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大同地区一次短时强降水的多源资料融合分析

中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2024年第1期 17-20页

作者：李腊平杨淑华李小强山西省大同市气象局山西大同037010

利用常规探测资料、卫星云图、多普勒天气雷达等资料,对大同地区一次强对流天气过程进行诊断分析。结果表明,此次强对流天气发生在高空槽东移配合低层切变线的有利背景下,800hPa与700hPa系统陡直,是大同中南部地区对流天气的触发系统,... 详细信息

利用常规探测资料、卫星云图、多普勒天气雷达等资料,对大同地区一次强对流天气过程进行诊断分析。结果表明,此次强对流天气发生在高空槽东移配合低层切变线的有利背景下,800hPa与700hPa系统陡直,是大同中南部地区对流天气的触发系统,系统后倾是对流程度不强的原因之一。0~6 km属于弱的垂直风切变,是没有产生冰雹的主要原因。卫星云图上对局部出现短时强降水的指示性不好,但叠加地面最大风场后可以判断云系移动方向,对短时强降水有至少2 h时间提前量。多普勒雷达特征:降水期间,主要以层状云为主,中间夹杂着强度>45 dBZ回波;低层平均径向速度辐合促使上升运动增强,是回波迅速增强的主要原因;降水最强阶段,>60 dBZ面积继续增大的同时高度降低,这主要是由降水的拖曳作用造成的,对应在平均径向速度剖面图上,径向速度辐合消失,转为气旋式辐合,加强了动力抬升作用,是降水增强的主要原因。

关键词：短时强降水多源资料诊断分析卫星云图多普勒雷达

多源资料分析鲁西局地大暴雨成因及降水的微物理特征

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气象 2022年第11期48卷 1475-1486页

作者：高安春申高航山东省临沂市气象局临沂276004

受西风槽、副热带高压和台风利奇马外围风场的共同影响,2019年8月9日20时至10日08时(北京时),位于鲁西平原的山东省高唐县出现了局地大暴雨。以FY-4A卫星云图和ECMWF数值预报产品为参考,综合利用双偏振多普勒雷达、ADTD雷电定位数据、... 详细信息

受西风槽、副热带高压和台风利奇马外围风场的共同影响,2019年8月9日20时至10日08时(北京时),位于鲁西平原的山东省高唐县出现了局地大暴雨。以FY-4A卫星云图和ECMWF数值预报产品为参考,综合利用双偏振多普勒雷达、ADTD雷电定位数据、分钟降水量、雨滴谱等资料,参考北京3 km区域模式产品,分析了高唐局地大暴雨过程的中小尺度天气系统活动及降水的微物理特征,主要结论如下:局地大暴雨前,西风槽云带出现明显的断裂,断裂处底层有冷空气扩散到槽前,并与槽前暖湿气流形成了一条α中尺度的低空切变线。局地大暴雨前期,低空切变线触发的强对流下沉气流出流与底层扩散的冷空气叠加,出流边界回波带很快远离母体,使其后切变线触发的对流置于底层冷空气垫上,回波很快减弱。出流边界触发的对流降水及暖湿气流向西北推进形成的准线形对流降水,虽然降水强度大,但持续时间短,累计降水量较小,且由于底层性质的不同,其降水的雨滴谱分布存在明显差异。低空切变线长时间维持,使暖湿空气不断积聚,在切变线暖区一侧形成了假相当位温θ_(se)大值区;强降水开始时,切变线上垂直上升运动明显增强,925 hPa最大上升速度大于1.5 Pa·s^(-1),形成两个β中尺度的气旋性辐合中心;辐合中心在500 hPa槽前正涡度平流的作用下进一步加强,触发了环境不稳定能量的释放和深厚湿对流的产生;对流云团在高空槽前西南气流的引导下,沿切变线向东北方向逐次移过高唐,产生“列车效应”,导致高唐附近的较强降水。西风槽和切变线回波结合到一起后,在高唐上空6~10 km持续维持较丰富的过冷却水,促进了冰晶的繁生和降水质点的增长,在对应时间段内雨滴数(特别是大雨滴数)明显增多,降水强度变大,强降水峰变宽,地面累计雨量明显变大。鲁西局地大暴雨过程中,地面雨滴尺度谱存在明显的双峰结构,雨滴直径为1.2 mm处峰的位置比较稳定,另一个峰位于0.3~0.5 mm的小雨滴端;统计分析表明,大雨滴数序列与分钟降水量序时间同步,相关系数达到0.9867;小雨滴数时间序列滞后分钟降水量时间序列2 min。

关键词：多源资料局地大暴雨微物理特征

基于多源资料天津一次雾-霾过程的边界层特征

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中国环境科学 2022年第9期42卷 4018-4025页

