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利用L波段探空资料的相对湿度值及温度值计算水汽压时,由于探空测量的是相对于水面的相对湿度,只能用相对于水面的饱和水汽压公式来计算,低温时用相对于冰面的饱和水汽压公式计算水汽压可能不正确.对水相和冰相的不同处理所带来的偏差进行了分析和讨论.以CIMO规定的温度-45℃和0℃为界,分别计算了用相对于冰面的饱和水汽压公式和相对于水面的饱和水汽压公式得到的水汽压值,并进行了比较.结果表明,在计算实际水汽压的过程中,用不同的饱和水汽压公式所产生的绝对偏差虽然不大,但相对偏差最大可能达到50％,不容忽视,对确定对流层上部的气候效应可能产生影响. 相似文献
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文中介绍的数学模型考虑了混合云中液、固相共存时以及冰面过饱和环境下稳定同位素的动力分馏效应.利用该数学模型,模拟不同冷却条件下稳定同位素的温度效应.在相同的湿度条件下,湿绝热冷却过程中δ18O随温度的变化率小于等压冷却过程.冰面过饱和比S;的增大意味着动力分馏效应的增大.与平衡态过程相比,它的作用使得稳定同位素的综合分馏系数减小,从而使得降水中δ18O随温度的变化趋缓.模拟结果显示,湿绝热冷却过程中大气水线(MWLδD=bδ18O+d)的梯度项b和常数项d均大于等压冷却过程.不同的冰面过饱和比对大气水线的影响是不同的.与冰面过饱和比相比,b和d的大小对云中含水量的变化敏感性较低.模拟结果还显示,乌鲁木齐的降水不是来自海洋水汽的初始凝结.在经历了长途输送之后,乌鲁木齐降水中的稳定同位素成分在很大程度上被衰减.模拟的稳定同位素比率/温度、δD/δ18O曲线分别与乌鲁木齐实测的稳定同位素比率/温度回归线以及大气水线有非常好的一致性. 相似文献
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河南省一次冷锋降水过程的水汽分布特征及其增雨潜力 总被引：4，自引：1，他引：3
选取2002年4月4～5日河南省的一次冷锋降水过程,利用实测的间隔3h一次的加密探空资料,研究了降水发展过程中云与水汽的背景分布特征。分析结果指出:云系的空间分布与等假相当位温面上的准饱和区分布一致,地面雨区与其高湿区(>85%)相对应。850～700hPa之间水汽含量最大,主要位于东—西、南—北水汽通量交汇区,这与中低空风场东—西风180°风向切变、低层水面过饱和区相对应。伴随此次地面锋线移入,高空327K等假相当位温线垂直范围扩大,600hPa以上是一个较大的中性层结区,并伴有云中准饱和区厚度不断增加,说明高积云有层云化和加厚的倾向,云内中上空位势不稳定又有利于云向上垂直发展,从而有利于降水产生。高层-15℃以上高度的冰面过饱和区有利于过冷水的形成,因而也有利于冰晶的繁生增长,零度层高度以下的水面过饱和区内水汽凝结率高,液态水成物容易生成,这对于高层冰晶效应形成的云滴在下落时,能更好的进行碰并增长。所以,此次降水过程中存在两个较好的人工催化时段,分别是5日5～8时和15～17时(北京时),这与计算雨强反映出的潜力区相一致,因此,采用计算雨强或整层大气可降水量来判断催化潜力或许更加合理,但这些基于理论分析的潜力判断需要进一步配合云中冰晶和液态水的观测资料作论证。可见,利用探空资料可计算出各种物理量,这些物理量有助于我们进一步了解云系结构及水汽分布特征,当缺乏雷达和卫星等探测数据时,这对于实际人工影响天气研究和业务作业还是有参考意义的。 相似文献
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引言当现有资料充足时,计算蒸散量(ET)的彭曼(Penman)综合公式是一个理论可靠且应用广泛的公式。这个公式把 ET 分为能量平衡和空气动力学两部分而把吸收太阳能和平流能的效应分开。空气动力学项包括两部分:第一部分是来自经验的风速函数,它与第二部分相乘。第二部分是饱和水汽压与环境或露点水汽压之差,这个差值叫饱和差。测定 ET 时,可将风函数与计算的饱和差进行验正。然而,计算饱和差的方法很多,其结果各不相同。因此,在实践中,计算饱和差的方法必须与所要使用的特定的风函数相一致。由于在饱和差的计算上概念不清,所以用这个公式时往往出现不确切和误差,计算饱和差的方法,至少有六种。因为风函数是用饱和差由经验得出的,所以风函数的大小和形 相似文献
