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利用地基红外测云仪(WSIRCMS)在2011年11月北京观象台的连续观测数据,从总云量、云底高和天空类型3个方面初步分析其探测能力。结果表明:1该仪器能够不分昼夜同时实现云高、云量(高、中、低和总云量)和天空类型的连续自动探测;2与参考标准云量的差值在±10%以内的样本数占总样本数的72.5%,有霾存在时,对中高云的观测能力较弱,造成云量观测结果差异较大;3与激光云高仪的天顶方向的无云一致率达94.9%;在中低云情况下,云高观测结果一致性较好,高云时存在较大差异,WSIRCMS观测云高偏高;4与人工分类的天空类型一致的样本数占总样本数的82.63%,对波状云、积状云和混合云的识别能力稍低。 相似文献
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地基热红外云高观测与云雷达及激光云高仪的相互对比 总被引：4，自引：2，他引：2
2008年5月至12月中美（美国能源部大气辐射测量（ARM）计划）联合利用ARM移动观测设施（AMF）在安徽省寿县进行了大气辐射综合观测试验,地基云参数观测仪器主要有:（1）云雷达（ARM W-band (95 GHz) Cloud Radar）,观测结果为反射率廓线,时间分辨率为2 s;（2）云高仪（Vaisala Ceilometer）,观测结果为云底高度和后向散射廓线,时间分辨率为15 s.两者均为天顶方向观测.扫描式全天空红外成像仪（SIRIS-1型）于11月27日～12月30日在寿县参加了观测,观测方式为全天空扫描,时间间隔为15分钟.三种云观测仪器共并行观测16天.利用全天空红外成像仪测得的天空红外亮温和同步观测的地面气象数据进行了等效云底高的反演.以全天空红外成像仪天顶方向观测时间前后15次云雷达反射率廓线的平均廓线,云高仪12次观测中有云时次云底高的平均值分别作为同步观测结果,利用平均反射率廓线进行了各层云的云底、云顶、回波峰值高度和回波积分值的提取和计算.三种观测仪器以10 km云底高为限,共同步观测1661次,其中云雷达、红外成像仪和云高仪分别观测到云:428,287,225次.本文分3种情况:（1）全部有云观测情况,（2）单层云,（3）双层及三层云,分别进行了三个仪器观测云高的对比.对比结果:情况（1）,云雷达与云高仪、云雷达与红外成像仪的相关系数分别为0.6和0.82;情况（2）,三者共同观测75次,云雷达与红外成像仪相关系数为0.85,与云高仪相关系数为0.53,标准差分别为0.88 和1.61 km;情况（3）,红外成像仪云底高绝大多数在云雷达观测的最上、最下层云之间,有时接近上层云,有时接近下层云.对比结果显示,地基热红外对于观测中低云高具有稳定、可靠、经济和便捷等优势,但观测结果较云雷达系统偏高.文中同时提出了初步的校正方法. 相似文献
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在云电码编报中 ,从云所反应的天气意义考虑 ,将低云族中的雨层云和堡状、荚状层积云均作 CM云。因此 ,Nh云所编报的云量与地面气象观测记录中的“低云量”有时是不一致的。在实际工作中 ,不少同志 ,甚至不少台站由于理解错误或受错误习惯影响 ,将 Nh的云量误认为“有低云时编报低云量 ,无低云时编报中云量”,只有在定时观测时出现 Ns、 Sc cast、 Sc lent三种云之一 ,并且当时天空中还存在其它低云时才表现出来 ,这是一种理解上的错误。由于实际观测中这种情况出现次数不是很多 ,整个站组往往忽视了这种记录 ,形成整体出错。如 :云量 :1… 相似文献
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采用60m基线的双站可见光成像仪和扫描式红外成像仪构建地基双波段全天空测云系统,双站可见光成像仪根据双站测距原理准确地获取云底高,通过全方位立体扫描获取全天空可见光云图,扫描式红外成像仪基于大气辐射传输原理测量云底亮温,反演云底高度,通过全方位立体扫描获取全天空红外云图。结合双站可见光成像仪测得云底高,对大气温度垂直递减率进行实时订正,提高扫描式红外成像仪反演云底高精度,达到双波段云底高数据融合目的;基于小波变换多分辨率分析的图像融合技术,对全天空可见光和红外云图进行图像融合,提高能见度低、以及雾、霾等天气条件下云量计算准确度;最终实现昼夜云高、云量同时观测。 相似文献
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夜间云的观测是比较困难的 ,由于光照不足 ,云的亮度很弱 ,所以色彩很难分辨。在有较强月光照映的夜间 ,要判定云族并确定其云量 ,还相对较易 ,但当月光较弱或无月之夜 ,要判定云就尤为困难了。1 夜间云的观测体会 根据作者的经验 ,在夜间观测云天时 ,可用干球温度与 0 cm地温作比较 ,来帮助确定云层属于高云、中云还是低云。当干球温度大于 0 cm地温时 ,天空云状大致会出现下列情况 :1天空无云或有微量云 ;2天空有云但以中云或高云为主 ;3天空有低云 ,但云量较少。当干球温度小于 0 cm地温时 ,天空以低云为主。2 辐射逆温与云量 辐… 相似文献
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为提高新疆戈壁地区云的自动化观测水平,基于全天空红外成像仪(WSIRCMS)获取的红外辐射图像,利用辐射传输模式SBDART分析了仪器测量波段对有云无云状况的敏感性并构建了拟合方程,同时利用典型季节的晴空辐射样本拟合了晴空曲线并统计形成了晴空阈值,最后利用统计晴空阈值对全天空红外辐射图像进行云像素识别和总云量计算。将不同季节总云量计算结果同人工观测结果对比验证表明：观测时段算法计算总云量和人工观测总云量差值在±2成以下的概率均在80%以上,说明该方法具有较高的准确度和较强的实用性,在观测业务中具有较好的应用前景。 相似文献
