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《地球科学进展》2020,(7)
准确观测云和降水的微物理特征是理解云降水物理过程的关键。由气象气球搭载测量仪器升空进行现场探测是获取云和降水粒子微物理特征的有效方式,其作为机载云降水粒子测量设备的补充手段,在现场测量中发挥着越来越重要的作用。根据现有球载云降水粒子探测器工作原理的差异,将其分为碰撞取样式、直接成像式、光学散射式、光强衰减式和电荷测量式探测器。总结了典型仪器的工作原理、关键技术和主要优缺点;简要介绍了其在云层精细结构获取、云参数遥感方法建立、云降水物理过程研究和参数化以及雷暴云的科学观测等方面的应用;最后,对球载云降水粒子探测器的发展趋势进行了展望,为开展相关技术研究和设备研制提供参考。 相似文献
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使用GBPP-100型雨滴谱仪,于2001年6月12日至7月31日在天山北坡的小渠子气象站和牧业气象试验站,对27次降雨过程进行了雨滴谱观测,共获取了4 719个雨滴谱样本。通过观测资料分析新疆中天山山区积状云、层状云、积状-层状混合云降雨的微物理结构特征。观测分析表明,天山山区降雨雨滴的平均直径0.41~0.55 mm,以积状云最大,混合云次之,层状云最小。最大平均直径0.88~1.12 mm、平均雨强1.18~2.78 mm·h-1、平均含水量5.23~11.62 g·m-3,混合云的这三个特征量均为最大。三类云的雨强与数密度呈正相关。积状云、层状云降雨的雨滴谱服从M-P分布,混合云服从Γ分布。由于山区地形的作用,使云中降雨粒子的生长时间受到限制,天山山区降雨小滴浓度高、尺度小,人工降雨潜力大。 相似文献
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大量研究表明,从数小时到十年、百年时间尺度上的天气、气候变化受太阳活动影响显著。近年来,全球云量、北大西洋冬季气旋等气候、气象要素与银河宇宙射线通量变化、太阳能量粒子事件等空间天气事件显著的统计相关被陆续发现。在此基础上,提出太阳活动驱动气候变化空间天气机制,其基本观点是：空间天气事件通过改变云物理特性影响气象、气候,其核心是：太阳活动造成的空间天气事件与云微物理过程的联系,目前空间天气理论分化为离子诱导成核机制和全球大气电路—静电云微物理机制（简称Tinsley机制）。主要回顾和总结了近年来空间天气机制研究的发展,包括观测与理论,取得的成果,并对其未来的发展提出展望。
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毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望 总被引：17，自引：2，他引：15
云在大气的能量分配、辐射传输,尤其是水循环系统中有不可忽视的作用。云探测对云物理、人工影响天气、气候变化和航空航天等领域有重要意义,是大气科学研究的热点之一。尽管目前已经发展了很多种遥感设备对云进行观测(如激光雷达、卫星、云幂仪等),但这些设备无法得到高时空分辨率的云水平和垂直结构,而毫米波雷达是云三维精细结构探测的重要工具。由于毫米波雷达具有更接近小粒子尺度的短波长,因此更适合用来探测弱云,同时毫米波雷达也存在衰减严重的缺点。介绍了毫米波雷达的特点以及其探测小粒子的优势;对比分析了其与新一代多普勒天气雷达、晴空风廓线雷达的差异,得出：毫米波雷达具有高时空分辨率,能够更精确地反映云的垂直和水平结构,比普通天气雷达更适合监测云的变化。概括了国内外毫米波测云雷达的发展现状以及在云物理研究方面的情况,并展望了国内毫米波雷达未来研究的方向。 相似文献
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一、引言光电型断层形变测量仪是中国地震局“九五”重点项目95-04“强地震预测预报技术研究”一级课题“中短期前兆观测仪器的研制”所属子专题的研究成果,是智能型光、机、电一体化数字测量仪器,灵敏阈达到微米级。该仪器在研制设计中采用了先进的CCD线阵数字传感技术和微处理技术,解决了高分辨(0.001mm)和超宽量程(30mm)之间的矛 相似文献