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中纬度地区混合云中稳定同位素分馏的数学模拟—以乌鲁木齐降水为例(英) 总被引：10，自引：0，他引：10
介绍的数学模型考虑了混合云中液、固态共存时以及冰面过饱和环境下稳定同位素的动力分馏效应。利用该数学模型,模拟了不同冷却条件下稳定同位素的温度效应。在相同的湿度条件下,湿绝热冷却过程中δ18O随温度的变化率小于等压冷却过程。冰面过饱和比Si的增大意味着动力分馏效应的增大。与平衡态相比,它的作用使得稳定同位素的综合分馏系数减小,从而使得降水中δ18O随温度的变化趋缓。模拟显示,湿绝热冷却过程中大气水线(MWL:=bδ18o+d)的斜率b和常数d均大于等压冷却过程。全球大气水线位于湿绝热冷却过程和等压冷却过程条件下分别模拟的两条大气水线之间。b和d的大小与Si呈正比。Si愈大,动力分馏效应愈强,b和d也愈大。反之亦然。然而,b和d的大小对云中含水量的变化具有低的敏感性。利用动力分馏模式模拟了乌鲁木齐降水中稳定同位素的变化。模拟的稳定同位素比率-温度以及δD-δ18O曲线分别与乌鲁木齐实测的稳定同位素比率-温度同归线以及大气水线有非常好的一致性。 相似文献
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利用极化雷达分析层状云中水凝物粒子性状分布 总被引：11，自引：1，他引：10
使用中国科学院大气物理研究所的X波段双线极化雷达系统探测资料, 讨论了双极化雷达各种观测参量所反映的水凝物粒子的物理本质。提出了对存在融化层的层状云使用雷达探测变量确定零度层高度以及结合地面温度反演温度廓线的方法。在存在融化层的层状云中, 对雷达探测资料在层状云降水期间的RHI资料进行分层统计, 结合国际上已有的研究结果, 获得了几种主要水凝物粒子的极化雷达参数 (即反射率、 差分反射率、 单位差分传播相移、 相关系数) 范围; 在此基础上使用模糊逻辑方法, 对水凝物粒子进行分类, 分类结果反映了层状云的相态结构分布特点。最后, 根据两个实例, 使用反射率、 差分反射率衰减订正后的数据, 结合层状云的基本特点, 分析了层状云的垂直结构和粒子的相态结构以及层状云中可能的降水机制, 并使用反演的粒子分布结构代替雷达反射率因子结构对降水微物理过程进行了讨论, 结果验证了顾震潮 (1980) 在20世纪60年代提出的层状云降水的三层概念模型。本文结果为使用双极化雷达研究云降水机制提供了方法, 表明双极化雷达在云降水物理的研究中具有广阔的应用前景。 相似文献
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联合利用3 GHz双偏振雷达RHI探测数据和温度廓线数据, 建立了云粒子相态反演的模糊逻辑算法, 算法采用Beta型成员函数, 成员变量包括:水平反射率因子、线性退偏比、差分反射率及温度0℃,-40℃对应高度, 反演出的相态包括毛毛雨、雨、低密度干冰晶、高密度干冰晶、湿冰晶、干霰、湿霰、小冰雹、大冰雹、雨夹雪和液态云滴等11种, 并利用雷达的连续探测数据对一次层状云降水过程中水凝物相态的演变情况进行了分析, 得到如下结果:初始阶段层状云相态呈现分层结构, 从上至下依次为高密度干冰晶、湿冰晶和液态云滴; 初始阶段云体中的回波大值区核心区域为大的冰相粒子, 其余部分为液态粒子; 在初始到成熟阶段演变中, 回波大值区上部液态粒子逐步向冰相转化; 消散阶段云中零度层亮带逐步消失, 零度层以上云粒子结构呈现高密度干冰晶包裹湿冰晶的情况。关键词:双偏振雷达; 模糊逻辑; 水凝物相态反演; 层状云降水过程; 水凝物相态演变 相似文献