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红外测温传感器在旋转平台控制下定时对全天空进行扫描,拼接全天空红外辐射亮温图像。利用天空中的云点与非云点在红外波段中表现出的不同特性,考虑不同仰角方向天空中云点与非云点的温度差异,结合地面环境参数,实时拟合天顶到水平区间内晴空时刻的温度阈值函数,利用阈值分割方式得出全天空云分布及云量信息。该方法可以有效减少地面环境参数及太阳光照对云图的影响,能够全天实时运行。将利用该方法获取的数据分别与人工观测数据及典型天气条件下可见光测云结果进行对比,结果表明该系统在云量观测方面具有一定的先进性和准确性。 相似文献
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采用ASC200型地基双波段全天空云量自动观测仪2019年2—5月在中国气象局长沙国家综合气象观测试验基地和上海宝山国家基本气象站的连续观测数据，分别与人工观测云量及器测云量参考标准进行比对，从综合云量、可见光云量及红外云量3方面初步探究其云量观测能力。比对结果显示：该设备长沙站和宝山站综合云量样本与人工云量参考标准差值在±20%以内的样本分别占总量的92.2%和79.4%，长沙站综合云量样本与器测云量参考标准差值在±20%以内的占样本总量的90.5%，差值在±10%以内的占样本总量的86%。结论如下：①ASC200综合云量样本与人工及器测云量参考标准一致性良好；②验证了可见光云量观测系统在雾霾等天气条件下观测能力较弱，红外云量观测系统对卷云的观测能力较弱；③在能见度良好的观测条件下，双波段云量观测系统的云量观测能力优于单一波段云量观测系统。 相似文献
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西北地区空中云水资源的时空分布特征 总被引：12，自引：6，他引：12
利用1983年7月至1998年12月国际卫星云气候计划ISCCP D2的月平均云资料,对西北地区空中云水资源的时空分布特征进行了系统的研究。结果表明:三个不同区域的月平均总云量、光学厚度和云水路径的区域平均值分别在52.5%~58.3%,2.6~6.6和44.9~77.6 g.m-2之间;西北地区空中云水资源多年平均分布有其沿地形分布的特点,总云量、中云量、总光学厚度和总云水路径的高值区均在天山、昆仑山、祁连山一带,而低值中心一般分布在塔里木盆地—内蒙古西部戈壁沙漠—黄土高原西北部一带。此外,祁连山、青海所在的高原气候区云水资源近年呈上升趋势,特别是总光学厚度和总云水路径15年来呈明显上升趋势,分别约上升了0.8和16.4 g.m-2。 相似文献
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利用2007~2010年北半球夏季（6~8月）CloudSat卫星搭载的云廓线雷达（Cloud Profile Radar,CPR）探测结果对0°~60°N区域单层、双层和三层云系的水平分布、垂直结构特征及各云层云类组成、云水路径等物理量分布进行分析。云量的统计结果表明CPR探测的单层、双层和三层云系的云量分别为36.63%、8.26%和1.40%,云量的水平分布表明其高值区主要位于对流旺盛区域,且高值区的云层云顶高、厚度大,而低值区则多位于副热带高压区域。对不同云类的出现频率统计分析结果表明,单层云系中各云类的出现频率相近;多层云系的上层以卷云为主,下层以层积云为主。对比海陆差异发现洋面卷云和层积云的出现频率显著高于陆面,但高层云和高积云的出现频率低于陆面。云水路径分析表明,单层云系的冰水路径和液水路径均最大,而在多层云系中云层越高、厚度越大、冰水路径越大,液水路径则随着云层的降低增大。 相似文献
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南半球中高纬度区域不同类型云的辐射特性 总被引：1，自引：0，他引：1
利用CloudSat的2B-CLDCLASS-LIDAR云分类产品和2B-FLXHR-LIDAR辐射产品4 a（2007-2010年）的数据,定量分析了单层云（高云、中云、低云）和3种双层云（如:高云与中云共存、高云与低云共存以及中云与低云共存）在南半球中高纬度（40°-65°S）的云量、云辐射强迫和云辐射加热率。其中云辐射加热率定义为有云时的大气加热率廓线与晴空大气加热率廓线的差值。结果表明:研究区域盛行单层低云和单层中云,其云量分别为44.1%和10.3%。并且,中云重叠低云在双层云中云量也是最大（8.7%）。不同类型云的云量也显著影响着其云辐射强迫。单层低云在大气层顶、地表以及大气中的净云辐射强迫分别是-64.8、-56.5和-8.4 W/m2,其绝对值大于其他类型云。虽然单层的中云在大气层顶和地表的净辐射强迫也为负值,但其在大气中的净云辐射强迫为正值（2.3 W/m2）。最后,讨论了不同类型云对大气中辐射能量垂直分布的影响。所有类型云的短波（或长波）云辐射加热率都随高度升高表现为由负值转为正值（或由正值转为负值）。对于大部分云,其净云辐射加热率主要由长波云辐射加热率决定。这些研究结果旨在为模式中云重叠参数化方案在区域的适用性评估及改进提供观测依据。 相似文献
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本文利用卫星CloudSat同时结合了与其同轨道的卫星CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)2007至2009年3年的观测资料,将东亚地区划分为六个研究区域,着重研究了东亚地区云垂直分布的统计特征.结果表明:东亚地区不同高度的云量之和具有明显的季节变化趋势,夏季最大,春秋次之,冬季最小.海洋上空的单层云量最大值出现在冬季,而在陆地上空则出现在夏季.从云出现概率来看,东亚地区单层云出现的概率在春、夏、秋、冬季节依次为52.2%,48.1%,49.2%和51.9%,而多层(2层和2层以上)云出现的概率在春、夏、秋、冬季节分别为24.2%,31.0%,19.7%,15.8%.云出现的总概率和多层云出现的概率,在六个区域都呈现出夏季最大,冬季最小;对4个季节都呈现出东亚南部比东亚北部大,海洋上空比陆地上空大的特点,表明云出现的总概率的季节变化主要由多层云出现的概率的变化决定.东亚地区云系统中最高层云云顶的高度,在夏季最高,为15.9 km,在冬季最低,为8.2 km;在东亚南部和海洋上空较高,平均为15.1 km;在东亚北部较低,平均为12.1 km,且呈现东亚南北部之间差异较大的特点.东亚地区云系统的云层厚度基本位于1 km到3 km之间,且夏季大,冬季小;对同一季节,不同区域的云层厚度差别较小;当多层云系统中的云层数目增加时,云层的平均厚度减少,且较高层的云层平均厚度大于较低层的.云层间距的概率分布基本呈单峰分布,出现峰值范围的云层间距在1到3 km之间,各区域之间没有明显差别,季节变化也不大.本文的研究为在气候模式中精确描述云的垂直结构提供了有用的参数化依据. 相似文献