作者：孟丽红刘海玲王炜蔡子颖刘丽丽曲平郝囝天津市海洋气象重点实验室天津300074 天津市气象科学研究所天津300074 天津市环境气象中心天津300074

为探究雾-霾过程的边界层特征,选取天津市2019年12月7~10日一次严重的雾-霾典型过程,采用常规自动气象站资料、环境小时浓度资料、以及微波辐射计、风廓线雷达、气溶胶激光雷达等多种观测资料及WRF-Chem源追踪方法对此次污染过程进行综... 详细信息

为探究雾-霾过程的边界层特征,选取天津市2019年12月7~10日一次严重的雾-霾典型过程,采用常规自动气象站资料、环境小时浓度资料、以及微波辐射计、风廓线雷达、气溶胶激光雷达等多种观测资料及WRF-Chem源追踪方法对此次污染过程进行综合分析.结果表明,此次雾-霾过程可明显分为雾生成、雾与霾交替、霾、霾消散等4个阶段;雾-霾天气与大气温度层结密切相关,伴随着逆温生成,相对湿度和液态水含量最大增长速率分别达13.44%/h和0.013g/(m^(3)·h),呈爆发性增长,相对湿度快速增至92%,微波辐射资料可较好预报雾的生成;雾与霾交替出现阶段雾天气改变了边界层结构,雾层内大气呈中性状态,相对有利于污染物在雾区内扩散,PM_(2.5)高浓度主要出现在边界层400m以下,雾顶持续逆温抑制了污染物向上层大气扩散,造成雾区内污染物浓度加重,地面PM_(2.5)质量浓度为135~223μg/m^(3),维持中度-重度污染;雾-霾天气与垂直风场有较好的对应关系,雾与霾交替出现阶段存在低风速和较大风速(西南风带来充沛水汽)两种有利于雾维持的情况,雾顶逆温层以上风速为6~12m/s,雾层内为1~2m/s,雾的存在不利于近地面空气质量的改善;此次雾-霾过程天津本地源排放贡献为36.1%,区域输送贡献为63.9%,整个过程表现出明显的区域输送特征.

关键词：雾-霾多源资料边界层热动力特征 PM_(2.5)

基于多源资料和数值模拟的雾对PM_(2.5)影响研究

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中国环境科学 2023年第4期43卷 1510-1518页

作者：孟丽红杨二辉蔡子颖郝囝杨健博天津市海洋气象重点实验室天津300074 天津市气象科学研究所天津300074 中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459 天津市环境气象中心天津300074

为探究雾-霾过程中雾对PM_(2.5)质量浓度的影响机制,选取2021年1月24~27日一次典型雾-霾过程,采用常规自动气象站、环境小时浓度、微波辐射计、风廓线雷达、气溶胶激光雷达、255m气象塔上梯度观测的气象、环境和湍流等多源数据资料及WRF... 详细信息

为探究雾-霾过程中雾对PM_(2.5)质量浓度的影响机制,选取2021年1月24~27日一次典型雾-霾过程,采用常规自动气象站、环境小时浓度、微波辐射计、风廓线雷达、气溶胶激光雷达、255m气象塔上梯度观测的气象、环境和湍流等多源数据资料及WRF-Chem过程分析数值模拟方法对此次污染过程进行综合分析.结果表明,此次雾相对湿度增加是由于辐射冷却和平流引起的,雾类型是辐射平流雾,其特征是水汽自上而下输送,雾过程雾顶高度250m,逆温层底高度为80~120m,雾顶高度>逆温层底高度;雾发生前由于相对湿度、垂直平流和湍流混合影响,地面及垂直方向PM_(2.5)质量浓度先增长再下降,总体有利于PM_(2.5)质量浓度扩散;雾成熟期根据逆温层底的高度,辐射-平流雾对PM_(2.5)影响分为两种,其中雾对高于逆温层底的PM_(2.5)为湿清除作用,而对低于逆温层底的PM_(2.5)为积聚作用;雾消散后霾阶段40m湍流动能增高至0.78m^(2)/s^(2),并逐渐和200m处湍流动能大小趋于一致,湍流混合贡献量为-40~-23μg/(m^(3)·h),总体有利于地面PM_(2.5)质量浓度扩散.