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介绍的数学模型考虑了混合云中液、固态共存时以及冰面过饱和环境下稳定同位素的动力分馏效应.利用该数学模型,模拟了不同冷却条件下稳定同位素的温度效应.在相同的湿度条件下,湿绝热冷却过程中δ18O随温度的变化率小于等压冷却过程.冰面过饱和比Si的增大意味着动力分馏效应的增大.与平衡态相比,它的作用使得稳定同位素的综合分馏系数减小,从而使得降水中δ18O随温度的变化趋缓.模拟显示,湿绝热冷却过程中大气水线(MWL:=bδ18O+d)的斜率b和常数d均大于等压冷却过程.全球大气水线位于湿绝热冷却过程和等压冷却过程条件下分别模拟的两条大气水线之间.b和d的大小与Si呈正比.Si愈大,动力分馏效应愈强,b和d也愈大.反之亦然.然而,b和d的大小对云中含水量的变化具有低的敏感性.利用动力分馏模式模拟了乌鲁木齐降水中稳定同位素的变化.模拟的稳定同位素比率-温度以及δD-δ18O曲线分别与乌鲁木齐实测的稳定同位素比率-温度回归线以及大气水线有非常好的一致性. 相似文献
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为提高S波段双线偏振天气雷达的降水粒子识别能力,在常规模糊逻辑法相态识别算法的基础上,引入环境温度参量作为识别因子对算法进行了改进。选取雷达水平反射率因子ZH、差分反射率因子Zdr、差分传播相位常数Kdp、零阶相关系数ρhv（0）、以及利用经验公式,将与粒子相态密切相关的温度转化而来的高度作为算法的5个输入参量,确立β函数作为隶属函数,并给出了各个参量的隶属函数阈值。在此基础上,利用国内首部S波段双偏振天气雷达资料和探空温度资料,对云中粒子相态进行了识别研究。结果表明：引入环境温度参量可使粒子识别算法的识别结果更加合理;选取的模糊函数参数阈值较为合理,降水粒子识别结果符合云微物理演变的基本规律,可以作为进一步研究的参考;提高粒子相态识别结果的准确性,还依赖于雷达和粒子实测数据的积累,从而验证识别结果、选取合适的雷达参量、修正隶属函数参数。 相似文献
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基于模糊逻辑的大气云粒子相态反演和效果分析 总被引：4，自引：1，他引：3
为了探究8mm云雷达探测到的大气云粒子相态特征,根据Shupe总结得到云雷达探测参量:反射率因子、Doppler径向速度、线性退偏振比以及温度在不同相态水凝物对应的云雷达产品特征阈值,采用不对称T型的隶属函数,成员函数包括:反射率因子、线性退偏振比、径向速度以及垂直温度廓线,反演出的粒子相态包括:雪、冰晶、混合相态、液水、毛毛雨、雨等6种。通过联合分析中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的偏振云雷达探测资料和GTS1型探空仪温度数据,结果表明;通过模糊逻辑法对云雷达探测的参量反演出的大气粒子相态结果与探空实时数据一致性较好,对现阶段常规天气预报参考、人工影响天气作业指挥以及效果评估来说具有较好指导性。 相似文献
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北京机场高速公路能见度与大气动力和热力因子的诊断及物理分析 总被引：5，自引：1，他引：4
根据首都国际机场高速公路专业气象自动监测站网所提供的高时间分辨率资料,结合大尺度背景场对大气能见度演变的动力热力条件和各级能见度条件下对应的主要气象要素特征进行分析。结论如下：1）在低频时间尺度,大气能见度的低频变化有如下的规律：850hPa垂直速度与能见度呈现同位相关系,并通过垂直速度影响水汽变化,进而通过水汽的Rayleigh散射与水粒子的Mie散射来影响大气能见度的变化,反映出大尺度动力因子与水汽共同作用影响了大气能见度变化。500-850hPa之间的位温差与能见度的反位相关系,反映出大气稳定度控制了大气边界层的分子扩散和湍流扩散,即通过热力因子影响大气能见度。但要注意,能见度的变化并不是由某一个单因子所决定的,必须综合考虑动力、热力和水汽等多个因子的相互制约。2）造成2005年1月和2006年1月能见度差异的主要原因是垂直速度和水汽的差异,即垂直下沉运动时,水汽易于燥,比湿较小,能见度较高,故2005年1月能见度比2006年1月高。3）能见度的等级分布与大气湿度、温度以及风速有重要的物理联系,尤其是温度在0℃以下,冰面饱和水汽压低于水面饱和水汽压时,有利于雾的形成,从而使得能见度较低。4）200-1000m的低能见度出现频数的日变化呈现以午时为低中心的U型分布,并且1000m以下的低能见度一定对应了低温、高湿和微风,但这只是必要条件,并不是其发生的充分条件,尤其对于200m以下的浓雾。而对大于4000m的较高能见度,其出现频数的日变化呈以午时为高中心的拱形分布。 相似文献