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云分析预报方法研究进展 总被引：2，自引：1，他引：1
云作为地球大气系统的重要组成部分,不仅影响着气候变化和天气系统的发展演变,还与航空活动密切相关,一直以来是空军和民航部门非常关注的气象要素之一。在云探测、资料同化和反演方法发展的基础上,从实际业务保障和数值模式发展需求出发,综述国内外云分析、预报方法和云分析预报系统开发的研究成果,分析各类方法的优势和不足,明确国内外研究的主要差距,并探讨国内未来研究的方向。云分析方法中,探空对云廓线识别较好,卫星可见光和红外资料在云顶信息反演方面优势明显,多普勒雷达能够获取对流层中层和底层的云信息,而毫米波雷达能够很好地反映云三维结构信息,发展潜力巨大。云预报方法中,传统的统计和诊断方法发展较为成熟,而考虑了大气温湿和云微物理状况的大气辐射传输模式正演模拟云顶亮温的方法是未来的发展趋势。加强云探测技术,综合利用云分析预报方法,借鉴国外先进云分析预报系统的设计理念,积极开发我国自主的云分析预报系统,推动天气预报、航空气象保障和数值预报模式的发展将会是我国云研究的重要方面。 相似文献
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对大气成分准确、及时地监测是掌握大气成分分布特征、研究大气污染成因机制、有效防治大气污染的前提。遥感监测技术在大气成分的观测过程中具有远距离实时观测、快速分析成分多样的大气混合物、无需采样便可获得目标成分的立体时空分布结果等优势。大气成分的遥感监测方法多样,各种仪器优势各异,覆盖了多样的气体和气溶胶的监测范围。根据各仪器距地面高度的差异,遥感平台可划分为地面平台、航空平台和航天平台。遥感技术在大气成分监测领域中应用广泛,已满足了多种观测目的的观测要求。介绍了大气成分的遥感监测方法和平台,并总结了针对不同目的的遥感应用实例,展望了遥感方法在大气成分观测方面的发展方向。 相似文献
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为实现4D(时间+空间)多目标、高精度的积雪监测,本次试验研究采用单台相机延时拍摄结合运动结构重建算法(Structure from motion,SfM),分别获取了祁连山黑河上游站裸露山坡坡面尺度单次降雪的雪深、逐日积雪空间分布和面积,以及祁连山八一冰川1.5m×1.5m的斑块尺度全年雪深及雪面特征数据。坡面尺度积雪观测研究表明:本方法可以准确获取积雪分布信息,但其雪深空间分布获取精度较差。斑块尺度雪深监测研究表明:本方法能够很好地获取连续的雪面特征信息和雪深,且获取雪深与SR50观测雪深的绝对误差小于3.4cm。在不同季节,本方法对积雪监测能力略有差异:春季快速积累期雪面纹理少,照片组对齐并获取点云数据和DEM数据的成功率较低,而冬季和消融季雪面纹理丰富,相应的对齐成功率比例和精度较高。本研究表明基于单台相机的4D摄影测量方法能够实现小范围、连续、高精度、多目标的积雪监测,未来应用前景广泛。 相似文献
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系统回顾了冰核对云和降水影响的研究进展,详细分析了冰核对云的宏微观特征、对流系统结构和强度、辐射、雷电、降水量和降水强度的影响途径,并从云微物理过程的角度解释了其影响机制。得到如下结论:1通常情况下,冰核浓度增加,冰晶浓度增大,云滴浓度减小,云的生命史延长;2对于发展阶段的对流云,冰核在温度较高的过冷区活化使潜热在中低层提早释放,增加了对流系统中层不稳定能量,促进了对流系统的发展;3卷云中冰核浓度的增加,改变了冰相水物质与液相水物质的比例;削弱或抑制了卷云中同质核化,增大了卷云中冰晶粒子的平均半径;4冰核浓度的增加,能够使到达地气系统的净辐射增加;5冰核浓度的变化能够引起雷电活动发生频次和强度的变化;6冰核浓度增加,引起降水量的变化不确定,即降水量增加、减少或者变化不显著的情况都可能存在。这些结果为改进数值模式中冰核活化参数化方法提供指导,从而提高数值模式对云和降水的预报能力;同时为人工影响天气选择合适的人工催化剂和撒播时机提供参考。 相似文献
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应用GPR获取水文地质参数研究初探 总被引：1，自引：0，他引：1
