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Ka波段毫米波云雷达对青藏高原东南缘降水回波的分析

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气象 2024年第3期50卷 291-302页

作者：王卫民徐八林雷勇舒斌马芳云南省大气探测技术保障中心昆明650034 中国气象局气象探测中心北京100081

利用丽江站新建的Ka波段毫米波云雷达获得的高时间分辨率的垂直观测资料,结合同址的地面自动气象站和雨滴谱的分钟数据、常规探空数据和附近C波段天气雷达的强度回波,分析了两次降水过程前后云雷达反射率因子Z、径向速度V_(r)、速度谱宽... 详细信息

利用丽江站新建的Ka波段毫米波云雷达获得的高时间分辨率的垂直观测资料,结合同址的地面自动气象站和雨滴谱的分钟数据、常规探空数据和附近C波段天气雷达的强度回波,分析了两次降水过程前后云雷达反射率因子Z、径向速度V_(r)、速度谱宽S_(w)的垂直变化规律。分析表明:在发生弱降水时,云雷达Z在垂直方向的变化不明显;但V_(r)、S_(w)值在0℃层稍低位置有一个明显的分界层(融化层),粒子通过融化层后V_(r)、S_(w)都是快速变大,这个变化主要是粒子的相态由固态变成液态引发的,可以通过V_(r)、S_(w)突变值的位置来识别0℃层亮带的高度。从C波段天气雷达回波强度、剖面图及云雷达位置的时间-高度图看,对毛毛雨和小雨的回波,强度和高度差异比较明显,毛毛雨比小雨回波高度低、强度弱,与云雷达相比C波段雷达对高一些的云观测不到,对距离较远的弱降水回波无法观测到;由于相同粒子对不同波长电磁波的散射不一样,造成两种雷达垂直方向观测到的Z变化不同。对比弱降水回波,云雷达在强降水时:Z出现缺口;V_(r)在0℃层以上有较大的正值(弱降水的V_(r)都是负值);在0℃层以上S_(w)变得更大(弱降水时S_(w)在0℃层以上值较小,在0℃层以下较大)。在强降水时,从C波段雷达回波强度时间-高度图看,垂直方向回波强度变化明显,在同一时刻回波强度由地面向空中的变化是逐渐减小的;不同时间同一高度层强度也有变化,云雷达雨衰缺口时段回波明显强于其他时段。在个例分析中,发生分钟降水量在0.3 mm以下强度的降水,云雷达可以观测到完整的云信息;发生分钟降水量在0.5 mm以上强度的降水,云雷达会有严重的雨衰,无法观测到完整的云信息。

关键词：毫米波云雷达分钟降水量 C波段天气雷达降水回波分析

北京地区X波段双偏振天气雷达差分反射率因子系统偏差分析及订正

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高原气象 2024年

作者：文浩王辉张扬吴蕾李瑞义中国气象局气象探测中心中国气象局大气探测重点开放实验室北京市气象探测中心中国气象科学研究院

差分反射率因子(ZDR)是反映大气中云和降水粒子形状的重要偏振参量，但其极易受硬件设备和环境影响导致质量变差，分析ZDR系统偏差并开展订正，是双偏振雷达数据有效应用的关键。本文采用2023年7月北京8部X波段速调管双偏振天气雷达资... 详细信息

差分反射率因子(ZDR)是反映大气中云和降水粒子形状的重要偏振参量，但其极易受硬件设备和环境影响导致质量变差，分析ZDR系统偏差并开展订正，是双偏振雷达数据有效应用的关键。本文采用2023年7月北京8部X波段速调管双偏振天气雷达资料，利用小雨法筛选出ZDR数据获得其逐仰角逐径向平均值，分析了ZDR的受影响因素和受影响程度；并利用相应时段的大量雨滴谱数据，通过T矩阵法计算的ZDR中值作为基准，开展全体扫ZDR的系统偏差订正。结果表明：（1）避雷针对于北京X波段雷达ZDR有较大的影响，影响范围在10°～25°，平均影响幅度在0.16～1.21 dB;（2）门头沟和怀柔雷达的ZDR数据，除受避雷针影响外，还分别受近距离铁塔、信号塔的影响，受影响方位角度小于避雷针；（3）差分反射率因子受部分波束遮挡会导致较大的系统偏差，房山X波段雷达ZDR数据显示部分波束遮挡可使其值增大1.19 dB;（4）本文提出的系统偏差订正方法能够明显改善所有仰角所有径向由避雷针、部分波束遮挡等因素导致的ZDR值不合理的情况。

