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2008年1月南方一次冰冻天气中冻雨区的层结和云物理特征

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大气科学 2012年第3期36卷 507-522页

作者：陶玥史月琴刘卫国中国气象科学研究院人工影响天气中心北京100081

2008年1月中下旬,我国南方经历了四次历史罕见的冰冻雨雪天气。本文针对2008年1月25～29日的一次典型冻雨天气过程,在实测资料、NCEP再分析资料综合分析的基础上,利用中国气象科学研究院(CAMS)中尺度云分辨模式对1月28日～29日的冻雨天... 详细信息

2008年1月中下旬,我国南方经历了四次历史罕见的冰冻雨雪天气。本文针对2008年1月25～29日的一次典型冻雨天气过程,在实测资料、NCEP再分析资料综合分析的基础上,利用中国气象科学研究院(CAMS)中尺度云分辨模式对1月28日～29日的冻雨天气过程进行了数值模拟,研究了冰冻天气形成的大气层结及云系冻雨区云的宏微观结构特征,初步分析了冻雨形成的云微物理过程及云物理成因。结果表明,深厚而稳定的逆温层和低空冷层的存在是大范围冻雨出现的直接原因。此次南方冰冻过程中,湖南和贵州两地冻雨形成的云物理机理不同,不同冻雨区上空为两种不同类型的云,对应两种不同的云微物理结构和大气层结结构。湖南冻雨区云层较厚,云顶温度较低,属于混合相云,云中高层存在丰富的冰相粒子(雪的比含水量最大)。湖南冻雨在"冷—暖—冷"层结下,通过"冰相融化过程"形成,即在锋面之上的对流层中层水汽辐合中心内形成的雪,从高空落入暖层,雪融化形成雨,再下落到冷层后,形成过冷雨滴,最后接触到温度低于0℃的物体或降落到地面上,迅速冻结形成冻雨。而贵州冻雨区云层较薄,云顶温度较高,属于暖云,中高层基本无冰相粒子,低层为云水和雨水(云水的比含水量最大)。贵州冻雨是在"暖—冷"层结下通过"过冷暖雨过程"形成的。即水汽沿锋面抬升,在对流层中低层的水汽辐合中心内,经过冷却凝结成云滴,通过碰并云滴增长的雨滴下落到低空冷层,形成的过冷却雨滴直接冻结形成冻雨。

关键词：冻雨云物理特征层结特征

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GRAPES紫外线(UV)数值预报

气象科技 2009年第6期37卷 697-704,I0013页

作者：沈元芳刘洪利刘煜王宏王亚强张小玲周广强中国气象科学研究院北京100081 北京区域气象中心北京100089 上海市城市环境气象中心上海200135

应用GRAPES(Global/Regional Assi milation PrEdiction System)模式中的Goddard短波辐射方案,创建了紫外线数值预报系统(GRAPES-UV)。介绍了Goddard短波辐射方案,给出了GRAPES-UV系统的运行和个例分析。研究结果表明,紫外线指数(UVI)除了与纬度、地形和日变化有关外,还与云的分布以及天气形势密切相关,GRAPES模式中云的微物理方案对UV预报有较大的影响,UVI在晴空和对流云降水地区的强烈反差是UVI的重要特征。在个例试验中应用了臭氧总量预报模式,通过T213模式为化学输送模式提供气象背景,利用卫星资料同化技术建立臭氧的初始场,预报大气臭氧总量。应用国际上通常采用的临界成功指数(CSI)对2007年夏季北京和上海UV预报进行统计检验。北京和上海24 h紫外线强度等级为强和很强的CSI分别为0.625和0.780,接近同样方法的美国检验结果0.677。该系统从2006年3月起在中国气象局大气成分观测与服务中心的业务系统中正常运行,并在大气成分中心网站上发布UVI和紫外线强度等级预报,并提醒公众采取合适的方法保护自身免受UV的过度辐射。

关键词： GRAPES紫外线数值预报系统紫外线指数紫外线强度等级临界成功指数(CSI)

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沙尘直接辐射效应对东亚地气系统的影响

科学通报 2011年第11期56卷 858-868页

作者：王宏赵天良张小曳龚山陵中国气象科学研究院大气成分观测与服务中心北京100081 Air Quality Research Division Science & Technology BranchEnvironment Canada