探地雷达(GPR)能够在不同空间尺度上采集水文地质数据来对地下特征进行详细描述,近年来被广泛应用于探测地下结构和埋藏体。本文简要介绍了GPR的工作原理、探测方式及其应用条件;探讨了GPR获取多孔介质水力参数的物理机制;分别利用50MHz和25MHz天线对同一断面进行等采样距测量,经分层标定和时间拾取,获取了沿测线非饱和带含水率及饱和带的孔隙度和渗透系数,并将结果与钻孔取样的岩性进行了对比,结果合理。 相似文献
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祁连山区云光学特征的遥感反演与云水资源的分布特征分析 总被引：5，自引：0，他引：5
利用Terra和Aqua卫星上载的MODIS探测器接收资料和祁连山区及周边气象台站6 h降水量资料,应用6S辐射传输模式和Mie模式,针对2002—2005年以来的18次大范围云覆盖的祁连山区,反演了云的光学厚度、云粒子有效半径以及云液态含水量等参数,结合地理信息系统分析了其随海拔高度变化的分布特征及其与地面降雨量的关系.结果表明:祁连山区云的光学厚度、云粒子有效半径以及云液态含水量分布受地形影响具有显著的地域差异,最大值分布在海拔4 300 m以下的山区,是云水资源丰富区和易降水区;云宏观特征参数与地面6 h降水量成正相关关系,产生降水概率较大的云光学厚度在8~20之间,云粒子有效半径在6~12μm之间,云液态含水量在0.04 g·m-3就能产生降水.祁连山区云液态含水量可高达0.15 g·m-3,表明山区云水资源具有很大的开发潜力. 相似文献
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针对传统现场接触式测量获取岩体结构面参数效率低、工作量大、结果精确性受人为因素影响等问题,本文结合数字摄影测量技术与运动法（structure from motion,SFM）进行岩体三维数字表面模型重建,并在此基础上建立了岩体结构面自动识别方法。岩体数字表面模型重建步骤主要为岩体影像资料采集,基于尺度不变特征变换（Scale-Invariant Feature Transform,SIFT）算法进行图像特征匹配、稀疏点云构建、点云稠密化以及岩体曲面模型重构。结构面识别方法流程主要为:首先平滑岩体数字表面模型;通过改变搜索半径和角度阈值实现模型平面分割;基于区域生长原理进行结构面搜索;最后基于随机采样一致性拟合结构面得到结构面产状。将该方法应用于甘肃北山地下实验巷道,实现了巷道三维数字表面模型的重建与结构面产状数据获取,最后将识别到的结构面分组表征在模型表面。与人工实地测量方法以及现有的结构面识别软件相比,本文提出的方法具有良好的准确性,可为工程应用提供一定的参考。 相似文献
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《岩土力学》2017,(4)
岩石结构面形貌特征直接影响其宏细观剪切破坏特征和剪切强度,因此,清楚地认识在不同点云数据采样间隔下结构面形貌特征和各向异性特征的统计参数稳定性,对于定量认识结构面剪切破坏机制并建立合理的抗剪强度准则十分重要。为此,借助三维白光面扫描系统对3组不同粗糙度的岩石结构面进行测量,并根据稀疏点云数据密度的原理得到其15种采样间隔的点云数据;在此基础之上,研究了2D统计参数坡度均方根Z_2、粗糙度指数R_p和θ_(max)~*/(C+1)_(2D)以及其所对应的3D坡度均方根Z_(2s)、3D粗糙度指数R_s和3D统计参数θ_(max)~*/(C+1)_(3D)随采样间隔的变化规律。研究发现,上述统计参数随着采样间隔的增大而减小,且衰减幅度逐渐增大,并与采样间隔存在二次多项式的拟合关系;同时,研究还发现,不同采样间隔下结构面的各向异性特征也具有间隔效应。为定量描述这种结构面各向异性特征的采样间隔效应,利用所构造的无量纲参数结构面各向异性系数DAC和各向异性特征参数K_α对其度量,结果表明,结构面的各向异性与间隔效应呈现正相关的关系。最后,综合岩石自然结构面分析形貌特征参数和各向异性特征参数的稳定性,在采样间隔取为0.1~0.5 mm之间表现较好的稳定性,其参数值偏差不大于3%,因此,建议一般情况下岩石自然结构面三维扫描的采样间隔可取为0.5 mm。 相似文献