关键词：雾 PM_(2.5) 多源资料湍流混合

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基于多源资料的高原低涡源地研究

大气科学 2023年第3期47卷 837-852页

作者：林志强郭维栋姚秀萍杜军葛骏周振波成都信息工程大学大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室成都610225 南京大学大气科学学院南京210023 中国气象局干部培训学院北京100081 西藏高原大气环境科学研究所拉萨850000

高原低涡是活跃于青藏高原近地面层的中尺度天气系统,是高原最重要的降水天气系统,少部分的低涡移出高原后在下游地区常带来灾害性的强降水天气。“青藏高原低涡切变线年鉴”(简称年鉴)是高原低涡研究的主要参考资料之一,但受到高原西... 详细信息

高原低涡是活跃于青藏高原近地面层的中尺度天气系统,是高原最重要的降水天气系统,少部分的低涡移出高原后在下游地区常带来灾害性的强降水天气。“青藏高原低涡切变线年鉴”(简称年鉴)是高原低涡研究的主要参考资料之一,但受到高原西部地区探空观测站点分布不足的影响,年鉴难以监测发源于高原西部的低涡。为了进一步提高对高原低涡源地的科学认识,本研究首先分析了影响高原低涡发生发展的环流在高原东西部地区的差异,结果表明高原西部地区的环流背景更有利于高原低涡形成。再利用2005~2019年暖季(5~9月)风云-2地球静止卫星观测的云迹风和黑体亮温资料对年鉴低涡进行重分析,表明年鉴中大部分的高原低涡可以溯源至高原西部地区。最后分析了在高原西部的3个新探空站(狮泉河、改则和申扎)建立前后年鉴中高原低涡源地的差异,发现增加的探空资料使位于高原西部的低涡源地大幅度增加。综合多源资料的结果,我们认为大多数高原低涡起源于高原西部,年鉴的结论可能源于高原西部的探空站不足的影响。本研究确认了再分析资料在高原低涡研究中的可用性和有效性,强调了卫星观测资料在高原天气系统研究中的重要性和进一步增强高原地区气象观测的迫切性。

关键词：高原低涡(TPV) 低涡源地多源资料高原低涡生成指数

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闽南沿海一次海雾过程的多源资料综合分析

气象 2023年第6期49卷 682-696页

作者：张伟李菲吕巧谊崔梦雪张妤晴陈德花厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012 厦门市气象台厦门361012

基于自动站资料、ERA5再分析资料、葵花8号卫星资料、翔安站多源观测资料,分析了2021年4月1日闽南沿海一次大雾过程的环流形势、演变特征和微物理结构。结果表明此次是一次典型的海雾过程。雾形成时500 hPa为偏西—西南气流,低层为一致... 详细信息

基于自动站资料、ERA5再分析资料、葵花8号卫星资料、翔安站多源观测资料,分析了2021年4月1日闽南沿海一次大雾过程的环流形势、演变特征和微物理结构。结果表明此次是一次典型的海雾过程。雾形成时500 hPa为偏西—西南气流,低层为一致的西南气流与反气旋下沉气流,近地面存在逆温层和湿层,为海雾的发生发展提供了静稳的环流形势和充沛的水汽条件。此次大雾过程存在雾和低云的相互转化。白天以低云为主,傍晚随着气温的下降和整层风速的减小,低云逐渐接地转变为雾。清晨由于偏西气流的作用,沿海的雾再次转变为低云。利用气溶胶激光雷达推演雾顶高度,雾的初生和发展阶段厚度相对较低且波动性大,成熟阶段雾顶高度约为100 m。微物理参数分析表明雾过程的平均粒子数浓度为52.4个·cm^(-3),液态水含量为0.084 g·m^(-3),平均直径为9.4μm;1分钟平均粒子数浓度最大达到132.6个·cm^(-3),液态水含量达到0.7321 g·m^(-3)。此次过程不同阶段粒子数浓度和液态水含量的谱分布特征具有较大差异,其中数浓度的谱分布在初生、发展和消散阶段,以单峰结构为主,峰值直径为4~6μm;成熟阶段表现为双峰结构特征,主峰位于4~5μm,次峰位于24~26μm;液态水含量同样为双峰分布,但主峰位于24~26μm,次峰位于5~6μm;表明雾的粒子数浓度受小粒子影响为主,但液态水含量以20~30μm的粒子贡献最大。从发展到成熟阶段谱对比来看,20~30μm粒子数量的增加使得液态水含量明显增大,这是导致能见度进一步下降的主要原因。

关键词：海雾多源资料微物理特征雾滴谱

基于新型探测资料对西安一次弱降水预报失误的原因分析

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气象科技 2024年第1期52卷 104-115页

作者：肖贻青张黎姚静刘慧刘嘉慧敏陕西省气象台西安710014 秦岭和黄土高原生态环境气象重点实验室西安710016 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室成都610072

利用微波辐射计、激光测风雷达、多普勒雷达、相控阵雷达等新型探测资料、地面加密观测资料、ERA5再分析及多模式数值预报结果对2022年4月24日西安城区一次弱降水预报出现明显失误的原因进行分析,结果表明:①全球数值预报模式和中尺度... 详细信息