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采用中国气象科学研究院 (CAMS) 中尺度云参数化模式对2010年4月20日山西省一次春季层状降水云系的宏微观结构,特别是垂直方向上的微物理结构进行了数值模拟和分析。利用携带云粒子探测设备的飞机对该次层状云系进行了两次云物理探测飞行,并将飞机探测所获取的数据和图像资料与数值模拟结果进行了对比研究。模拟结果显示:该次降水过程以层状冷云降水为主,云中过冷水含量丰富,云系存在明显的3层结构,地面降水主要来自于云中高层冰晶、雪、霰等冰相粒子的融化和低层云水的转化。数值模拟与飞机探测对比分析显示,高空温度、湿度和高度的配置两者基本一致,数值模拟不同高度的云粒子相态、垂直方向云水比含水量与飞机探测获取的云粒子图像和云液态水含量的垂直结构基本吻合,但数值模拟的云中各种水成物粒子出现的高度较飞机探测偏高。 相似文献
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X 波段双极化雷达对云中水凝物粒子的相态识别 总被引：7，自引：1，他引：6
人工影响天气研究需对云中降水粒子的相态和分布结构进行准确识别,以便提高人工影响天气作业效率.中国科学院大气物理研究所的车载X波段双极化雷达可提供与云中降水粒子大小、形状、相态等特征密切相关的4个极化参数:反射率因子、差分反射率、差分相移率、水平和垂直极化相关系数.利用这4个极化参数加上环境温度作为5个输入参量,建立了降水粒子相态模糊逻辑识别算法,识别的降水粒子有10种:毛毛雨、雨、湿霰、干霰、小雹、大雹、雨加雹、湿雪、干雪、冰晶.利用此雷达的实际观测资料,并与地面和飞机空中实测资料对照,对我国南、北方地区观测的降水天气过程进行分析,结果表明:建立的模糊逻辑算法对云内水凝物粒子的相态识别分类合理. 相似文献
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利用中尺度模式MM5分别模拟了中国北方地区两次不同类型的降雪过程:2001年12月7—8日的北京小雪和1999年11月23—24日的辽宁雨转雪过程。文中还从微物理角度研究了这两次降雪过程,分析不同天气条件下降雪的水成物相态及其源汇项分布特点,并初步探讨云物理过程对降水热力、动力过程的反馈作用。重点分析了云物理变量的模拟结果,计算时采用输出水成物源、汇项小时累计量的方法,讨论了最大降水时段内各源、汇项的分布特征,并通过敏感性试验,分析了水成物相变潜热作用和降水粒子的拖曳作用对云的反馈影响。结果表明,云中水成物相态分布与温度有密切关系,北京小雪过程为气、固两相粒子作用,辽宁雨转雪过程为气、液、固三相粒子相互作用;在最大降水时段内,雪的产生主要来自于水汽凝华增长和雪收集冰晶增长,过冷水对形成霰很关键,冰相粒子融化加强雨的形成;降雪过程对热力、动力过程具有一定的反馈影响,相变潜热对上升运动和降水有正反馈作用,降水粒子下落拖曳力对上升运动和降水有负反馈作用。辽宁降雪过程降水粒子丰富,云物理过程对降水热力动力过程的反馈作用比北京小雪要强一些。 相似文献
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关于雨滴在云下蒸发的数值试验 总被引：12，自引：0，他引：12
顾震潮、Mason、Twomey、北京大学云物理教学组、Kuhme等均曾讨论过雨滴的蒸发问题。他们认为雨滴与环境的热交换随时达到平衡,未考虑雨滴蒸发消耗热量与环境向雨滴传导热量的补偿不平衡;以及雨滴在下落中保持高层较低温度的倾向(热滞后),从而造成的滴表面饱和水汽压保持在较低水平,抑制了蒸发的情况。本文通过对云下雨滴下落蒸发过程的数值试验,讨论了:①下落的雨滴由于蒸发消耗热量,温度比周围环境低,并有保持较高层次的较低温度的倾向。②在不饱和大气 相似文献