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大气对流层平流层交换(STE)研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
大气平流层对流层交换(Stratosphere-Troposphere Exchange,STE)包括平流层向对流层的输送(Stratosphere-Troposphere Transport,STT)和对流层向平流层的输送(Troposphere-to-Stratosphere Transport,TST)2个过程,通常统称为STE交换过程.其对大气的辐射平衡、化学成分具有重要影响.研究STE对于大气化学、气候变化、平流层对流层耦合模式的发展等领域意义重大.对国内外不同尺度STE的观测、模拟与诊断做了评述,讨论了各种尺度STE的机制,比较了不同诊断方法和模式的性能和特点.着重指出目前天气尺度STE的研究虽然比较充分,但在STE过程中,中小尺度混合、湍流混合等物理过程的机制、诊断以及模拟方法的研究还有待提高.中小尺度强对流引起的TST对对流层污染物向平流层的输送作用和影响越来越受到关注.在全球快速城市化的背景下,研究城市群高污染区域强对流天气引起的TST过程及其影响具有重要的科学意义. 相似文献
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地面雨滴谱观测技术及特征研究进展 总被引：4，自引：0，他引：4
雨滴谱是反映降水微观物理过程和宏观动力结构的主要指标之一.通过分析雨色斑滴谱,可以深入了解降水的发展和演变过程,揭示降水机制.传统雨滴谱测量包括动力学法、滤纸色斑法、面粉团法、快速摄影法和浸润法等,但是普遍存在精度低、工作量大、实时性差、成本高及无法自动完成测量分类等缺点.以雨滴谱仪为代表的新型雨滴谱测量技术包括冲击雨滴谱仪、光学雨滴谱仪和声学雨滴谱仪以及雷达技术等克服了这些缺点,在降水粒子观测和降水物理研究中发挥了重要的作用.综合概述了描述雨滴谱的主要分布模型及其适用条件.归纳分析了不同降水云系(对流云、层状云和层积云降水)、不同降水类型(大陆云和海洋云降水)及不同高度处观测的降水的雨滴谱特征.从学科发展趋势和社会需求的角度,概述了有关雨滴谱研究中存在的主要问题和发展趋势. 相似文献
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激光,这一新兴的科学技术在地质科学的各个领域和生产部门获得了越来越多的应用.激光微区光谱,激光全息计量,激光遥感,激光工艺等,尤其是白光再现全息图和各种激光找矿方法的发明,将给激光在地质科学中的应用开辟新的前景.下面介绍在地质科学中极具应用前途的几种激光仪器、设备和材料.1.显微镜用的激光光源激光光源的特点是光通量很大.单色性特别好.因此基本上能得到消除色象差的图象.用激光做光源也易于实现快速摄影和拍摄各种瞬变动态过程.人们常说,既然激光具有如此众多的优点,那么用它作显微镜的照明和测试光源应当是绝好的了.然而,激光辐射属于相 相似文献
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《地球科学进展》2017,(6)
遥感产品真实性检验是评价遥感产品质量、可靠性和适用性的唯一手段,是提高遥感产品精度、改善遥感产品质量的主要依据,更是推动遥感产品应用范围和应用水平的重要保障。主要介绍国家高技术研究发展计划地球观测与导航技术领域"星机地综合定量遥感系统与应用示范(一期)"项目在"遥感产品真实性检验关键技术及其试验验证"方面取得的主要进展:研制了一系列国家标准,包括陆地定量遥感产品真实性检验通用方法,遥感产品真实性检验地面观测场的选场和布设规范,以及24个遥感产品真实性检验的单项国家标准;研建了遥感产品真实性检验的完整技术流程体系,发展和完善了真实性检验过程中的空间优化采样—尺度上推—检验策略的关键技术方法;通过星机地同步试验获取多尺度配套观测数据集,系统实证了遥感产品真实性检验标准与技术体系;构建了遥感产品真实性检验网,开展核心观测场的多模式联网观测实践,初步形成全国真实性检验网的原型体系和运行机制,为我国遥感产品真实性检验的业务化运行奠定了坚实的基础。 相似文献