关键词： X波段双偏振天气雷达差分反射率因子系统偏差

1981—2020年陕西安康冬小麦生育期变化对农业气象条件的响应

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麦类作物学报 2024年

作者：张全军吴东丽宏观张波段后浪中国科学院地理科学与资源研究所中国气象局大气探测重点实验室安康市气象局中国气象局气象探测工程技术研究中心中国气象局气象探测中心

为了明确陕西安康地区冬小麦生育期演变规律及主要影响因素,基于该地区农业气象观测站点的气象观测和小麦生育期观测数据,利用线性倾向估计法和线性多元回归法分析了1981-2020年陕西安康冬小麦生育期变化趋势以及冬小麦生长季(每年10月... 详细信息

为了明确陕西安康地区冬小麦生育期演变规律及主要影响因素,基于该地区农业气象观测站点的气象观测和小麦生育期观测数据,利用线性倾向估计法和线性多元回归法分析了1981-2020年陕西安康冬小麦生育期变化趋势以及冬小麦生长季(每年10月至翌年6月)气象要素的变化趋势,解析了冬小麦生育期变化与气象因子的关系。结果表明,1981-2020年陕西安康冬小麦生长季日平均气温、日平均地温、气温日较差、降水量和日照时数均呈现上升趋势,相对湿度呈下降趋势(P气象因子极显著相关。其中生育期与温度相关性最强。冬小麦10个生育时期日序数与气温、地温呈显著负相关,乳熟期日序数与气温日较差呈显著负相关(P气象因子主要是气温、地温和气温日较差(P<0.01),相对湿度、降水和日照时数影响较小。综上所述,温度升高可能是导致陕西安康冬小麦生育期日期提前、营养生长期持续时间缩短和营养生殖生长期延长的主要原因。

关键词：冬小麦生育期气侯变化气象因子平均气温相对湿度日照时数

CRDS和GC方法在线监测大气CH和CO的结果对比

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中国环境监测 2024年

作者：吴栋桥王凯孙万启秦正新潘京京王红阳中国气象局气象探测中心武汉区域气候中心

光腔衰荡光谱法（CRDS）和色谱法（GC）均可用于甲烷（CH4）和一氧化碳（CO）的在线观测。金沙大气本底站建立了基于CRDS和GC的平行观测系统,对大气中的CH4和CO进行了长达一年半的在线观测试验,对二者获取的数据进行了对比分析。结果表... 详细信息

光腔衰荡光谱法（CRDS）和色谱法（GC）均可用于甲烷（CH4）和一氧化碳（CO）的在线观测。金沙大气本底站建立了基于CRDS和GC的平行观测系统,对大气中的CH4和CO进行了长达一年半的在线观测试验,对二者获取的数据进行了对比分析。结果表明:CRDS对CH4和CO观测的长期稳定性和准确性明显优于GC;CRDS和GC获取CH4的系统偏差满足世界气象组织全球大气观测计划（WMO/GAW）的兼容性指标要求,获取CO的系统偏差不满足兼容性指标要求;CRDS和GC获取CH4的日变化曲线基本重合,均呈现双峰形态,获取CO的日变化曲线也基本重合,但变化特征均不明显;CRDS和GC获取CH4的季节变化曲线基本重合,7—8月最低,与北半球变化趋势吻合,获取的CO季节变化曲线趋势上基本一致,在夏季7月出现谷值。

