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2006年"碧利斯"台风登陆中国大陆后,在湖南、广东和江西三省交界附近地区造成明显暴雨增幅,造成十分严重的灾害,影响巨大.本文利用高分辨率数值模拟资料,从微观云物理过程角度出发,研究了"碧利斯"暴雨增幅发生前和增幅强降水发生时段云微物理特征的差异,探讨了登陆台风暴雨增幅云微物理方面的可能成因,结果指出:暴雨增幅前后,强降水区云微物理特征存在明显不同,与降水强度的明显增强相伴,云中各种水凝物含量也明显增加,其中云冰、雪和霰等固态水凝物的增加尤为显著,冰相过程对地面降水的贡献明显加大,降水云系发展旺盛、高大;云微物理转化率的对比分析发现,暴雨增幅时段,由水汽凝结过程显著增强所带来的云水的增加,主要通过两个途径作用于暴雨增幅:一是通过云中雨水对云水的碰并收集,促进雨水含量显著增加,进而增强地面降水;二是通过云中雪粒子对云水的碰并造成雪粒子含量增加,增加的雪粒子又被云中霰粒子碰并收集造成霰含量增长,进而由霰粒子融化为雨水,并最终作用于地面降水的增幅.文中最后通过分析总结给出了"碧利斯"暴雨增幅云微物理成因示意图. 相似文献
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本文在已有的三维雷暴云起、放电模式中加入了一种经典的气溶胶活化参数化方案,结合一次长春雷暴个例,进行了雷暴云起放电数值模拟试验.研究显示气溶胶浓度改变对雷暴云微物理、起电及放电过程都有重要影响.结果表明:(1)污染型雷暴云中气溶胶浓度增加时,云滴数目增多,上升风速加强;云中冰晶与霰粒子数浓度增加但尺度减小;(2)相对于清洁型雷暴云,污染型雷暴云非感应起电过程弱,感应起电过程强,起电持续时间长;(3)污染型雷暴云中首次放电时间延迟,闪电持续发生的时间长,总闪电频次增加,正地闪频次增加明显. 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(3)
本文利用中尺度可分辨云模式(WRF,Weather Research and Forecasting)对2011年8月14日北京地区一次强降水过程进行了数值模拟和敏感性试验,研究了城市环境(包括城市气溶胶和城市地表)对北京地区云和降水的影响.研究结果表明:城市气溶胶污染增强和城市地表使得北京地区(城区和周边)降水量减少,对城区平均累积降水量的影响作用分别为-38.92%和-3.4%.降水系统向北京主城区移动过程中,城市气溶胶在城市环境影响降水过程中的作用逐渐减小为85.13%,城市地表的作用增加到14.87%.城市污染气溶胶增强,使得非降水性粒子增多,而降水性粒子减少,这不利于对流的发展增强,使得水汽的垂直输送减弱,导致区域降水量减小.城市地表对强对流的发展也表现为减弱作用,这使得水汽的垂直输送减小,区域降水量减小. 相似文献
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利用三维强风暴动力-电耦合模式,数值模拟了风暴演变过程 中电活动对冰雹增长及地面降雹的影响. 结果指出,带电冰雹与云内强电场作用使地面降雹 量增加约50[HTK]髎[HTSS],雹块直径增大0.7mm,降雹时间滞后约3min. 文中还讨论了强电 场通过对水成物降落速度的调制来影响冰雹微观增长过程,即主要是影响碰并过程和冰雹融 化过程. 电活动使冰雹源、汇总量都减少,但汇总量减少更多,总体效果使冰雹总量增加, 数目减少,冰雹长得更大,更易降落到地面. 相似文献
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1979～2004年中国大陆南方地区春季降水的年代际变化特征及其与欧亚大陆积雪的联系 总被引：1，自引：0，他引：1
本文研究了中国南方春季降水在1979～2004年期间的年代际变化特征,结果表明无论在年际还是在年代际时间尺度上,中国南方东南和西南地区降水都具有反相变化的特征,并分别呈现出显著的减少趋势和增加趋势.中国南方春季降水在20世纪80年代末出现了一次明显的年代际气候转型.东南地区的春季降水明显减少,降水量在80年代末以后比80年代末之前减少了30%;而西南地区的春季降水则明显增加,80年代末之后的降水量是80年代末之前的两倍.伴随着这次年代际转型,欧亚大陆西伯利亚上空对流层中低层位势高度增强,对流层低层中国东部北风增强,造成中国东部西南风减弱,使得降水在东南地区减少,西南地区增多.中国南方春季降水在20世纪80年代末出现的年代际气候转型与欧亚大陆春季积雪的年代际转型有密切联系.从20世纪80年代末开始欧亚大陆春季积雪明显减少,与欧亚大陆春季积雪变化所伴随的大气环流变化,是造成春季我国东南地区降水减少和西南地区降水增多的一个重要原因. 相似文献
