对流云分类,对地面雨滴谱数据按照15 min时长进行分组,得到了102组层状云降水样本和64组对流降水样本,开展降水雨滴谱gamma模型函数拟合方法的评估试验。对雨滴谱分布平均值特征曲线的代表性确认后,分别进行了非线性最小二乘法拟合以及多种阶矩法的拟合试验;使用地面实测数据与gamma拟合函数三个参数分别计算雨滴谱数浓度均方根误差、质量加权中值粒径的相对误差和降水强度的相对误差评估拟合结果。结果表明,使用非线性最小二乘法拟合效果最优。联合2016年6月13日调频连续波雷达探测一次降水过程不同阶段的地面雨滴谱特征,得到降水强度与gamma参数的相关关系,为降水云体垂直结构及降水微物理研究提供合理方法。     

高海拔地区冬季降雪滴谱特征分析

滴谱分布能够在一定程度上反映降水云成雨的过程,江河源区降水对生态和径流补给有着重要影响,为研究高海拔的三江源地区降雪微物理特征,利用OTT Parsivel激光粒子谱仪实测的降雪滴谱数据,采用最小二乘法对平均雪滴谱进行Gamma分布和M-P分布拟合,分析降雪滴谱特征和降雪过程微物理特征量降雪强度、粒子数、平均粒径随时间的演变规律,结果表明:(1)该地区降雪滴谱分布更接近于Gamma分布;(2)速度小于2 m/s的粒子对降水贡献达90%以上;(3)粒子数与降雪强度变化趋势基本一致,平均粒径与降雪强度变化没有显著关系;(4)Z=300R~(1.40)关系式高估了当地实测值。因此,以上分析可以增加对该地区降水微物理特征的理解,并有助于该地区降水微物理特征的研究。     

积层混合云降水雨滴谱特征分析

研究了雷州半岛积层混合云雨滴的微结构参量特征,用2007年8月8日至11日在广东湛江和遂溪观测获取的295个降水雨滴谱样本.根据雨滴瞬时谱和有关物理量的演变特征,分别得到了数浓度、雷达反射率因子和雨水含量与雨强的变化关系,给出了雨滴谱的Γ分布拟合和参数随时间的变化特征,得出三次积层混合云降水的平均谱Γ分布,可以描述为N=58 859.634 29D~(7.403 805) exp(-4.816 26D).这些结果可作为检验标准与雷达回波资料进行比较,确定降水的性质和定量估量降水;还可以通过地面连续雨滴谱数据推测空中雨滴谱的基本特征,从而完整地认识整个降水过程.     

北京低边界层雨滴谱的垂直分布特征

基于安装在气象铁塔不同高度的3台Parsivel激光雨滴谱仪, 研究2020年6—8月北京地区31次降雨过程低边界层的雨滴谱垂直分布特征及其对雷达测量降雨的影响。结果表明, 在雨滴从280 m下落到140 m的过程中, 雨滴破碎占据主导地位, 大尺度雨滴减少, 小尺度雨滴大量增加; 从140 m下落到地面的过程中, 雨滴合并占据主导地位, 大尺度和小尺度雨滴均减少, 中等尺度雨滴增加; 对流型降雨中, 随着高度降低, 大尺度雨滴迅速减少, 雨滴破碎对雨滴谱分布的影响较大。北京地区对流型降雨的雨滴谱特征介于海洋型与大陆型之间。由于雨滴谱的分布随高度变化, 不同降雨特征量也随高度发生非线性变化, 因此使用地面的降雨测量结果对气象雷达进行校准以及联合反演降雨会产生Z-R错配误差, 这种误差在稳定型降雨和弱降雨中更显著。     

2006年夏季祁连山北坡雨滴谱特征

利用2006年夏季在祁连山北坡进行人工影响天气综合科学试验期间的激光雨滴谱仪观测资料,对该地区夏季不同云系降水的雨滴谱特征进行分析．结果表明：按照降水云系的结构,分别对对流云系、层状云系和混合云系降水情况下降水雨滴的直径分布进行比较,雨滴各种平均粒径由大到小排序依次是对流云系、混合云系和层状云系．降雨强度和雨滴粒子数密度变化趋势一致．雨滴粒径和降落速度之间有很好的对数关系．3类云系的降水强度和雷达回波强度之间也满足对数关系．通过这些分析为祁连山实施人工增雨（雪）提供一定的科学依据．     

