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微脉冲激光雷达及其应用研究进展

气象科技 2004年第4期32卷 219-224页

作者：贺千山毛节泰北京大学物理学院大气科学系北京100871

微脉冲激光雷达 (MPL)对云和气溶胶的光学属性的空间分布提供连续自动的观测 ,该系统结构紧凑 ,发射能量对人眼安全 ,其可靠性已在国内外很多大型试验中得到了验证。文章介绍了微脉冲激光雷达的系统结构、工作原理以及较之传统激光雷达... 详细信息

微脉冲激光雷达 (MPL)对云和气溶胶的光学属性的空间分布提供连续自动的观测 ,该系统结构紧凑 ,发射能量对人眼安全 ,其可靠性已在国内外很多大型试验中得到了验证。文章介绍了微脉冲激光雷达的系统结构、工作原理以及较之传统激光雷达的优越性 ,给出了气溶胶光学属性的反演方法 (斜率法、近端解法、远端解法和迭代求解法 )并指出了其优缺点 ,对MPL在边界层、气溶胶观测等方面的应用研究成果做了简介。

关键词：微脉冲激光雷达 MPL 云气溶胶光学属性

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华东雾和霾日数的变化特征及成因分析

地理学报 2010年第5期65卷 533-542页

作者：史军崔林丽贺千山孙林上海市气候中心上海200030 上海市卫星遥感与测量应用中心上海201100 山东科技大学测绘科学与工程学院青岛266510

基于华东449个气象站点1961-2007年的雾、霾、气温和露点温度数据、1980和2005年土地利用数据及2000-2007年MODIS气溶胶光学厚度数据,利用气候统计诊断、遥感和地理信息系统技术分析了华东雾、霾日数的气候变化特征及成因,结果表明:1961... 详细信息

基于华东449个气象站点1961-2007年的雾、霾、气温和露点温度数据、1980和2005年土地利用数据及2000-2007年MODIS气溶胶光学厚度数据,利用气候统计诊断、遥感和地理信息系统技术分析了华东雾、霾日数的气候变化特征及成因,结果表明:1961-2007年期间,华东雾日数在全年及四季都呈现出先增多后减少的年际变化特征,霾日数在全年及四季则呈现出逐渐增多的年际变化特征。在1961-1980年和1981-2007年期间,华东多数地区的雾日数分别呈现出增多和减少的变化趋势,霾日数则在两个时期都表现为增多趋势。华东雾日数和霾日数的变化特征与我国已有的研究结果一致,气象条件的变化、区域城市化和土地利用变化以及大气污染物排放量增加所导致的气温升高和城市热岛效应增强、空气湿度和风速降低、气溶胶光学厚度增加等是华东雾和霾出现频率变化的主要原因。

关键词：雾日数霾日数气候特征气温露点温度华东

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青藏高原夏季卷云分布特征及生成机制研究

高原气象 2023年第3期42卷 543-552页

作者：王凯陈健洪哲澄颜楚荞贺千山南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044 上海市气象局上海200030 复旦大学大气与海洋科学系上海200438

卷云在地球能量平衡和大气水循环中扮演着重要的角色。本文使用“云卫星”(CLOUDSAT)联合“云-气溶胶激光雷达与红外探路者卫星”(CALIPSO)数据分析了2007-2010年青藏高原区域夏季6-8月的卷云分布特性和生成机制。结果表明,研究期间高... 详细信息

卷云在地球能量平衡和大气水循环中扮演着重要的角色。本文使用“云卫星”(CLOUDSAT)联合“云-气溶胶激光雷达与红外探路者卫星”(CALIPSO)数据分析了2007-2010年青藏高原区域夏季6-8月的卷云分布特性和生成机制。结果表明,研究期间高层卷云发生数远远高于低层卷云发生数,高层卷云主要分布在高原南部地区,而低层卷云除了高原西部,在高原的边缘均有较大的发生频率。重力波耗损量和低层卷云发生数成正相关,重力波耗损量越大,导致卷云发生数越多,这是因为高原地区卷云的形成与重力波导致的温度扰动密切相关。深对流活动主要分布在青藏高原东南部,当向外长波辐射(OLR)低于140 W·m^(-2),即深对流活动最强时,高层卷云日发生数呈现爆发性增长,远高于高原北部和西部地区。青藏高原南部边缘除了受深对流的影响,水汽含量和垂直向上风速也与卷云发生密切相关,呈现从南到北逐渐减少的趋势,这与高原地形的抬升强迫有直接关系。

关键词：卷云深对流重力波

结合激光雷达评估常规探空资料反演青藏高原混合层高度的适用性

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北京大学学报（自然科学版） 2017年第3期53卷 579-587页