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基于2007—2010年的CloudSat卫星观测数据,以云层液态水路径为指标将层积云的发展过程划分为五个阶段,对比研究了中国东部降水与非降水层积云发展过程中云微物理特征和云微物理机制的演变,并分析了其海陆差异.研究表明:非降水层积云中,云滴增长主要通过凝结过程完成,但云滴的凝结增长有限,难以形成降水,在非降水层积云发展的旺盛阶段,云层中上部云滴发生较弱的碰并过程.降水层积云中云滴碰并增长活跃,当云层液态水路径小于500 g·m~(-2)时,云滴在从云顶下落至云底的过程中持续碰并,并在云底附近出现云水向雨水的转化;当降水层积云液态水路径超过500 g·m~(-2)时,云滴碰并增长主要发生在云层上部,在云层中部,云液态水含量、液态粒子数浓度和液态粒子有效半径达到最大,云水向雨水的转化最为活跃.层积云微物理特征的海陆差异主要是由海陆上空气溶胶浓度和云中上升气流强度不同导致的.在非降水层积云中下部,陆地丰富的气溶胶为云滴凝结增长提供了充足的云凝结核,因而云微物理量的量值在陆地上空更大,而在云层中上部,云滴凝结增长达到极限,海洋充足的水汽输送使云微物理量的量值在海洋上空更大.当降水层积云液态水路径大于500 g·m~(-2)时,陆地层积云中更强的上升气流使大量云滴在云层中上部累积滞留,云滴碰并增长活跃,云层中上部云微物理量的量值在陆地上空更大. 相似文献
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积层混合云是我国的主要降水云系,也是人工影响天气的主要作业对象,从云降水物理的角度来研究云系的形成和发展维系具有重要的意义.基于积层混合云的重要性,本文从个例研究入手,利用中尺度数值模式WRF,模拟2005年5月17~18日发生在我国西南山区（主要以贵州省为主）的积层混合云降水过程.发现这次过程是由对流云并合扩大层化形成的.云系形成以后,云系附近会不断有对流云生成,并在移动过程中并合进入云系,补充云系发展维系所需的含水量和能量,促使云系不断维持.在积层混合云系的内部,对流云和层状云区不断地发生作用.对流云给周围的层状云不断输送含水量和能量,支持着层状云的发展.云系内部两种云相互作用的结果体现在：对流云内的上升气流速度逐渐渐小,层状云的上升气流速度不断维持,总上升气流面积区扩大.对流云的降水量不断减小,而层状云的降水不断维持,带来了大面积持续时间很长的降水. 相似文献
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为克服针对一次或几次天气过程研究城市化对边界层结构及降水影响的局限性,尝试研究北京城市化对夏季大气边界层结构及降水的月平均影响,本文首先总结了2006年8月份的主要天气过程,分析了气象站观测的10 m高度风速、2 m高度气温、2 m高度比湿和24 h降水的月平均分布特征,然后利用WRF/Noah/UCM模拟系统,进行了该月30个个例的高分辨率数值模拟及检验分析,并通过多组不同城市化情景的敏感性试验对比分析了城市化对夏季大气边界层结构及降水的月平均影响.研究表明:本文所用对高分辨率数值模拟结果进行月平均的方法可以较合理地模拟出城市化对大气边界层结构及降水的影响,并再现观测到的各站风频差异.8月份,北京城市化对气温的影响高度白天约为800 m,近地面气温升高1℃以上;夜间约为200 m,对近地面气温的影响达到最大(1.4℃以上).白天,城市化使城市及下风向的一些区域风速略有减小;夜间,城市及周边区域200 m以下风速明显减小,且在100 m左右高度处风速减小最明显,减小达0.8 m/s以上.城市化白天使700 m以下比湿减小,近地面处减小达1.2g/kg以上,夜间使近地面空气比湿略有减小.城市化对城市区域平均降水量的影响随城市发展的不同阶段而不同.初步模拟分析表明, 北京城市化已使上风向区域以及城区三环以内降水量减少,海淀和昌平降水明显增加. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2015,(5)