基于东亚-北太平洋地区太阳高度角在春季乃至由冬季到夏季的逐日变化规律,选取2001年春季发生的3次典型沙尘暴为例,利用包含详细气溶胶辐射参数化方案的大气辐射传输模型,模拟研究了该地区太阳高度角的变化对东亚-北太平洋地区沙尘直接... 详细信息

基于东亚-北太平洋地区太阳高度角在春季乃至由冬季到夏季的逐日变化规律,选取2001年春季发生的3次典型沙尘暴为例,利用包含详细气溶胶辐射参数化方案的大气辐射传输模型,模拟研究了该地区太阳高度角的变化对东亚-北太平洋地区沙尘直接辐射效应的可能影响.研究结果表明,在沙尘暴爆发时间从春初(或冬季)到春末(或夏季)的变化过程中,由于该地区太阳高度角逐渐增大,导致沙尘在大气顶晴空正辐射强迫值增加、负辐射强迫值降低甚至转变为正强迫.具体表现为:在地表反照率低的海洋上空,春初到春末太阳高度角的增加使得沙尘在大气顶负辐射强迫的值由大变小,即对地气系统由较强的降温转变为较弱的降温作用;在地表反照率较高的沙漠及其周边地区,春初到春末太阳高度角的增加导致沙尘在大气顶辐射强迫由负值转变为正值,即对地气系统由辐射降温逆转为辐射增温.云天辐射强迫的研究结果与晴空类似,但低云的存在相当于在一定程度上增加了地表反照率,它一方面使得沙漠上空沙尘层由冷却地气系统到加热地气系统这一逆转过程发生的日期提前,也导致了沙尘在海洋上空负的辐射强迫比晴空时随着太阳高度的增加减小得更为明显,甚至局部地区因为低云的存在由弱的负强迫变为弱的正强迫.这一研究结果说明,在东亚沙漠附近地区,即便是同等强度的沙尘暴事件,因为发生的日期不同,太阳高度角不同,沙尘层在大气顶的辐射强迫和对地气系统的影响也会因此不同甚至相反.沙尘暴发生的时间越靠近初春或冬季,在沙漠附近,沙尘在大气顶辐射强迫越倾向为负值,对地气系统表现为降温作用,沙尘暴发生时间越靠近春末或夏季,由于太阳高度角的增大,沙尘在大气顶越容易产生正辐射强迫,对地气系统表现为增温作用.简而言之,即在东亚沙漠源区附近,沙尘直接辐射效应可能呈现"春初(冬季)降温,春末(夏季)增温"的特征.

关键词：太阳高度角辐射传输模式辐射强迫沙尘暴

青藏高原冬季积雪关键区视热源特征与中国西南春旱的联系

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高原气象 2012年第4期31卷 900-909页

作者：过霁冰徐祥德施晓晖徐杰上海市奉贤区气象局中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室上海海洋气象台

利用1955-2010年地面气象站积雪深度、降水资料和NCEP再分析资料,采用统计相关,异常指数与相关矢等计算方法,对2010年西南春旱区域性特征、青藏高原积雪视热源特征进行了综合分析,研究了西南春旱典型区域,获得了影响西南地区春季降水的... 详细信息

利用1955-2010年地面气象站积雪深度、降水资料和NCEP再分析资料,采用统计相关,异常指数与相关矢等计算方法,对2010年西南春旱区域性特征、青藏高原积雪视热源特征进行了综合分析,研究了西南春旱典型区域,获得了影响西南地区春季降水的青藏高原积雪视热源关键区。对高原积雪关键区积雪深度与该区域大气视热源的相关性进行了综合分析,发现青藏高原积雪关键区2月的视热源代表性最好。重点分析了青藏高原积雪关键区2月大气视热源与后期西南严重春旱区降水的异常指数年际变化及其相关关系,结果表明,冬季青藏高原积雪关键区积雪浅、整层大气视热源偏高,有利于西南地区春季出现干燥的偏北气流,导致我国西南地区春雨异常偏少。青藏高原积雪关键区视热源对我国西南春旱预测具有明显的指示意义。