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Changes in scavenging of particles by droplets due to weak electrification in clouds 总被引：2，自引：0，他引：2
Electrical charges on aerosol particles and droplets modify the droplet–particle collision efficiencies involved in scavenging, and the droplet–droplet and particle–particle collision efficiencies involved in coalescence of droplets and particles, even in only weakly electrified clouds and aerosol layers. This work places electrically enhanced scavenging, and the electrical inhibition of scavenging in the context of the microphysics of weakly electrified clouds.Collision efficiencies are calculated by numerical integration to obtain particle trajectories, that are determined by the complex interplay of electrical, gravitational and phoretic forces together with inertia. These modify the trajectory of a particle as it is carried by flow around the falling droplet. Conversely, the flow around the particle also modifies the trajectory of the droplet. The flows are specified analytically, using a hybrid of the Proudman–Pearson stream function for that region close to the droplet or particle, where it is accurate, merging into the exact Oseen stream function for larger distances, where that becomes accurate. The effect of the flow around the particle on the motion of the droplet was simulated using Langmuir's superposition technique on the hybrid stream functions. The treatment of inertia in the present calculations allows an extension of the scope of our previous work by a factor of 10 larger in particle size (103 in mass). The coverage is extended to a wide range of atmospheric conditions and particle densities.The pressures and temperatures used in the models ranged from a representation of the lower troposphere at 1 km altitude (900 hPa, 10 °C) to that of the middle stratosphere at 30 km altitude (12 hPa, − 47 °C). The particles considered range from 0.1 μm to 10 μm radius; the droplet radii range from 4 μm to 50 μm; particle densities range from 300 kg m− 3 to 2500 kg m− 3; particle charges range from 2e to 100e with droplet charges of like sign of 100e; and relative humidities range from 10% to 100%.For the larger particles (radii greater than about 3 μm) interacting with