利用JTWC提供的1981~2011年孟加拉湾热带风暴最佳路径资料,研究春季、初夏(AMJ)及秋冬季节(SOND)孟加拉湾风暴对青藏高原降水及土壤湿度的影响特征.研究表明:每年平均约1.35个孟加拉湾风暴能够影响青藏高原,5和10月是孟加拉湾风暴影响青藏高原的两个主要时期,且在AMJ生成的风暴比SOND影响范围更大,影响的纬度更偏北;孟加拉湾风暴引起的降水最大可超过当地当月降水量的50%,同时也能够占到整个季节的20%.资料分析还表明春季风暴降水引起的青藏高原表层土壤湿度异常大概能维持20~25 d,秋冬季节孟加拉湾风暴引起的高原积雪也仅能维持20 d左右便基本消融殆尽.数值试验表明青藏高原表层土壤湿度异常仅持续20 d左右,次表层异常则大概可以持续2个月,而更深层次土壤湿度异常则可维持数个月甚至更久.最后,统计关系还表明前期风暴引起的高原积雪及土壤湿度异常并不足以影响到东亚夏季降水,其与中国东部夏季降水异常无直接联系.近30年来孟加拉湾风暴强度增强,使得20世纪90年代中期以后孟加拉湾风暴对青藏高原春季降水的影响有所增强. 相似文献
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本文在中国气象科学研究院(CAMS)双参数云微物理方案的基础上,增加气溶胶粒子的活化过程,改进原方案中的水汽混合比、云水混合比及云滴数浓度的预报方程,实现对各种水成物(包括云水)的混合比和数浓度的预报.此外,改进后的CAMS云方案被成功耦合到了WRF v3.1中尺度模式.本文利用耦合模式对2009年4月23~24日发生在我国北方地区的一次降水天气过程进行了模拟,将新方案的模拟结果与WRF自带的3个微物理方案进行了比较.结果显示,新方案能够合理地描述地面降水特征,其模拟的雨带分布范围与实测接近,降水中心的强度和位置优于其他3个方案.新方案模拟的云滴数浓度与WDM6方案基本一致,表明加入的气溶胶活化过程是合理的.新方案模拟的其他水成物粒子数浓度与Morrison方案相比有时会有量级的差别,说明粒子数浓度的模拟目前还存在着很大的不确定性,这也是云微物理模式进一步发展的难点. 相似文献
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植被恢复对黄土高原局地降水的反馈效应研究 总被引：2，自引：0，他引：2
《中国科学:地球科学》2021,(7)
自开展大规模植被恢复以来,黄土高原大量坡耕地被转化为草地和林地,其植被覆盖状况得到了显著改善.然而,大规模植被恢复通过改变下垫面性质导致大气与地表间的能量和水分循环过程发生变化,进而对区域气候和局地降水产生反馈.如何定量评估该反馈效应是水文气象学领域亟需解决的重要科学问题.本研究通过构建考虑植被动态变化的陆气双向耦合模式,分析黄土高原不同土地利用类型和地表参数的时空变化趋势,在考虑植被恢复对流域水热循环和陆气交互作用影响的基础上,定量评估植被建设对黄土高原局地降水的反馈效应,并阐明其作用机理.通过设立考虑植被恢复的真实情景和不考虑植被恢复的假设情景两组模拟试验,对比分析植被建设对局地降水过程的净影响.结果表明,植被恢复对黄土高原局地降水量的增加具有积极效应.观测数据显示,2000～2015年黄土高原降水量以7.84mm a~(-2)的速率显著增加,模拟结果显示大规模植被恢复对研究区降水量增加速率的贡献约为37.4%,而外部水汽环流变化对研究区降水量增加速率的贡献约占62.6%.考虑植被恢复情景比不考虑植被恢复情景下的黄土高原年均降水量高12.4%.上述研究结果对黄土高原生态保护和高质量发展,以及植被建设的可持续性管理具有重要的理论与现实意义. 相似文献
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基于中国气象局提供的气象站点月值资料,NOAA、CMAP降水格点月值资料,NDVI卫星资料及再分析资料,利用统计方法分析了1961-2014年青藏高原感热与中国东部季风雨带关键区夏季降水的年代际变化,并根据热动力平衡方程结合CESM模式试验解释了21世纪初高原感热异常对关键区夏季降水的影响机理.结果表明:21世纪初,黄淮、江淮地区降水增加,而长江以南地区降水减少.同时,高原感热也发生年代际增强,当春季感热增强后,大气热能上传导致夏季高原近地面产生气旋性环流异常,大气辐合;高层产生反气旋性环流异常,大气辐散.黄淮、江淮地区在对流层中低层受异常偏南风控制,高层受高原上空的大尺度反气旋环流影响产生异常偏北风.此外,高原感热增强通过影响黄淮、江淮地区产生暖平流输送和非绝热加热正异常,该区域产生异常的上升运动,降水量增加.长江以南地区在对流层中低层存在一个异常的反气性环流,有来自海洋的冷平流输送,同时大气非绝热加热在该地区为负异常,产生异常的下沉运动,降水量减少.模式敏感性试验的结果证实了当高原感热发生年代际增强,黄淮、江淮地区水平温度平流及非绝热加热为正异常,而在华南地区为负异常,从而导致黄淮、江淮地区大气上升运动增强,降水增加;而华南地区下沉运动增强,降水减少. 相似文献
