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雨滴谱数据在S波段双偏振天气雷达数据质量评估中的应用

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气象 2024年第2期50卷 210-220页

作者：李力徐芬刘希陈刚南京市气象局南京210019 南京气象科技创新研究院南京210019 中国气象局交通气象重点开放实验室南京210019提要:

结合T-Matrix方法和雨滴谱仪数据反演双偏振参量,设计了一种雨滴谱反演评估方法(雨滴谱法),利用其反演结果可对双偏振天气雷达数据进行评估。将此方法应用于不同类型降水过程的雷达偏振参量数据质量评估,结果表明:满足微雨条件时,雨滴... 详细信息

结合T-Matrix方法和雨滴谱仪数据反演双偏振参量,设计了一种雨滴谱反演评估方法(雨滴谱法),利用其反演结果可对双偏振天气雷达数据进行评估。将此方法应用于不同类型降水过程的雷达偏振参量数据质量评估,结果表明:满足微雨条件时,雨滴谱法与传统的微雨滴法均能有效监测由雷达系统误差导致的观测偏差,且评估结果十分接近;不满足微雨条件时,雨滴谱法评估的不同类型降水过程的雷达数据质量与满足微雨条件下的评估结果十分接近,客观证明了系统调整后雷达运行良好、数据质量稳定;不同雨强(R)情况下,雨滴谱法的评估结果具有一致性。10 mm·h^(-1)≤R<20 mm·h^(-1)时,雷达观测的数据质量最为稳定。该雨滴谱法适用范围广,可动态评估双偏振雷达偏振参量质量,有助于雷达调整和数据校正。

关键词：雨滴谱双偏振天气雷达质量评估差分反射率因子

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藏东南墨脱地区降水特征分析

气象 2024年第3期50卷 303-317页

作者：李冉王改利张永华郭在华南京信息工程大学大气物理学院南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 墨脱国家气候观象台墨脱860700 广东省气象服务中心广州510080 成都信息工程大学成都610225

墨脱位于藏东南雅鲁藏布大峡谷水汽通道入口处,是青藏高原年降水量最多的地区。本研究使用墨脱云降水综合观测试验以来三年(2019—2021年)的自动雨量计数据,分析了墨脱降水的月变化和日变化特征。然后基于同址的降水天气现象仪和X波段... 详细信息

墨脱位于藏东南雅鲁藏布大峡谷水汽通道入口处,是青藏高原年降水量最多的地区。本研究使用墨脱云降水综合观测试验以来三年(2019—2021年)的自动雨量计数据,分析了墨脱降水的月变化和日变化特征。然后基于同址的降水天气现象仪和X波段双偏振相控阵雷达观测数据,探究墨脱两次强降水过程的发展演变特征。结果表明:从统计结果来看,墨脱降水天数超过全年的70%,以降水率<5 mm·h^(-1)的弱降雨为主,日降水量<10 mm的小雨的发生率最高,但10 mm≤日降水量<25 mm的中雨产生的降水量最大。墨脱降水存在明显的月变化和日变化特征,受印度洋季风影响,降水主要发生在6—9月。受山谷风影响,降水主要发生在夜间。对于降水过程而言,由高原涡和南支槽影响下的系统性暴雨,范围大、持续时间长,降水主要由直径小于2 mm的雨滴产生,雷达反射率因子普遍不超过35 dBz。而由地形强迫引起的局地短时强对流降水过程,雨滴谱分布更宽,雨滴浓度更高,直径大于2 mm的雨滴对降水量的贡献最大,雷达反射率因子超过45 dBz,风暴的后向传播形成“列车效应”。

关键词：藏东南降水现象仪 X波段双偏振相控阵雷达降水特征演变特征

南极内陆气候条件下的气象塔的结构强度分析及其对风速测量的影响

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冰川冻土 2024年

作者：温海焜周纬田彪张文千中国科学院南京天文光学技术研究所中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所) 中国科学院大学中国气象科学研究院

南极气象监测对于全球气候变化研究具有重要意义，近年来各国对南极气象的监测愈发重视，在南极建立的自动气象站也越来越多，越来越深入内陆。自动气象站的工作环境存在着气候恶劣、长期无人值守等困难条件，因此对气象塔的结构强度和... 详细信息