关键词：光腔衰荡光谱法气相色谱法甲烷一氧化碳在线监测

2024年2月我国两次大范围雨雪冰冻天气对比

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应用气象学报 2024年第4期35卷 385-399页

作者：董全陈博宇胡宁孔铃涵陈涛王佳张博国家气象中心北京100081 中国气象局气象探测中心北京100081

2024年1月31日—2月7日(过程Ⅰ)和2月19—25日(过程Ⅱ)我国中东部地区先后出现两次大范围、持续性的雨雪冰冻天气过程,利用地面观测、再分析资料、双偏振雷达、雨滴谱等分析两次过程的雨雪冰冻实况、微物理特征、环流形势和层结特征,并... 详细信息

2024年1月31日—2月7日(过程Ⅰ)和2月19—25日(过程Ⅱ)我国中东部地区先后出现两次大范围、持续性的雨雪冰冻天气过程,利用地面观测、再分析资料、双偏振雷达、雨滴谱等分析两次过程的雨雪冰冻实况、微物理特征、环流形势和层结特征,并对比二者异同。结果表明:两次过程的影响区域、持续时间和总降水量接近,但过程Ⅰ积冰更厚、积雪更深,过程Ⅱ影响范围更广、降雪量更大。过程Ⅰ降水粒子从上到下呈3层结构特征,即冰晶层-融化层-液态层,过程Ⅱ呈4层结构特征,即冰晶层-融化层-液态层-再冻结层,导致过程Ⅰ冻雨更明显、积冰更厚,过程Ⅱ冰粒更多、积雪深度较浅、积冰厚度较薄。环流形势和层结特征显示两次过程均为西伯利亚高压和南支系统的协同作用,但过程Ⅱ低层急流强度和地面西伯利亚高压更强,导致过程Ⅱ中层暖层和低层冷层的强度均强于过程Ⅰ,而冷层更强是过程Ⅱ冰粒更明显的直接原因。

关键词：雨雪冰冻冻雨冰粒双偏振雷达雨滴谱

地基云雷达与FY-4A卫星云顶高度联合反演方法

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气象 2024年第7期50卷 859-867页

作者：张婷胡树贞陶法赵培涛刘文忠马婷印佳楠河北省气象技术装备中心石家庄050000 中国气象局气象探测中心北京100081

基于地基毫米波云雷达与FY-4A卫星对云顶同步观测的特点,分析云雷达垂直顶空观测的云顶高度与FY-4A卫星AGRI载荷通道数据之间关系,提出了地基云雷达与FY-4A卫星云顶高度联合反演方法,实现云雷达安装点周边区域卫星云顶高度的融合反演,... 详细信息

基于地基毫米波云雷达与FY-4A卫星对云顶同步观测的特点,分析云雷达垂直顶空观测的云顶高度与FY-4A卫星AGRI载荷通道数据之间关系,提出了地基云雷达与FY-4A卫星云顶高度联合反演方法,实现云雷达安装点周边区域卫星云顶高度的融合反演,并对反演结果进行验证分析。结果表明,AGRI载荷的第11~14通道值与云雷达观测云顶高度呈线性相关,且卫星通道值与云雷达观测云顶高度比值呈现冬季最小、春秋季次之、夏季最大的季节性变化特点;星地融合反演云顶高度与云雷达观测云顶高度相关系数0.84,融合后比融合前均方根误差减小了0.7 km,提高了卫星云顶高度的反演精度。

关键词：云云顶高度 FY-4A 毫米波云雷达数据融合

天气雷达间一致性评估算法影响因子分析及改进

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气象 2024年第4期50卷 475-487页

作者：鲁德金胡姮吴蕾柳云雷李瑞义吴林林袁野中国气象局气象探测中心北京100081 安徽省人工影响天气办公室合肥230031 中国气象局人工影响天气中心北京100081

基于基数据的雷达间一致性评估的基本方法,分析了雷达高差、地形遮挡、噪声、充塞、时空重叠率、衰减等对一致性评估算法的结果质量的影响,并采取了相应的改进措施:使用雷达的波束遮挡比例数据进行遮挡订正或直接剔除存在遮挡的重叠点;... 详细信息

