对非球形冰晶94 GHz云雷达后向散射和衰减的研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

吴举秀  魏鸣  黄磊  涂爱琴  刘彬 《气象科学》2016,36(1):63-70

针对94 GHz毫米波云雷达的数据处理,基于离散偶极子近似法(DDA)计算了几种非球形冰晶的后向散射及衰减效率,探讨了不同冰云模型下冰云的雷达反射率因子(Z_e)和衰减系数(k)及冰水含量(IWC,记作W)的关系。结果表明:(1)形状对冰晶的散射及衰减效率与粒子大小有关。(2)在实际的冰云中,将六角形冰晶和椭圆冰晶看做同体积的球形粒子将低估其衰减和后向散射。将聚合物冰晶看做等体积球形,将高估其后向散射及衰减,子弹花冰晶的后向散射与同体积的球形相比有减小也有增大,但是衰减比同体积球形的小。(3)冰云模型对Z_e-k、Z_e-W关系具有较大影响,假设滴谱相同的条件下,得到了具体冰云模型下对应Z_e-k、Z_e-W关系的系数。这些探讨为我国W波段云雷达的数据处理提供了参考。  相似文献   

冰晶繁生对雷暴云非感应起电影响的数值模拟     

程斌  冯桂力  杨仲江  余蜀豫 《气象》2012,38(6):669-678

为了研究冰晶繁生在雷暴云发展过程中对非感应起电过程的影响,利用三维雷暴云模式在理想层结环境下,对雷暴云内各种水成物粒子、电荷以及电场分布情况进行数值模拟。模拟结果表明:在雷暴云发展和成熟阶段,有繁生过程参与的雷暴云中下部存在一个冰晶聚集区域,从而使得云内冰晶的数量较无繁生过程增大约1 5%～18%,且聚集的区域范围更大;同时,繁生过程的加入也使得霰粒子数量也比无繁生过程时增大约20%;霰冰非感应电荷转移的正区一般位于霰粒子浓度高值区附近,而负区位于冰晶和霰粒子浓度高值区相重合的区域;冰晶繁生过程通过影响雷暴云中冰晶和霰粒子浓度和分布位置,使得雷暴云非感应起电的强度和位置发生改变,导致云内起电过程提前约5～6 min。  相似文献   

平凉一次雷暴云内的降水粒子分布及其电学特征的探讨   总被引：2，自引：0，他引：2  

张廷龙  杨静  楚荣忠  赵果  张彤 《高原气象》2012,31(4):1091-1099

利用X波段多普勒双偏振雷达在甘肃平凉地区获取的一次雷暴过程资料,采用模糊逻辑判断法详细分析了该过程云内降水粒子的时空演变特征,同时结合该地区雷暴的电学特征,探讨了雷暴云电荷结构与云内降水粒子之间的关系。结果表明,在雷暴发展的不同阶段,各种降水粒子的数量存在较大的差异,霰粒子和干雪的演变特征与雷暴的发展、成熟到减弱过程对应比较一致。结合地面电场和雷达推断,冰相粒子特别是霰粒子和冰晶粒子与雷暴云的起电存在密切的关系。从各种粒子的垂直分布特征来看,中国内陆高原雷暴云下部正电荷区的强弱最有可能由霰粒子的多少来决定;同时利用霰粒-冰晶起电机制可以较好地解释雷暴云内三极性电荷结构的形成。  相似文献   

六角形冰晶的94 GHz毫米波后向散射特性的模拟计算分析     

吴举秀  魏鸣  周杰 《高原气象》2014,(1)

利用离散偶极子近似法(DDA),研究了等效半径Re在0.8 mm范围内的柱状和片状冰晶在不同空间取向、温度和尺度比时,对94 GHz雷达发射的水平偏振波产生的后向散射,并讨论了等效雷达反射率因子Ze随粒子谱中值直径及冰水含量的变化。结果表明,温度对后向散射效率的影响较低,空间取向对后向散射效率的影响与粒子大小和形状有关。当雷达波垂直指向天顶,在冰晶粒子等效半径Re0.8 mm时,水平取向冰晶的后向散射效率比随机取向大,粒子越偏离球形,差别基本上越大;在同一取向时,粒子越偏离球形,后向散射效率基本上越大。在一定冰水含量下,取向、形状和冰晶谱的形状参数对Ze的影响和粒子谱中值直径有关;对于垂直指向的雷达,如果将六角形冰晶等效为等体积球形冰晶,当粒子较大(0.4 mmRe0.8 mm)时,其Ze将被低估。  相似文献   

非球形冰晶的毫米波k-Z_e关系研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

吴举秀  魏鸣  周杰 《遥感学报》2013,17(6):1377-1395

针对毫米波雷达处理数据的实际需要,应用离散偶极子近似法DDA,获得了非球形冰晶的后向散射及衰减截面并进行了参数化,并主要基于细化的冰云模型,假设冰晶粒子谱为Γ分布,通过模拟取样各1330次（代表1330种粒子分布）,分别计算得到了W波段（94 GHz）与Ka波段（35 GHz）毫米波雷达探测的冰云衰减系数k及雷达反射率因子Z_e,而且利用数值模拟的方法,建立了k-Z_e关系的具体表达式。计算表明,非球形和非瑞利散射对W波段毫米波雷达衰减的影响较大,而且在同样滴谱分布条件下,W波段毫米波雷达的衰减比Ka波段毫米波雷达的大几倍,此外细化的冰云模型对k-Z_e关系具有影响。本研究对中纬度非降水性冰云的毫米波雷达的衰减订正具有参考价值,并对中国的毫米波雷达应用具有借鉴作用。  相似文献   