关键词：青藏高原积雪深度视热源西南春旱

基于围隔实验研究虾夷扇贝与龙须菜养殖对浮游植物群落结构的影响

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渔业科学进展 2022年第1期43卷 66-76页

作者：肖雪艳刘毅牛鹏丽陈欣冯志华王晓敏江涛江苏省海洋生物资源与环境重点实验室江苏海洋大学江苏连云港222005 烟台大学海洋学院山东烟台264005 中国水产科学院黄海水产研究所农业农村部海洋渔业可持续发展重点实验室山东青岛266071

2015年秋季在桑沟湾开展围隔实验,研究了60 h内高容量虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)和龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)养殖对水体中物理、化学和生物(浮游植物群落)等因素的影响。结果显示,养殖的虾夷扇贝和龙须菜在60 h内能显... 详细信息

2015年秋季在桑沟湾开展围隔实验,研究了60 h内高容量虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)和龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)养殖对水体中物理、化学和生物(浮游植物群落)等因素的影响。结果显示,养殖的虾夷扇贝和龙须菜在60 h内能显著改变水体中的溶解氧(DO)和溶解态无机氮(DIN)的浓度,同时,能显著影响浮游植物种群丰度和组成特征。从各实验组来看,12 h后,虾夷扇贝和龙须菜实验组浮游植物丰度显著低于空白实验组。虾夷扇贝对水体中4种硅藻优势种[包括柔弱拟菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)、双菱藻(Surirella sp.)、菱形藻(Nitzschia spp.)、针杆藻(Synedra spp.)]的滤除效应存在较大差异,即对柔弱拟菱形藻和双菱藻有较大的滤除效应,但对菱形藻和针杆藻却影响不大。基于水体中的光合色素变化特征也揭示了虾夷扇贝对浮游植物的选择性摄食效应,即虾夷扇贝能显著滤除水体中的岩藻黄素(fucoxanthin,硅藻特征色素)、别藻黄素(alloxanthin,隐藻特征色素)。与此相反,青绿藻素(prasinoxanthin,微微型藻类的特征色素)在48 h后,虾夷扇贝实验组显著高于空白实验组和大型藻实验组,说明龙须菜养殖对微微型青绿藻生物量无显著影响。

关键词：虾夷扇贝龙须菜浮游植物群落结构围隔实验桑沟湾

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一次秋季暖云微物理结构探测试验

气象科技 2011年第5期39卷 656-660,665页

作者：王维佳董晓波石立新刘建西张世林刘平四川省人工影响天气办公室成都610072 河北省人工影响天气办公室石家庄050021 河北省气象科学研究所石家庄050021

针对2008年10月24日四川盆地上空未形成降水的低层暖云,利用夏延ⅢA飞机搭载的PMS系列探头进行了探测试验,分析了云的微物理结构。分析结果表明:云体构成以小云滴为主,大云滴浓度较低,降水粒子很少。云中小云滴的液态含水量、数浓度、... 详细信息

针对2008年10月24日四川盆地上空未形成降水的低层暖云,利用夏延ⅢA飞机搭载的PMS系列探头进行了探测试验,分析了云的微物理结构。分析结果表明:云体构成以小云滴为主,大云滴浓度较低,降水粒子很少。云中小云滴的液态含水量、数浓度、直径在水平方向上分布不均。小云滴的液态含水量和小云滴的体积平均直径正相关。相对云上部,云底有较少的小云滴、大云滴(小雨滴)和更加稀少的降水粒子。未能形成地面降水主要是由于云中液态含水量很少,云的厚度薄,云滴凝结增长困难,云雨滴碰并不活跃,发生碰并的路径较短、时间不长。

关键词：飞机观测云 PMS 液态含水量数浓度

三维对流云盐粉催化模式的发展和催化模拟试验

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高原气象 2013年第2期32卷 491-500页

作者：楼小凤何观芳胡志晋张邢中国气象科学研究院北京100081

在三维混合相对流云模式中发展了盐粉催化方案,该方案考虑了盐粒与云雨滴和冰相粒子间的相互作用,模式中增加了盐溶滴的质量Qn和浓度Nn两个预报量。利用盐粉催化模式进行了个例模拟试验,并对催化结果进行了对比分析。结果表明,当采用30... 详细信息