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相对已经在轨运行的极轨卫星,搭载在静止卫星上的闪电成像仪能够提供全天候、无间断的闪电探测,是目前全球卫星闪电探测的方向.本文分析云不同特性对云顶闪电信号的影响,以及云高对静止卫星闪电定位的订正分析,将对静止卫星闪电成像仪的研发及其业务化运行提供技术支撑.研究中,通过建立云中闪电传输模型,模拟云中闪电传输.由于云粒子散射,云的体积、光学厚度和形状,以及闪电在云中发生的深度,都影响云中或云间闪电信号传输到云顶的能量衰减和持续时间,其持续时间可能超过已知静止卫星闪电成像仪假设的2 ms成像积分时间间隔,这样不能保证所有的闪电信号在一帧图像内探测到.但是,云粒子散射对云顶闪电的水平位置影响不大,闪电成像仪定位的云顶闪电可代表云中或云间的闪电位置.同时,在传统静止卫星图像定位模型的基础上,建立了闪电定位的云高订正模型.根据该模型,当云顶高度为10 km,云高所引起的闪电定位最大误差达到经向0.5379°、纬向0.2273°,超过已知静止卫星闪电成像仪假设的地面探测单元大小,有必要进行订正. 相似文献
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基于对长沙桃子湖湖水和降水中稳定同位素的监测数据,分析了湖水中稳定同位素的变化特征及其与降水和蒸发的关系,旨在了解湿润气候条件下小型湖泊的湖水稳定同位素的变化规律,揭示降水和蒸发对湖水稳定同位素变化的具体影响.在时间变化上,湖水稳定同位素具有明显的季节变化,湖水中δ18O的最大值出现在春季,最小值出现在冬季;湖水中过量氘的最大值出现在5-6月,最小值出现在9-10月.在空间变化上,桃子湖不同深度和不同空间点上的湖水中δ18O差异很小,说明湖水基本处于均匀混合状态.当5日累计降水量≥ 20.3 mm时,湖水中δ18O的变化与5日累计降水量之间的负相关关系非常显著,但与5日累计蒸发量之间呈弱正相关;湖水中过量氘的变化与5日累计降水量之间无显著相关关系,但与5日累计蒸发量之间呈弱的相关性;相比于平均湖水蒸发线,该降水段的蒸发线斜率和截距均有明显增加.当累计降水量<20.3 mm时,湖水中δ18O的变化与5日累计降水量之间的相关程度明显降低,但与5日累计蒸发量之间的相关程度则明显提高;湖水中过量氘的变化与5日累计降水量以及与5日累计蒸发量之间的相关关系显著提高;相比于平均湖水蒸发线,该组蒸发线的斜率和截距均有明显减小. 相似文献
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本文利用搭载于我国风云三号B星上的微波成像仪(MWRI)观测亮温数据,结合戈达德廓线反演算法,对1102号"桑达"台风地面雨强和降雨云结构进行反演试验.利用AMSR-E业务降水产品对地面雨强反演结果进行了检验,结果表明,MWRI和AMSR-E反演的地面雨强在空间分布上非常吻合,相关性达76%,均方根误差约2.8 mm/h,二者的观测亮温及地面雨强反演结果具有较好的一致性.提取洋面台风雨区的平均水凝物廓线,其垂直结构显示,雨水和可降冰含量丰富,随高度变化明显,且具有明显峰值高度,云水和云冰含量则较少,且随高度变化不明显;当降水增强时,雨水和可降冰各层含量稳定增加,且峰值高度基本保持不变,云水和云冰含量则增幅不稳,且峰值高度有所改变.地面雨强随距台风中心距离的变化阐释了台风的螺旋结构及降水特点,距台风中心距离0.3°和0.6°附近分别出现了地面雨强峰值和次峰值,且66%的降水集中在距台风中心距离1°的空间范围内.MWRI提供的台风地面雨强和降雨云垂直信息具有较高的可信度,对于我们监测台风降水、分析台风降水结构的时空演变特征以及数值预报模式应用等具有重要的参考价值. 相似文献