环境风对光学雨滴谱仪探测的影响

为了研究环境风影响下激光雨滴谱仪探测数据的应用, 基于北京2018年6—8月的多次降水过程, 对比架设于不同高度的OTT-Parsivel激光雨滴谱仪和超声风温仪的探测结果, 分析环境中不同强度的水平和垂直风对雨滴谱仪观测的影响。结果表明, 水平风速小于10 m/s且垂直风速大于0.4 m/s时, 利用OTT-Parsivel观测的速度谱估计垂直风速, 80%以上的估计值与超声风温仪观测值一致; 对雨滴垂直速度的修正会使计算得出的直径1 mm左右的雨滴数浓度发生显著变化, 进而影响雨滴谱衍生物理量; 借助定义的样本速度谱平均标准差和异常雨滴比例两个特征参数, 可以识别80%水平风速大于10 m/s的样本。     

双线偏振雷达测雨公式优化方案的仿真研究

基于滴谱理论和散射原理,利用模拟的雨滴谱及其反演的雷达偏振参数,讨论双线偏振雷达参数随雨滴谱变化而变化的规律;并提出一种测雨公式的优化改进方案。在不同的差分反射率因子Z_(DR)取值区间内,统计相应的测雨公式系数。同时,提出了3种Z_(DR)区间划分的方法:1利用统计学中的t检验法检测测雨公式系数随Z_(DR)变化而变化的曲线图中的显著突变点;并将这些点对应的Z_(DR)值作为区间划分的临界值。2直接按一定的步长等间距地将Z_(DR)的范围划分为不同区间。3依托于Z_(DR)与中值体积直径D_0的拟合关系,通过对D_0的取值范围等步长划分而间接得到相应的Z_(DR)的范围。在对方法二、三最优等分步长进行讨论的基础上,利用模拟的雨滴谱对上述方法进行检验;并对检验效果逐一进行对比分析。结果表明这三种分级统计方法的效果较未进行分级统计,直接采用固定系数测雨公式估测降水的计算结果更加精确,误差有明显改善。     

海洋浅对流云滴谱演变的观测分析

为了更好地分析云滴谱演变特征,结合垂直速度和液态水含量,采用总体平均统计和个体分析相结合的方法,对在加勒比海域开展的海洋浅对流云降雨观测试验(RICO)中3个架次(rf06、rf10和rf13)的滴谱资料进行了分析。结果表明:在云底以上500m左右的范围内,主要以云滴的凝结增长过程为主;在1km以上高度附近,雨滴粒子开始出现,成为云滴粒子向雨滴粒子转化的敏感区域;在对流云的上部,雨滴粒子随高度逐渐增多,直径较小的云滴粒子的数密度变化差异较大;云粒子谱型与环境动力场有明显的相关关系,处于蒸发过程时,直径小于40μm的云滴粒子会迅速减少,处于凝结过程时,直径在10μm附近和30μm附近的粒子会有双峰谱型出现,对应着云凝结核的活化和小云滴粒子的凝结增长。     

雨滴的衰减截面模型及特性分析

对多组数据进行分析后,发现散射截面的规律,以雨衰公式和M-P,J-T雨滴谱为基础,进行多组数据拟和,得出了HPM雨滴衰减截面的经验模型,利用经验模型,得出衰减率随频率和降雨量变化的规律.模型具有简单实用的特点,并且由模型所得结果、结论与有关文献完全一致.     