利用微波辐射计、激光测风雷达、多普勒雷达、相控阵雷达等新型探测资料、地面加密观测资料、ERA5再分析及多模式数值预报结果对2022年4月24日西安城区一次弱降水预报出现明显失误的原因进行分析,结果表明:①全球数值预报模式和中尺度数值预报模式对本次过程西安城区均报有明显降水,主要原因为模式对低层相对湿度预报明显偏大;②多种新型探测数据分析认为近地层湿度条件较差及中层的绝对水汽含量低,中层的干暖空气不利于成云致雨,垂直上升运动不强,且由于低层非常干燥,使水滴在下沉过程中蒸发,从而无法形成雨滴下落,这些原因共同造成西安城区无降水,低层相对湿度预报偏大是造成这次西安城区降水预报失误的主要原因之一;③造成西安城区近地层湿度条件差的原因是城市干热岛效应和低层干暖平流输送,且降水云团翻越秦岭后其湿空气绝热下沉至城区后出现增温降湿,使得城区形成较为深厚的干层,即使有雨滴在下落过程中也会造成更强的蒸发,这也是城区没有降水的重要原因之一;④预报员主观预报订正出现空报主要是源于对边界层水汽、抬升条件等关键降水要素缺乏订正能力,且对大城市的干热岛效应和秦岭山区地形影响研究不足。

关键词：多源资料弱降水空报大城市干热岛效应

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基于多源资料和数值模拟的雾对PM影响研究

中国环境科学 2022年

作者：孟丽红杨二辉蔡子颖郝囝天津市环境气象中心天津市海洋气象重点实验室中海石油(中国)有限公司天津分公司天津市气象科学研究所

为探究雾-霾过程中雾对PM质量浓度的影响机制，本文选取2021年1月24-27日一次典型雾-霾过程，采用常规自动气象站、环境小时浓度、微波辐射计、风廓线雷达、气溶胶激光雷达、255m气象塔上梯度观测的气象、环境和湍流等多源资料及WRF-Che... 详细信息

为探究雾-霾过程中雾对PM质量浓度的影响机制，本文选取2021年1月24-27日一次典型雾-霾过程，采用常规自动气象站、环境小时浓度、微波辐射计、风廓线雷达、气溶胶激光雷达、255m气象塔上梯度观测的气象、环境和湍流等多源资料及WRF-Chem过程分析数值模拟方法对此次污染过程进行综合分析.结果表明，此次雾相对湿度增加是由于辐射冷却和平流引起的，雾类型是辐射平流雾，其特征是水汽自上而下输送，雾过程雾顶高度250m，逆温层底高度为80～120m，雾顶高度>逆温层底高度;雾发生前由于相对湿度、垂直平流和湍流混合影响，地面及垂直方向PM质量浓度先增长再下降，总体有利于PM质量浓度扩散;雾成熟期根据逆温层底的高度，辐射-平流雾对PM影响分为两种，其中雾对高于逆温层底的PM为湿清除作用，而对低于逆温层底的PM为积聚作用;雾消散后霾阶段40m湍流动能增高至0.78 m/s，并逐渐和200m处湍流动能大小趋于一致，湍流混合贡献量为-23～-40μg/(m·h)，总体有利于地面PM质量浓度扩散.

关键词：雾 PM 多源资料湍流混合

基于多源资料的中国星载闪电探测数据质量控制技术

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科学技术与工程 2022年第27期22卷 11783-11791页

作者：朱杰程攀唐顺仙王炳赟中国气象局大气探测重点开放实验室成都610225 南京气象科技创新研究院南京210041 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 辽宁省气象灾害监测预警中心沈阳110166

静止卫星轨道星载闪电探测,因独特的平台优势,可以连续获取较大视场范围内全部闪电活动的观测信息,是未来闪电探测技术发展的新方向。闪电成像仪(lightning mapping imager, LMI)是中国首次星载的闪电光学成像观测仪器,在较少先验知识... 详细信息

静止卫星轨道星载闪电探测,因独特的平台优势,可以连续获取较大视场范围内全部闪电活动的观测信息,是未来闪电探测技术发展的新方向。闪电成像仪(lightning mapping imager, LMI)是中国首次星载的闪电光学成像观测仪器,在较少先验知识的基础上,自主研发,各项技术指标处于国际前列。然而,LMI独特的数据聚类处理方案,使得其在数据质量控制与真实性检验等方面依然面临着诸多挑战。针对其广泛应用的L2级1 min定量Group数据(LMIG),基于闪电活动与强天气过程间的耦合关系,提出了基于多源气象资料的多层次数据质量控制技术,并通过与第三方数据的比对,对质控效果评估与优化,有效剔除了误差数据,提升了LMI数据的质量。研究结果为LMI数据的应用奠定了更加坚实的基础,同时也有助于促进中国星载闪电观测技术的探索和仪器性能的提升。

关键词：多源资料星载闪电探测数据质量控制