南极气象监测对于全球气候变化研究具有重要意义，近年来各国对南极气象的监测愈发重视，在南极建立的自动气象站也越来越多，越来越深入内陆。自动气象站的工作环境存在着气候恶劣、长期无人值守等困难条件，因此对气象塔的结构强度和稳定性有着较高的要求。本文对气象塔的结构强度及其对风速测量的影响进行了研究。使用前期实测得的南极泰山站的较大风力日2017年7月17日24小时的气象数据进行流固耦合的分析，在计算尺度系数为20的情况下循环一个月最小安全系数仍有1.065，说明气象塔目前的结构有着良好的疲劳寿命，保证了气象塔在无人值守的情况下能长时间提供南极气象数据。通过对其屈曲稳定进行分析，得到其在50 m·s-1的大风天气下最小安全系数仍有3.8016，说明了气象塔在南极大风天气下仍可以保持稳定。对气象塔在不同风速下的工作情况进行仿真模拟，得到其相对于原本风速的最大平均偏差仅为1.37%，说明了气象塔的结构对风速传感器的测量数据的影响小，保证了其监测得到的南极气象数据的可靠性。

关键词：南极气象塔流固耦合风致疲劳

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双偏振天气雷达新体扫模式试验评估分析

气象 2024年第10期50卷 1201-1215页

作者：张晶姚文孙召平崔福涛原久淞吴杨孙永联李洋杨红强中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110166 辽宁省营口市气象局营口115001 盘锦国家气候观象台辽宁盘锦124200 华云敏视达雷达(北京)有限公司北京100089 辽宁省人工影响天气办公室沈阳110166 中国人民解放军94619部队气象台安徽六安237010

针对体扫模式VCP21D在5°仰角以下垂直方向上采样较少及附近有探测空隙的问题,借鉴WSR-88D的体扫模式,建立VCP12D、VCP212D、VCP215D、VCP35D 4种新体扫模式,并利用营口双偏振天气雷达进行业务试验,结果表明:4种新体扫模式灵敏度和数据... 详细信息

针对体扫模式VCP21D在5°仰角以下垂直方向上采样较少及附近有探测空隙的问题,借鉴WSR-88D的体扫模式,建立VCP12D、VCP212D、VCP215D、VCP35D 4种新体扫模式,并利用营口双偏振天气雷达进行业务试验,结果表明:4种新体扫模式灵敏度和数据质量与现在业务模式VCP21D基本一致,地物抑制能力相当,满足业务运行指标,可以在业务中应用。强对流探测模式VCP12D和VCP212D较VCP11D增加了低层的垂直分辨率,可以获得距离雷达100 km之外更为详细的探测数据,同时扫描时间从5 min缩短到4 min,对于发展较快的强对流风暴探测效果更好。非强对流降水模式VCP215D较VCP21D增加6层探测仰角,可以获得更为连续的垂直探测产品,可以更为完整和精细地表现回波结构特征和风暴顶高度,探测时间与VCP21D相当,优越性明显。晴空模式VCP35D较VCP31D探测到的数据范围略小,但时空分辨率更高,探测优越性明显。新体扫模式提升了最大不模糊速度,VCP12D、VCP212D、VCP215D高层(10°以上)提升到33.36 m·s^(-1),VCP212D、VCP215D低层(0.5°~1.3°)提升到28.47 m·s^(-1),VCP35D整层提升到26.38 m·s^(-1)。

关键词：双偏振体扫模式(VCP) 灵敏度垂直探测

黄海滨海地区海陆风对强浓雾生消及爆发性增强的影响

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中国科学：地球科学 2024年第2期54卷 451-468页

作者：高雅刘端阳严殊祺周文君王宏斌祖繁梅钦裔传祥盛也中国气象局交通气象重点开放实验室南京210041 盐城市气象局盐城224000 南京气象科技创新研究院南京210041 中国气象科学研究院灾害天气重点实验室北京100086

利用NCEP再分析资料、常规气象观测资料、L波段雷达探空资料以及MTSAT静止卫星观测资料,对2015年2月15至17日盐城一次持续性强浓雾过程的演变过程、形成机制等综合分析,并借助WRF模式对此次过程进行数值模拟实验,基于模拟结果讨论海陆... 详细信息