在三维混合相对流云模式中发展了盐粉催化方案,该方案考虑了盐粒与云雨滴和冰相粒子间的相互作用,模式中增加了盐溶滴的质量Qn和浓度Nn两个预报量。利用盐粉催化模式进行了个例模拟试验,并对催化结果进行了对比分析。结果表明,当采用30个.L-1剂量的盐粉两次催化时,催化效果较好,地面总降水量可增加10%;当催化剂量减少时,增雨效果不明显。同时催化剂量超过1 000个.L-1,可导致降水总量减少。催化时间提前或延后都会影响增雨效果。模拟第70min后出现了少量的减雨,并持续到降水结束。通过分析催化后云中水成物,发现盐粉催化不仅影响了暖雨过程,而且云雨滴通过冻结形成霰等过程也影响了冷雨过程。

关键词：盐粉催化方案三维对流云模式催化模拟

初始冰晶浓度对雷暴云微物理和起电过程的影响

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科学技术与工程 2015年第20期35卷 8-16页

作者：江涛郭凤霞陆干沂梁梦雪吴鑫南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044

为了研究雷暴云中高温区次生冰晶浓度对雷暴云微物理过程和电过程的影响,根据模拟个例的地理位置,更新了原有的三维强风暴动力-电耦合数值模式中的初始冰晶核化公式;并在模式中的-5℃温度层结上均匀播撒了3.0 km×3.0 km×0.5 km的低中... 详细信息

为了研究雷暴云中高温区次生冰晶浓度对雷暴云微物理过程和电过程的影响,根据模拟个例的地理位置,更新了原有的三维强风暴动力-电耦合数值模式中的初始冰晶核化公式;并在模式中的-5℃温度层结上均匀播撒了3.0 km×3.0 km×0.5 km的低中高三组浓度的自然冰晶,从而影响了云中次生冰晶的产量。结果表明:1初始冰晶的播撒量与次生冰晶的产量呈正相关;2繁生冰晶的增加使得云中冰晶粒子分布区域向雷暴云上部发展,霰粒子分布区域向雷暴云下部发展,从而增加了雷暴云中冰晶和霰的混合区域;3高播撒的初始冰晶会改变闪电的出现时刻并使得闪电频次明显增多。模拟中算例2和算例3闪电分别增多了24.4%和46.9%。

关键词：冰晶繁生初始冰晶非感应起电霰

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华东地区一次飑线过程的地闪演变特征

科学技术与工程 2017年第25期17卷 17-24页

作者：郭凤霞刘祖培鲍敏李雅雯石海峰李扬南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044

为深入了解飑线的触发机制和其地闪活动演变特征,本文利用全国地闪定位资料、常规气象观测资料、雷达资料,分析了发生在安徽和江苏地区的一次飑线过程的天气背景、地闪时空分布特征及其与雷达回波之间的关系。结果表明,飑线的发生依赖于... 详细信息

为深入了解飑线的触发机制和其地闪活动演变特征,本文利用全国地闪定位资料、常规气象观测资料、雷达资料,分析了发生在安徽和江苏地区的一次飑线过程的天气背景、地闪时空分布特征及其与雷达回波之间的关系。结果表明,飑线的发生依赖于"下湿上干"的不稳定大气层结,低层的辐射逆温层加剧了不稳定能量的积累,槽前高低空急流和副热带高压带来了充足的水汽和热量,同时低涡和切变线提供动力条件。此次飑线过程中,负地闪占主导,一般集中于45~55 d BZ的强回波区,而正地闪更容易发生于强对流中心外围30~45 d BZ的次强回波区内,负地闪和正地闪的频数演变特征在飑线成熟阶段基本一致,但正地闪在对流云体减弱时却显得相对活跃。地闪活动集中于回波顶高8~14 km且40 d BZ回波顶高突破了0℃层结高度尤其是突破了-10℃的区域。随着对流系统的减弱负地闪的发生位置更加趋近于强回波中心,而正地闪主要分布于回波单体之间的过渡区,对单体的对流强度要求较负地闪要低。

关键词：飑线地闪大气层结雷达回波