the larger droplets (radii greater than about 15 μm) the effects of inertia increase with particle density and dominate at the larger densities. For particles with radii in the range 1–3 μm the ‘Greenfield Gap’ of very low collision efficiencies was found, and was determined to be due to the effects of the gravitational force causing a reduction of collisions of particles with the front of the droplet, and the effect of inertia overcoming the tendency for the weight to produce a collision in the slow velocity region in the rear. When the electrical or phoretic forces are sufficiently large the Greenfield Gap is closed.When the particles have radii < 3 μm inertial effects no longer dominate the collisions, although inertia modifies the weight effects for particles with radii down to about 0.5 μm. For charged aerosol particles with radii smaller than about 0.1 μm interacting with droplets or background aerosol particles smaller than a radius of about 15 μm, the long range electrical repulsive force is effective in opposing the phoretic forces and keeping the particle out of range of the short range attractive image force. Thus ‘electroscavenging’ gives way to ‘electroprotection’ against the scavenging or coagulation processes otherwise caused by Browninan diffusion or phoretic forces.In an atmosphere of temperature 10 °C and pressure 900 hPa the net phoretic force reduces to zero and becomes repulsive for particles with radii above about 2 μm (depending on particle conductivity). This enhances the development of the Greenfield Gap. However, the value of this radius (at which the net phoretic force is zero) increases strongly with decreasing temperature and pressure (increasing altitude) as expected from theory, and is about 5 μm in the middle troposphere and more than 10 μm in the stratosphere. Thus a net attractive phoretic force on particles extends into the 1–3 μm radius range in the upper troposphere; however, the weight and inertial effects can ensure the presence of the Greenfield Gap in that range for 2000 kg m− 3 particles up to the middle stratosphere. 相似文献
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基于CloudSat卫星资料分析青藏高原东部夏季云的垂直结构 总被引：5，自引：1，他引：4
本文利用CloudSat卫星资料,对青藏高原东部2006~2010年6~8月云垂直结构的空间分布进行分析,结果表明:(1)夏季青藏高原东部云发展可达到平流层,且高原东部云在5km以下以水云存在,5~10km以液相和固相共存的混态存在,在垂直高度10km以上以冰云存在。由于CloudSat卫星资料云相的反演问题,可能会造成水云和混态云的发展上限偏低,冰云的发展下限抬升。(2)研究区整层水汽输送和云水平均路径空间分布存在一定的差异性,云水含量纬向分布表现为在26.5°~30.5°N附近存在一个明显的峰值区,经向分布表现为95°E以西云水含量低于以东。(3)研究区以单云层为主,尤其在青藏高原主体。单云层平均云层厚度4182 m,云顶高度、云厚限于水汽的输送,表现为由南向北波动下降。多层云发生频率在27°N以北明显减少,说明强烈的对流运动更容易激发多层云的产生。 相似文献