利用NCEP再分析资料、常规气象观测资料、L波段雷达探空资料以及MTSAT静止卫星观测资料,对2015年2月15至17日盐城一次持续性强浓雾过程的演变过程、形成机制等综合分析,并借助WRF模式对此次过程进行数值模拟实验,基于模拟结果讨论海陆风的出现对成雾以及雾体爆发性增强的影响.结果表明:高空槽前西南气流引起的降水配合低压倒槽有利于前期雨雾的生成,地面冷高压控制下夜间晴空辐射配合弱冷平流的输送有利于后期辐射平流雾的形成与发展.WRF模式模拟雾区与实况雾区的生消及雾区范围基本一致,具有较好的可信度.模拟结果表明海风建立对近地面起平流降温作用,有利于近地面逆温层的形成与发展,为雾的形成与爆发性增强提供稳定的层结条件;而海风环流的加强,一方面可以向研究区域源源不断的输送水汽,另一方面超低空急流的出现有利于低层水汽的积聚,同时逆温强度进一步加强,有利于雾的爆发性增强和长时间稳定维持.

关键词：辐射平流雾海陆风大气边界层雾爆发性增强 WRF模式

中国降水对热带太平洋海温的滞后响应特征探讨

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干旱气象 2024年第2期42卷 209-216页

作者：高志伟刘佳陈艳钟爱华大理国家气候观象台云南大理671000 中国气象局横断山区(低纬高原)灾害性天气研究中心云南昆明650034 云南省红河州气象局云南蒙自661199 云南省气象科学研究所云南昆明650034 云南省大理白族自治州气象局云南大理671000

研究热带太平洋海温与中国降水之间的关系对提升我国气候预测水平具有重要科学意义。基于长时间序列的中国160站逐月降水资料和美国气候预测中心(Climate Prediction Center,CPC)的逐月海温指数,采用一种新的滞后累积相关分析方法,研究... 详细信息

研究热带太平洋海温与中国降水之间的关系对提升我国气候预测水平具有重要科学意义。基于长时间序列的中国160站逐月降水资料和美国气候预测中心(Climate Prediction Center,CPC)的逐月海温指数,采用一种新的滞后累积相关分析方法,研究中国降水对热带太平洋海温的滞后响应特征。结果表明:(1)该分析方法能够有效揭示前期海温异常累积效应对降水的影响,进而为筛选最优预测因子提供依据;(2)在Niño1+2、Ni?o3、Ni?o4和Ni?o3.4等海温指数中,前期Niño1+2指数与中国降水的相关性最显著,尤其是Niño1+2海温序列与滞后4个月的中国降水呈现最显著正相关,而Niño1+2累积2个月海温序列与滞后9个月的中国降水呈最显著负相关;(3)Niño1+2海温序列对中国季风区降水影响明显,其正反馈区主要集中在青藏高原东部和云南地区;(4)Niño1+2海温序列与滞后4个月的中国平均降水量的线性拟合分析显示,拟合得到的降水量变化趋势与实测降水量一致,冬春季拟合误差较小,夏秋季拟合误差较大。

关键词：中国降水热带太平洋海温滞后累积相关系数

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全球海洋气象导航业务和技术研究进展

气象科技进展 2024年第3期14卷 30-39页

作者：黄萧霖徐晶金铸钰鲍瑞娟朱建广青岛海洋气象研究院青岛266034 青岛市气象台青岛266003 福建省灾害天气重点实验室/中国气象局海峡灾害天气重点开放实验室福州350028 山东港口青岛科技集团有限公司青岛266071

海洋气象导航是指为船舶从确定的出发点到目标点之间的海上航行规划出最佳航线的过程。该过程需根据船舶航行任务设定优化目标,如时间最优化或能效最大化等,结合船舶航行所在海域的特性、气象预报数据、船舶性能、技术条件和航行要求等... 详细信息