液滴分析技术的研究

提出液滴形成过程中测定液滴瞬时体积的方法,并由此得到了基于液体积的“液滴指纹图”,解决了液滴形成速率影响滴度分析结果的难题,确立了“液滴指纹图”的唯一性。所提出的三维液滴指纹图,将液滴分析技术的测试范围从液体的物理参数扩展到物理,化学性质的综合测定。     

不同类型酸雨对小白菜生长及品质的影响研究

研究了不同类型的酸雨(硝酸型、硫酸型和混合型)在不同pH值条件下对大棚种植的小白菜株高、食部鲜重、食部干重、叶绿素、可溶性糖及维生素C的影响。结果表明:随着酸雨pH的降低,小白菜株高、食部鲜重、食部干重均有不同程度的降低,pH为5.6时,三种生长指标达到最大值,硝酸型酸雨影响最大。硫酸型酸雨对小白菜叶绿素含量的影响最大,随着酸雨pH值的降低叶绿素含量逐渐减小。小白菜叶片可溶性糖含量和维生素C含量均随着采样天数的增加而增大,收获后的小白菜当酸雨pH为5.6时两种指标达到最大值。当酸雨pH<5.6时,随着pH值的降低,两种营养指标值也随之下降。硝酸型酸雨对两种营养品质指标的影响最大。     

海绵城市雨洪控制中雨水径流水质变化规律分析

在充分利用水资源的理念下,对海绵城市某公司不同取样点的雨水水质进行检测。介绍了研究区域的详细情况,给出雨水采集方法、实验方法和水质指标检测方法。选择研究区域4个不同下垫面的屋面和路面作为雨水取样点,分析了雨水径流水质随降水时间的变化规律、雨水径流水质随降水强度的变化规律和不同下垫面影响下雨水径流水质变化规律。结果表明,降雨初期雨水污染程度较高,雨洪控制中衡量雨水径流水质指标含量相对较高;随着降雨时间的增加,水质逐渐好转并最终趋于稳定;短时暴雨和强度消耗时长降雨相比,径流污染负荷明显更高;舍弃前10 min的初期径流雨水后,水质明显更好,说明海绵城市雨水利用潜力很高,可作为第二水源。     

模拟酸雨淋溶对土壤镉迁移的影响

以紫色土和黄壤作为供试土壤进行模拟酸雨淋溶试验.结果表明,酸雨增加了土壤镉的迁移性.随着酸雨pH值的降低,Cd的淋溶量越大,在土壤中的残留量减少,但是不同pH之间淋溶率的差异小,说明酸雨虽然增强了土壤中金属迁移性,但迁移缓慢.同一重金属的迁移性因土壤类型不同有差异.Cd在黄壤中的迁移性大于紫色土.对数方程表明酸雨淋溶量与Cd残留量之间并非简单的线性关系,重金属在土壤中迁移除了受到酸雨pH的影响,同时还受土壤Eh,有机质含量,CEC,土壤胶体,有机和无机配体的数量等因子的影响.     

间苯二酚——甲醛树酯的合成及其结构表征

对不同催化剂条件下合成的间苯二酚－甲醛树脂的＾１３ＣＮＭＲ谱进行分析，通过定量计算确定在不同催化剂下，间苯二酚－甲醛树脂中亚甲基主要连接方式的邻相接，并比较和探讨不同催化剂对间苯二酚苯环上不同位置碳的空出比例的影响，同时还寻找到利用快速经济简便的红外光谱取代＾１３ＣＮＭＲ谱确定催化剂对间苯二酚－甲醛树脂结构的影响。     

应用迭代叠加法分离震源谱的理论探讨

推导了通过迭代叠加法计算震源谱的解析表达式。结果表明, 分离出的震源谱与台站项无关, 但是包含与事件?台站位置分布非均匀性有关的路径项影响, 这种影响将关系到拟合震源谱求取应力降的正确性。通过基于实例的数值计算, 进一步证实了这一理论推断。最后, 对如何正确地应用迭代叠加法计算应力降进行了讨论, 给出可行的正确获取地震应力降的研究方案, 为更准确地利用地震台网资料获取震源信息提供了基础。     

安徽省宣城地区酸雨污染初步分析

分析了宣城地区酸雨污染状况,结果表明：宣城地区酸雨污染具有广泛性,持续性的特点,污染程度随地域和季节不同而变化。     

酸雨对花卉影响实验数据的数学处理

为了研究酸雨对花卉的影响，用方差分析和模糊数学方法对大量实验数据进行了处理，将各种花卉对酸雨的反应程度进行了分类。筛选出一批对酸雨敏感的花卉，研究了适宜花卉生长的酸度，并指出大多数研究对象对酸雨具有一定抗性。