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东亚地区云微物理量分布特征的CloudSat卫星观测研究 总被引：6，自引：3，他引：3
本文利用2007~2010年整四年最新可利用的CloudSat卫星资料, 对东亚地区(15°~60°N, 70°~150°E)云的微物理量包括冰/液态水含量、冰/液态水路径、云滴数浓度和有效半径等的分布特征和季节变化进行了分析。本文将整个东亚地区划分为北方、南方、西北、青藏高原地区和东部海域五个子区域进行研究, 结果显示:东亚地区冰水路径值的范围基本在700 g m-2以下, 高值区分布在北纬40度以南区域, 在南方地区夏季的平均值最大, 为394.3 g m-2, 而在西北地区冬季的平均值最小, 为78.5 g m-2;而液态水路径的范围基本在600 g m-2以下, 冬季在东部海域的值最大, 达到300.8 g m-2, 夏季最大值为281.5 g m-2, 分布在南方地区上空。冰水含量的最高值为170 mg m-3, 发生在8 km附近, 南方地区夏季的值达到最大, 青藏高原地区的季节差异最大;而液态水含量在东亚地区的范围小于360 mg m-3, 垂直廓线从10 km向下基本呈现逐渐增大的趋势, 峰值位于1~2 km高度上。冰云云滴数浓度在东亚地区的范围在150 L-1以下, 水云云滴数浓度的值小于80 cm-3, 垂直廓线的峰值均在夏季最大。冰云有效半径在东亚地区的最大值为90 μm, 发生在5 km左右;水云有效半径在东亚地区的值分布在10 km以下, 最大值为10~12 μm, 基本位于1~2 km高度上。从概率分布函数来看, 东亚地区冰/水云云滴数浓度的分布呈现明显的双峰型, 其他量基本为单峰型。本文的结果可以为全球和区域气候模式在东亚地区对以上云微物理量的模拟提供一定的观测参考依据。 相似文献
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A two-dimensional cloud model with bin microphysics was used to investigate the effects of cloud condensation nuclei (CCN) concentrations and thermodynamic conditions on convective cloud and precipitation developments. Two different initial cloud droplet spectra were prescribed based on the total CCN concentrations of maritime (300 cm− 3) and continental (1000 cm− 3) air masses, and the model was run on eight thermodynamic conditions obtained from observational soundings. Six-hourly sounding data and 1-hourly precipitation data from two nearby weather stations in Korea were analyzed for the year 2002 to provide some observational support for the model results.For one small Convective Available Potential Energy (CAPE) ( 300 J kg− 1) sounding, the maritime and continental differences were incomparably large. The crucial difference was the production of ice phase hydrometeors in the maritime cloud and only water drops in the continental cloud. Ice phase hydrometeors and intrinsically large cloud drops of the maritime cloud eventually lead to significant precipitation. Meanwhile negligible precipitation developed from the continental cloud. For the three other small CAPE soundings, generally weak convective clouds developed but the maritime and continental clouds were of the same phases (both warm or both cold) and their differences were relatively small.Model runs with the four large CAPE ( 3000 J kg− 1) soundings demonstrated that the depth between the freezing level (FL) and the lifting condensation level (LCL) was crucial to determine whether a cloud becomes a cold cloud or not, which in turn was found to be a crucial factor to enhance cloud invigoration with the additional supply of freezing latent heat. For two large CAPE soundings, FL–LCL was so deep that