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1990s长江流域降水趋势分析 总被引：2，自引：0，他引：2
依据国家气象局提供的实测月降水和日降水资料,运用Mann-Kendall(M-K)非参数检验法验证了降水趋势,并通过空间插补法,由点扩展到面,分析了1990s长江流域降水变化特征,发现1990s长江流域降水变化以降水在时间和空间分布上的集中度的增加为主要特点:时间上,年降水的增加趋势以冬季1月和夏季6月降水的集中增加为主;一日降水量大于等于50mm的暴雨日数和暴雨量在1990s也有了较明显的增加.空间上,年降水、夏季降水、冬季降水的增加都以中下游区的增加为主,尤其以鄱阳湖水系、洞庭湖水系的降水增加为主.1990s长江流域春季和秋季降水的减少以5月和9月两个汛期月份的降水减少为主,除金沙江水系和洞庭湖水系等少数地区外,流域大部分地区降水呈减少趋势.上述1990s出现的降水趋势明显与近年来全球变暖背景下长江流域各地区不同的温度及水循环变异有关. 相似文献
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大别山库区降水预报性能评估及应用对策 总被引：1，自引：0，他引：1
对降水预报进行性能评估及应用对策研究可以更好地发挥降水预报在水库调度中的决策支持作用.基于大别山库区近10 a汛期(2007—2016年5月1日—9月30日)24~168 h共7个预见期降水预报和地面降水观测资料,采用正确率、TS评分、概率统计、ROC曲线以及CTS等方法评估大别山库区降水预报性能,并以响洪甸水库为重点研究区域分析降水预报在水库调度中的应用对策.结果表明:1)大别山库区各量级的降水预报都有正预报技巧;24~72 h预见期降水预报的TS评分较高且空报率、漏报率也较低,具有较高的预报性能;但96 h及以上预见期降水预报性能明显下降,中雨以上量级空报率、漏报率较大,特别是对大暴雨及其以上量级的降水预报性能显著下降.2)大别山库区预报降水量级与实况降水量级基本符合,预报降水量级大于等于实况降水量级的概率超过75%;虽然降水预报量级上呈现出过度预报的现象,但降水过程预报对水库调度仍有较好的应用价值,应用时要考虑到降水预报量级可能存在偏差.3)转折性天气预报96 h及以上预见期CTS评分较低,但72 h以内预见期的性能明显改进,尤其是24 h预见期CTS评分也提高到了38.2%;水库调度可从长预见期的降水预报获取降水过程及其可能发生转折的信息,根据短预见期的降水预报进行调度方案调整. 相似文献
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本文基于北京地区快速更新循环同化和预报系统(BJ-RUC),通过对北京2014年汛期的32次降水过程进行数值模拟和敏感性试验,研究了气溶胶污染引起的云滴数增加对北京夏季降水精细数值预报的影响.研究结果表明:BJ-RUC系统中默认的云滴数浓度偏低,采用根据环境模式预测结果计算的云滴数浓度后(BJ-RUC-Nc算例)预报效果更接近实况;气溶胶增多可以增加或减少降水.具体表现在:(1)2014年汛期北京地区降水主要集中在东北区域(平谷、密云、顺义)、城区次之,数值模式能较好的反映出降水的整体分布和趋势;(2)BJ-RUCNc对于小雨、中雨、暴雨的预报优于BJ-RUC,更接近观测;(3)气溶胶浓度增加,当水汽供应充足(不足)时,会促进(抑制)降水性粒子形成,降水效率提高(降低),降水增加(减少). 相似文献
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1951～1997年中国西北地区积雪水资源的变化 总被引：16，自引：0，他引：16
采用美国宇航局微波候积雪深度连续 1 0a观测结果与地面气象台站积雪观测记录相结合 ,估算出西北地区季节积雪水贮量 ,揭示出它的空间分布 ,季节变化与年际波动特征 .研究结果表明 ,季节积雪是西北干旱区重要淡水资源 ,冬季积雪鼎盛时期平均积雪水贮量达 36 1 .0× 1 0 8m3 ,相当于该区地表年径流总量的 38.2 % .近来引起学术界广泛关注的有关全球变暖导致北半球大陆积雪自 1 987年以来显著减少 ,春季积雪提前消失并造成土壤干旱化的现象 ,在新疆地区并不存在 .相反 ,近 5 0a来 ,新疆年积雪日数 ,消融期积雪日数和年累积雪深分别增加了 8.9d、1 .6d和2 0 8cm .积雪的增加与冬季降水量的增加相一致 . 相似文献