作者：王存贵李成才贺千山檀望舒初奕琦李建北京大学物理学院大气与海洋科学系中国人民解放军92914部队上海市气象局

利用微脉冲激光雷达探测资料,采用梯度法获取那曲地区夏季的混合层高度序列及日最大混合层高度;利用每日两次(08:00和20:00)的探空资料结合地面最大位温,采用气块法得到雷达探测对应日期的日最大混合层高度(MMH)。通过对比从不同资料得... 详细信息

利用微脉冲激光雷达探测资料,采用梯度法获取那曲地区夏季的混合层高度序列及日最大混合层高度;利用每日两次(08:00和20:00)的探空资料结合地面最大位温,采用气块法得到雷达探测对应日期的日最大混合层高度(MMH)。通过对比从不同资料得到的MMH,发现08:00探空反演结果与激光雷达结果有较好的一致性(相关系数R为0.85,均方根误差RMSE为0.30 km,平均绝对误差MAE为0.25 km,并通过显著性水平为0.95的t检验);20:00探空反演结果则与激光雷达结果偏差相对较大(R为0.84,RMSE为0.67 km,MAE为0.54 km,未通过t检验)。分析产生偏差的原因发现,探空时刻的残余层、前期的天气变化过程以及对流泡活动或强卷夹过程引起的混合层高度时空变化等都可能是导致20:00高度结果与激光雷达结果不一致的原因,使得20:00探空资料不适合进行最大混合高度的反演。位温廓线的日变化特征也会影响反演结果的准确性,导致08:00探空结果偏高,但可以通过统计订正做修正。

关键词：青藏高原最大混合高度微脉冲激光雷达常规探空

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基于等值线分类的区域填充算法

气象科技 2009年第5期37卷 597-600页

作者：刘冬韡戴建华林红贺千山北京大学物理学院北京100871 上海市卫星遥感与测量应用中心上海201100 上海市中心气象台上海200030

提出了一种等值线区域填充算法。该算法根据等值线和边界的关系,将等值线分类、排序,构造等值线填充区域。通过查找子等值线确定等值线填充区域的拓扑关系,还对不同的颜色选择方式进行了探讨,分析其各自优缺点后认为引入格点数据进行颜... 详细信息

提出了一种等值线区域填充算法。该算法根据等值线和边界的关系,将等值线分类、排序,构造等值线填充区域。通过查找子等值线确定等值线填充区域的拓扑关系,还对不同的颜色选择方式进行了探讨,分析其各自优缺点后认为引入格点数据进行颜色选择是必要的。该算法可以在规则边界条件下实现等值线快速填充,并在上海市气象局短时/临近预报预警系统(NoCAWS)中应用,效果良好。

关键词：等值线区域填充等值线分类子等值线

基于微脉冲激光雷达的上海浦东地区不同强度霾研究

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中国环境科学 2013年第1期33卷 21-29页

作者：王苑耿福海陈勇航贺千山张华潘鹄毛晓琴东华大学环境科学与工程学院上海201620 上海市气象局上海200135 中国气象局国家气候中心北京100081

利用微脉冲激光雷达（MPL）对上海浦东2008年12月1日至2010年11月31日期间连续观测的霾期间气溶胶的消光特性进行分析,讨论了上海浦东地区不同强度霾和无霾时气溶胶的垂直分布日变化与季节变化.结果表明,重、中度霾的气溶胶主要分布在5... 详细信息

利用微脉冲激光雷达（MPL）对上海浦东2008年12月1日至2010年11月31日期间连续观测的霾期间气溶胶的消光特性进行分析,讨论了上海浦东地区不同强度霾和无霾时气溶胶的垂直分布日变化与季节变化.结果表明,重、中度霾的气溶胶主要分布在500m以下,小时平均消光系数值在0~1.2km-1范围内波动;轻度霾及轻微霾时段,小时平均消光系数波动范围约在0~0.5km-1;无霾时段小时平均消光系数波动范围约在0~0.2km-1;中-重度霾时段消光系数春〉冬〉夏〉秋;夏季低层大气消光较大,春季高层大气消光较大,冬秋两季随高度增加消光逐渐减小;夏冬两季较易发生中、重度霾.