penetration of FL was prohibitive, and precipitation was only mild in the maritime clouds and negligible in the continental clouds. Two other soundings of similarly large CAPE had small FL–LCL, and both the maritime and continental clouds became cold clouds. Precipitation was strong for both but much more so in the maritime clouds, while the maximum updraft velocity and the cloud top were slightly higher in continental clouds. Although limited to small CAPE cases, more precipitation for smaller FL–LCL for a selected group of precipitation and thermodynamic sounding data from Korea was in support of these model results in its tendency.These results clearly demonstrated that the CCN effects on cloud and precipitation developments critically depended on the given thermodynamic conditions and not just the CAPE but the entire structure of the thermodynamic profiles had to be taken into account. 相似文献
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CFMIP大气环流模式模拟的东亚云辐射强迫特征 总被引：10，自引：5，他引：5
通过与卫星观测云和辐射资料的比较,检验了10个大气环流模式对东亚地区云量、垂直结构、光学属性以及辐射特征的模拟能力.10个模式的模拟结果均来自"云反馈模式比较计划"(CFMIP),为便于与国际卫星云气候计划(ISCCP)资料的比较,所有模式都引入了ISCCP模拟器.结果表明,10个模式均能模拟出东亚地区冬、夏两季云量及... 相似文献
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Kinematics, cloud microphysics and spatial structures of tropical cloud clusters: A two-dimensional cloud-resolving modeling study 总被引：4，自引：1，他引：3
Kinematics, cloud microphysics and spatial structures of tropical cloud clusters are investigated using hourly outputs from a two-dimensional cloud-resolving model simulation. The model is forced by the large-scale vertical velocity, zonal wind and horizontal advections obtained from Tropical Ocean Global Atmosphere Coupled Ocean–Atmosphere Response Experiment (TOGA COARE). A period of 1600–2300 LST 21 December 1992 is selected for this study when the zonal-mean westerly winds in the lower troposphere intensify while the zonal-mean easterly winds above weaken. Under the vertical-shear environment, there are a westward-propagating cloud cluster, a newly-formed cloud cluster, and four eastward-moving cloud clusters. Two weak eastward-moving cloud clusters merge into strong westward-moving cloud clusters. Merged clouds display notable growth in the eastern edge, indicating that merging processes enhance convection. The development of the new cloud at the western edge of the existing cloud cluster before merging may account for the westward propagation of cloud cluster group, while the advection of the maximum total hydrometeor mixing ratio by the westerly winds after merging may cause the eastward propagation of individual cloud clusters. 相似文献