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三月中旬,大地回暖,礼泉气象站地面观测,12、13日08时连续两日溶冰不当。滴水成冰的严冬,未曾出现过此种现象,见下表所列: 依据表列数据,应用道尔顿蒸发公式计算个例日蒸发速率;式中ω-是水面蒸发速率,E 为饱和水汽压,(E—L)为空气的饱和差。P 为气压 L 为水汽压 C 为与风速有关的比例系数因为在一定时段,P 变化不大,当风速小的情况下,P、C 值可按常数处理。所以,道尔顿公式可简化为: 相似文献
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沙尘气溶胶对大气冰相过程发展的敏感性试验 总被引：8，自引：6，他引：2
利用分档云动力学模式,研究了沙尘气溶胶输送过程中在不同大气背景环境条件下对云内冰相粒子形成、发展和降水过程的影响.通过敏感性试验发现:在背景气溶胶浓度不断增加的情况下,冰相降水率以及冰相降水在总降水量中的比例逐渐减小;只有在大陆性云和污染严重的地区,含有一定比例可溶性物质的沙尘粒子提高了大气中的巨核浓度,使云中冰相降水质粒提前出现,有利于降水的形成.另一方面,当把不可溶矿物气溶胶粒子作为有效的大气冰核参与云降水形成的物理过程时,由矿物气溶胶引起的大气冰核浓度增加在一定程度上抑制云中冰相降水质粒的发展,部分抵消巨核对降水的促进作用. 相似文献
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利用河北省邢台市皇寺国家观测站布设的Ka波段云雷达、微波辐射计和微雨雷达以及地面雨量计等观测资料,对2017年5月3日一次西南涡天气过程的降水云系进行了综合分析,结果表明:本次降水过程为稳定性层状云过程,云内粒子下落速度由高空向地面逐渐增大,第一轮降水出现在云的发展阶段,第二轮降水出现在云的成熟阶段,每次降水开始前云内的相对湿度、水汽含量、液态水含量和温度曲线同时出现跃增和峰值,各指标在降水结束后出现较明显下降,之后得到恢复,出现第二三次峰值并产生降水;利用微波辐射计资料在时间和空间上连续反演计算云中水汽压和冰面饱和水汽压差值场("e—E_i"差值场),当云中过冷水和过冷水汽大值区与"e—E_i"差值场的正值区重合时,冷云中贝吉龙过程较强,有利于精细化定量判断强降水出现和人工增雨潜力区位置,综合以上遥感探测资料分析结果,可以认为本次天气过程有利的人工增雨作业时机出现两次,第一次在13:45降水刚刚开始至云顶下降到6 km前;第二次时间较长,云层条件更为有利,即17:40—21:15云顶高度维持在8~10 km的时段;作业适宜高度为4~8 km(-20~0℃)。 相似文献
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利用中国气象局塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地2014—2015年自然沙地与人工绿地加密观测试验时次数据,采用GB/T 20481-2006气象干旱等级的蒸散算法,详细计算自然沙地、人工绿地以时次为单位的蒸散值。计算过程中采用多种参数算法,增加了观测数据的利用率,提高了计算精度,并尝试通过影响因子的变量赋值研究,量化蒸散的计算增减。结果表明:（1）自然沙地与人工绿地蒸散计算值都较好地刻画出了蒸散的年内变化,自然沙地计算值量级更贴近实际观测值,这与蒸散计算方法适用性有关。（2）人工绿地蒸散计算值在植被生长季与观测值的差值较大,自然沙地与观测值的差值较小;冷季人工绿地蒸散计算值与观测值接近,自然沙地计算值与观测值的差相对较大。（3）饱和水汽压与实际水汽压之差、2 m平均气温、2 m平均风速、饱和水汽压的斜率是计算蒸散的主要影响因子,其中饱和水汽压与实际水汽压之差和2 m平均风速随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值呈线性增长。2 m平均气温随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值表现比较稳定,饱和水汽压的斜率随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值略有递减。因此,GB/T 20481-2006气象干旱等级的蒸散算法在塔克拉玛干沙漠的适用性较好,人工绿地比自然沙地计算精度更高。 相似文献