关键词：霾气溶胶激光雷达消光系数

基于激光雷达遥感和参数化模式研究城市混合层的发展机制

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大气科学 2006年第2期30卷 293-306页

作者：贺千山毛节泰陈家宜韩淑云北京大学物理学院大气科学系北京市气象局北京100081

利用北京大学的微脉冲激光雷达(MPL)观测的偏南气流条件下的混合层高度和夹卷层厚度探测资料,研究简单天气条件下城市混合层的发展机制并与GB94的参数化方案相互映证。通过激光雷达遥感的混合层高度和夹卷层厚度计算了混合层顶的夹卷率A... 详细信息

利用北京大学的微脉冲激光雷达(MPL)观测的偏南气流条件下的混合层高度和夹卷层厚度探测资料,研究简单天气条件下城市混合层的发展机制并与GB94的参数化方案相互映证。通过激光雷达遥感的混合层高度和夹卷层厚度计算了混合层顶的夹卷率A,得到其平衡夹卷阶段的值为0.24。在不考虑机械混合前提下反演了地面感热通量,结果表明遥感的反演值与梯度法的计算值有系统性偏差,但总体上仍旧有较好的相关。偏差量的大小反映了影响混合层发展的机械湍流的参数B,进一步通过GB91模式的模拟确定该参数的最佳值约为3.5。在此基础上讨论了混合层顶夹卷和机械湍流对城市混合层发展的相对重要性。采用以上分析结果开展了个例模拟研究,结果表明GB91模式可以较好地模拟城市下垫面的混合层发展,但大尺度天气系统造成的垂直运动对模拟结果的影响是不容忽视的。

关键词：微脉冲激光雷达混合层发展感热通量反演模拟

结合激光雷达和探空资料研究青藏高原地区混合层高度特征

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大气科学 2018年第5期42卷 1133-1145页

作者：王存贵初奕琦檀望舒贺千山李成才北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871 上海市气象局上海201100

利用那曲地区的微脉冲激光雷达探测资料,采用梯度法获取了那曲地区白天混合层高度随时间的演变信息及混合层特征参数,结果表明混合层在上午发展缓慢,中午以后发展迅速,14:00(北京时)前后达到稳定;强烈的对流热泡活动导致混合层高度起伏... 详细信息

利用那曲地区的微脉冲激光雷达探测资料,采用梯度法获取了那曲地区白天混合层高度随时间的演变信息及混合层特征参数,结果表明混合层在上午发展缓慢,中午以后发展迅速,14:00(北京时)前后达到稳定;强烈的对流热泡活动导致混合层高度起伏较大,参数化反演得到的卷夹层厚度达到0.4~0.5 km,卷夹比在0.2左右。利用探空资料结合日最大位温资料,采用气块法得到了高原地区7个站点的每日最大混合层高度数据集。通过对由激光雷达和探空资料得到的最大混合层高度结果进行对比,发现二者有很好的一致性(相关系数0.85,均值偏差0.11 km,均方根误差0.30 km,并通过0.05显著性水平的t检验)。最大混合层高度在7个站点均有明显的逐日变化特征。从年均值看,最大混合层高度与海拔高度之间没有明显相关关系。从季节均值看,格尔木与都兰站表现出明显的春高冬低的分布特征,而其它五个站点则表现为春高夏低,表明高原地区的盆地地形和山地地形对混合层高度有显著而不同的影响。通过定义热力稳定度和确定特征气压层高度,利用热力稳定度与最大混合层高度之间良好的线性关系,获取了一种简便地获取最大混合层高度的统计方法。

关键词：青藏高原混合层高度微脉冲激光雷达(MPL) 探空资料

2008～2012年上海黑碳浓度变化特征分析

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环境科学 2014年第4期35卷 1215-1222页

作者：王洪强贺千山陈勇航亢燕铭东华大学环境科学与工程学院上海201620 上海市气象局上海200030

采用上海市城市环境气象中心2008~2012年黑碳质量浓度小时平均资料,分析了上海市区黑碳质量浓度变化规律.结果表明,2008~2012年间上海黑碳平均质量浓度呈下降趋势,各年黑碳平均质量浓度从(4 045.3±3 375.4)ng·m-3降至(2 766.2±2 078.... 详细信息

采用上海市城市环境气象中心2008~2012年黑碳质量浓度小时平均资料,分析了上海市区黑碳质量浓度变化规律.结果表明,2008~2012年间上海黑碳平均质量浓度呈下降趋势,各年黑碳平均质量浓度从(4 045.3±3 375.4)ng·m-3降至(2 766.2±2 078.9)ng·m-3,观测期间的逐年变化率分别为2.3%、-6.5%、-18.7%和-12.1%.与其它大城市相比,黑碳平均质量浓度为中等偏低水平.从年平均变化看,11和12月的5年平均质量浓度最高,分别为5 426.6 ng·m-3和5 365.3ng·m-3,其次为1、6和10月,分别为4 402.5、3 763.3和3 412.7 ng·m-3.工作日和休息日的5年平均日变化均呈明显双峰结构,两峰分别出现在北京时间07:00~10:00和18:00~22:00,工作日第一峰高于第二峰,休息日则相反.5年间,工作日黑碳平均质量浓度较休息日高9%.此外,根据有效观测数据,通过回归整理,给出了一个5年平均黑碳质量浓度日变化的逐时经验函数,以方便估计和预测黑碳浓度水平.

关键词：黑碳气溶胶平均质量浓度 5年观测日变化上海