海洋气象导航是指为船舶从确定的出发点到目标点之间的海上航行规划出最佳航线的过程。该过程需根据船舶航行任务设定优化目标,如时间最优化或能效最大化等,结合船舶航行所在海域的特性、气象预报数据、船舶性能、技术条件和航行要求等约束条件,为船舶规划从出发点到目标点间安全、省时、节能和经济的航线,实现航行的最佳效果。本文对近年来国内外海洋气象导航业务及航线规划技术进行调研,综合考虑了海洋水文气象要素和海上灾害性天气对船舶航线的影响,以及在航线规划中规避风险的关键技术,分析了国内外关于航线规划优选方法的研究现状,并对存在的问题进行探讨,对未来进行展望。

关键词：海洋气象导航航线优选航速优化

云微物理参数化的改进及其对川藏铁路沿线降水的模拟优势

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中国科学：地球科学 2024年第3期54卷 874-891页

作者：徐晓齐衡志炜李跃清王顺久李建王元陈景华张佩文陆春松南京气象科技创新研究院中国气象局交通气象重点开放实验室南京210041 中国气象局成都高原气象研究所高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室成都610072 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 兰州大学西部生态安全省部共建协同创新中心兰州730000 南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

川藏铁路是我国铁路网的重要组成部分,该区域山洪、滑坡等地质灾害多发,而降水是诱发这些灾害的重要原因,因此该区域降水的准确模拟是至关重要的.本文改进了西南区域业务预报模式云微物理方案中不确定性较大的物理过程,包括云滴活化、... 详细信息

川藏铁路是我国铁路网的重要组成部分,该区域山洪、滑坡等地质灾害多发,而降水是诱发这些灾害的重要原因,因此该区域降水的准确模拟是至关重要的.本文改进了西南区域业务预报模式云微物理方案中不确定性较大的物理过程,包括云滴活化、云水自动转化、云雨碰并和混合蒸发过程.原方案中,不同大小的云水含量对应着相同的云滴浓度,与实际不符,造成云滴尺度过大,相关物理过程速率(比如云水自动转化率)过快,导致降水高估.新方案克服了云滴尺度过大的问题,云水自动转化和云雨碰并过程均与随机收集方程更为接近,云滴蒸发机制更符合云中实际物理过程.基于新旧方案,模拟了川藏铁路沿线2021年汛期的多次降水过程,利用地面观测和卫星反演资料,评估了模拟结果.新方案对云物理量的模拟变得更为合理,使原方案对液水路径和液滴半径的模拟偏差从2倍减少到1倍以内,并显著缓解了原方案对降水强度和范围的高估情况,降水的平均均方根误差减小22%.本文所得结果能够为提高模式在该区域预报降水和灾害防控能力提供科学参考.

关键词：川藏铁路云微物理降水模式改进

C波段双偏振天气雷达偏振参量标准差分析与改进

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气象科技 2024年第4期52卷 468-476页

作者：张涛张福贵潘媞张国兴缪应卿余加贵林月中国气象局大气探测重点试验室成都610225 云南省大气探测技术保障中心昆明650034 四川省气象局气象服务中心成都610072 云南省昭通市气象局昭通657002

标准偏差分析方法是有效评估雷达数据质量的关键。本文采用标准差分析法对C波段双极化雷达偏振参数进行了深入分析,以找出主要影响因素并优化参数配置。通过观测实验考察了典型天气过程中极化参数标准差的改善效果。结果表明:现有观测... 详细信息

标准偏差分析方法是有效评估雷达数据质量的关键。本文采用标准差分析法对C波段双极化雷达偏振参数进行了深入分析,以找出主要影响因素并优化参数配置。通过观测实验考察了典型天气过程中极化参数标准差的改善效果。结果表明:现有观测模式对C波段偏振参数的精度较低,并且不同仰角之间存在显著精度差异。其中,在1.5°仰角处,极化参数数据的精度高于0.5°仰角处。驻留时间、脉冲重复频率和脉冲数直接影响C波段双线极化雷达极化参数的标准差。通过优化脉冲重复频率和脉冲数,在不改变观测模式的情况下,提高了在相同停留时间内偏振标准差的精度。对两个典型天气过程中极化参数标准差的分析表明,在进行参数优化之前,冰雹过程中极化标准差普遍高于强降水事件;然而,在改进后,强降水事件中极化标准差精度通常优于冰雹事件。经过改进后的观测模式在一定程度上提升了C波段双极化雷达偏振参数数据的精确性。

关键词：双偏振雷达偏振参量观测模式标准差