基于基数据的雷达间一致性评估的基本方法,分析了雷达高差、地形遮挡、噪声、充塞、时空重叠率、衰减等对一致性评估算法的结果质量的影响,并采取了相应的改进措施:使用雷达的波束遮挡比例数据进行遮挡订正或直接剔除存在遮挡的重叠点;对信噪比较低、充塞不充分及存在异常的重叠点予以剔除;增加了时间、空间重叠率因子,分析了不同阈值时间、空间重叠率对评估结果的影响。改进措施对一致性评估结果中的偏差均值、标准偏差的质量均有了一定的提高。使用改进后的算法对岳阳站雷达系统偏差和苏皖地区雷达回波一致性做了评估。结果表明:岳阳站在维护前后与周边雷达的偏差值有明显的降低,并回到正常水平,标准偏差值也略有降低;苏皖地区雷达间偏差均值大部分在2 dB以内,雷达间偏差均值所组成的矢量三角形闭合度较好,标准偏差在2.9~3.3 dB,相关系数在0.40~0.55。

关键词：雷达基数据一致性评估影响因子算法改进

2002~2022年北京大气气溶胶光学特性的地基遥感连续观测

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大气科学 2024年第1期48卷 347-358页

作者：陈洪滨施红蓉范学花夏祥鳌中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029 中国气象局大气探测重点开放实验室北京100081 中国气象局气象探测工程技术研究中心北京100081 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029

长时间序列的气溶胶光学特性观测资料是定量研究气溶胶辐射和气候效应的重要基础,也是空气质量和环境健康研究的重要数据来源。本文系统评述了全球AERONET(Aerosol Robotic Network)观测网,并介绍了我国最长观测时间的AEROENT北京站发... 详细信息

长时间序列的气溶胶光学特性观测资料是定量研究气溶胶辐射和气候效应的重要基础,也是空气质量和环境健康研究的重要数据来源。本文系统评述了全球AERONET(Aerosol Robotic Network)观测网,并介绍了我国最长观测时间的AEROENT北京站发展状况和一些研究成果;使用北京站长达20余年的观测数据,针对AERONET观测网的光学辐射产品的多时间尺度变化特征进行系统分析,讨论了长期观测的重要性和迫切性。

关键词：气溶胶光学特性 AERONET(Aerosol Robotic Network)北京站气候效应

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IPCC AR6相关甲烷研究进展分析及其对中国的启示

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气候变化研究进展 2024年第3期20卷 327-336页

作者：袁佳双邱爽中国气象局国家气候中心北京100081

工业化以来,甲烷(CH_(4))造成的温升约0.5℃,减少CH_(4)排放对于稳步实现《巴黎协定》温升目标至关重要。IPCC第六次评估报告(IPCC AR6)显示,1960—2019年,CH_(4)对总有效辐射强迫(ERF)的相对贡献为11%,对比1750—2019年,CH_(4)对总ERF... 详细信息

工业化以来,甲烷(CH_(4))造成的温升约0.5℃,减少CH_(4)排放对于稳步实现《巴黎协定》温升目标至关重要。IPCC第六次评估报告(IPCC AR6)显示,1960—2019年,CH_(4)对总有效辐射强迫(ERF)的相对贡献为11%,对比1750—2019年,CH_(4)对总ERF的相对贡献下降,这与20世纪70年代以来大气中CH_(4)浓度增长率发生变化有关。预估显示,到2050年全球CH_(4)排放有望实现高达45%的减幅,届时将降低变暖峰值水平,并可有效减少全球表面臭氧,有助于改善空气质量。报告也指出,CH_(4)的源汇还存在很大不确定性,准确量化CH_(4)源汇并归因仍具有挑战性。随着我国发布《甲烷排放控制行动方案》,学界需加强CH_(4)源汇估算的研究,并进一步加强卫星监测大气CH_(4)浓度的反演算法,为我国CH_(4)相关管控政策提供数据支撑。

关键词： IPCC AR6 甲烷(CH_(4)) 减排潜力