空气污染可能影响全球气候   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘晓荻 《中国地质灾害与防治学报》2003,14(1):124-124

1　据《美国太空总署新闻公报》(ＮＡＳＡＮｅｗｓ)报道,美国的科学家发现,漂浮在大气中的空气污染微粒对于雷雨会产生影响。这些微粒会增加云层中的冰晶数目,同时减少冰晶的直径。这可能影响进入和离开地球的辐射总量,进而改变气候。研究人员指出,由于污染微粒使得冰晶变小,降雨量可能因而下降。2　利用多个卫星和仪器进行观测,其中包含ＮＡＳＡ的臭氧层光谱仪。目标是厘清烟雾微粒(ａｅｒｏｓｏｌ)对于热带地区的雷雨和积雨云所造成的影响。常见的烟雾微粒包含化学烟雾、硫酸盐和矿物微尘。在积雨云中,这些微粒增加了冰晶的数量。但是…  相似文献   

生活中如何防雷电          下载免费PDF全文

程久平 《陕西气象》2005,(4):18-18

雷电是自然界的天气现象之一，春夏季是雷暴活动频繁期。原因是近地面空气受热变轻而上升，上升气流中的水分在对流层遇冷凝结形成积云，积云中大量的水滴、冰晶及尘埃等在运动中产生正负电荷，当带正电荷的积云和带负电荷的积云聚集到一定量时，形成较大的正负电位差，差达到一定限度时，便冲破空气的绝缘层形成云间放电，而进发出强烈的电弧光，这就是闪电。出现闪电时由于高温使水滴汽化空气迅速膨胀且电离水汽产生氢氧剧烈燃烧，产生强烈的爆炸声即雷暴。  相似文献   

光吸收对冰晶粒子散射相函数的影响     

姚克亚  刘春雷 《大气科学》1996,20(1):123-126

本文利用射线跟踪法对冰晶粒子散射、吸收进行了研究。从理论上对一些常见的近似处理方法进行了讨论，计算了长为300μm，半径为30μm的六棱柱状冰晶粒子在不同波段的光散射相函数以及在波长2.2μm时，五种不同大小冰晶粒子的单次散射反照率。结果表明，即使在有吸收情况下，Snell公式和Lambert公式仍是近似成立的，而吸收效应对散射相函数有明显影响。  相似文献   

冰晶核化对雷暴云闪电行为影响的数值模拟研究     

谭涌波  向春燕  马肖  夏艳羚  张鑫 《气象学报》2017,75(2):328-341

为了探讨冰晶核化对雷暴云闪电行为的影响,通过已有的三维对流云起、放电模式探讨对比了3种冰晶核化方案,分别为原模式中的经验公式YS方案及与气溶胶相关的DE方案和LP方案。研究表明冰晶核化方案对雷暴云内冰晶微物理发展特征、起电及放电过程均有一定影响。模拟结果显示:(1)考虑了气溶胶的两种新参数化方案中冰晶粒子在高温区(高于-13.8℃)出现,在雷暴云发展过程中DE方案和LP方案冰晶的垂直分布均大于YS方案。(2)DE方案和LP方案中高温区出现的冰晶所带电荷极性有明显的反转现象,导致雷暴云电荷结构产生差异;雷暴云发展旺盛时刻DE方案和LP方案出现三级性电荷结构,而YS方案在整个雷暴云过程都是偶极性,并且DE方案和LP方案中电荷空间分布区域更加广泛。(3)不同核化方案下雷暴云放电特征存在差异,YS方案在偶极性电荷结构背景下没有负地闪产生,而DE方案和LP方案中次正电荷区的存在促进了负地闪的发生,并且负先导出现在较低的高度范围内;DE方案和LP方案中电荷量级较大,因此云闪发生频次以及正、负先导传播次数增加明显。  相似文献   

三套冰晶核化参数化方案的对比分析          下载免费PDF全文

史湘军  朱寿鹏  智协飞  杜康云  刘庆爱  王琳玮 《大气科学学报》2017,40(2):181-192

基于大气模式CAM5对比分析了三套基于物理过程发展而来的冰晶核化参数化方案,包括BN方案、KL方案和CAM5自带的LP方案。针对三个方案的离线测试结果表明,由LP和BN方案计算得出的冰晶数浓度随硫酸盐溶液滴的数浓度增加而明显增加,而KL方案对硫酸盐溶液滴的数浓度不敏感;CAM5模拟结果显示,这三套方案得出的云辐射强迫、冰晶数浓度及其概率分布非常相似,基本上都接近观测。但是,使用KL方案得出的全球平均云长波辐射强迫从工业革命前到当代增加0.05 W·m~(-2),明显低于LP方案的0.36 W·m~(-2)和BN方案的0.33 W·m~(-2);由此可见,选择哪个冰晶核化参数化方案不会明显影响模式对冰云的模拟性能,但对评估人为产生气溶胶的间接效应可能有显著影响。  相似文献