Ka/Ku双波段云雷达反演空气垂直运动速度和雨滴谱方法研究及初步应用     

刘黎平  张扬  丁晗 《大气科学》2021,45(5):1099-1113

在Ka波段云雷达上升级改造建成的Ka/Ku（Ka和Ku波段波长分别为8.9 mm和2.2 cm）双波段云雷达2019年用于华南云降水垂直结构观测,以改进云内动力和微物理参数探测能力。为了利用该双波段云雷达研究华南降水微物理和动力结构,本文提出了基于双波段云雷达回波强度谱密度（S_Z）数据和最优估计技术的云内空气垂直运动速度（V_air）、雨滴谱（DSD）、含水量（LWC）、雨强（R）的反演方法（DWSZ）,雨区衰减的订正方法。利用2019年在广东龙门观测的一次降水过程数据,对比分析了云雷达反演的微物理参数与雨滴谱直接观测量,并检验了云雷达反演的低层空气垂直运动速度,利用反演结果分析了一次混合云过程的V_air与这些微物理参数的垂直结构和相互关系。结果表明:Ka/Ku双波段云雷达合理反演了微降水微物理和动力参数及其垂直分布,经过衰减订正的Ka和Ku波段回波强度偏差明显减小。该双波段云雷达数据可以用于分析0～30 dBZ回波强度的云降水垂直结构。本次过程为混合云降水,对流单体前部存在明显的上升气流,后部存在下沉气流;从平均垂直结构来看:V_air和粒子平均直径（D_m）在2 km高度层到达最大,粒子数密度（N_w）、LWC和R在2 km以下明显增强,粒子直径却减小,水汽凝结过程、雨滴碰并云滴是本次过程的主要机制。这一工作验证了Ka和Ku波段组合的双波段云雷达的可行性,为Ka/Ku波段云雷达技术的推广,单波段云雷达反演算法进一步改进,云降水精细结构分析等提供了基础。  相似文献   

地形对华南飑线升尺度影响机制的数值模拟研究          下载免费PDF全文

沈新勇  王林  乔娜  尹宜舟  李焕连 《大气科学》2022,46(6):1319-1331

本文利用NCEP/NCAR提供的1°×1°的再分析资料,应用WRF4.0中尺度数值模式对2016年4月13日华南地区的一次飑线升尺度过程进行模拟,并设计一系列的敏感性试验,详细研究了南岭对飑线升尺度增长的影响以及可能的机制。结果表明:WRF模式较好的模拟了本次飑线过山前后的变化以及其降水的分布。强对流在过山后比过山前发展要强烈,水平的尺度增长快。但不同高度的地形敏感性试验表明,适宜的地形高度对于风暴的发展更有利。地形影响了飑线的尺度和组织,地形过高会使得广东北部的对流分散。地形可以通过改变水平流场、水汽场、垂直运动以及低层的垂直风切变等来间接影响飑线中的对流单体的分布和对流单体的强度。无地形阻挡时,有利于急流的北进,水汽输送更为有利。但是,一定的地形高度对低层的垂直运动是有利的。地形较高,则会利于高层的垂直运动,低层更多的可能以绕流为主。当地形超过一定高度时,低层的辐合场也相应的减弱。  相似文献   

利用Ka波段云雷达对青藏高原三类重要天气系统云宏观参数日变化特征的研究          下载免费PDF全文

武静雅  孙强  毕永恒  田玉芳  王一楠  吕达仁 《大气科学》2022,46(4):1030-1040

青藏高原上空云宏观参数的日变化受大尺度环流、当地太阳辐射和地表过程的联合作用,对辐射收支、辐射传输及感热、潜热的分布等有重要影响。由于缺乏持续定量的观测,对各类天气系统云宏观参数日变化特征的了解还十分不足。多波段多大气成分主被动综合探测系统APSOS（Atmospheric Profiling Synthetic Observation System）的Ka波段云雷达是首部在青藏高原实现长期观测云的雷达。本文基于2019年全年APSOS的Ka波段云雷达资料,采用统计和快速傅里叶变换方法研究了西风槽、切变线和低涡三类重要天气系统影响下的有云频率、单层非降水云或者降水云非降水时段的云顶高度、云底高度和云厚日变化的时域和频域特征,得到了统计回归方程。主要结论有:（1）西风槽系统日均有云频率为56.9%,切变线系统为50.8%,低涡系统达73%。（2）尽管西风槽和切变线系统的成因不同,但两类系统云宏观参数的日变化趋势和主要谐波周期相似:日变化趋势基本为单峰单谷型,日出前最低,日落前最高。有云频率表现为日变化和半日变化,单层云云顶高度、云底高度和云厚主要表现为日变化。（3）低涡系统云宏观参数的日变化特征与前两类系统明显不同:日变化趋势表现为多峰多谷型,虽然有云频率和单层云云顶高度、云底高度主要谐波中均以日变化振幅最大,但频谱分布分散,云厚主要变化中振幅最大的是周期为4.8 h的波动。（4）得到了各系统有云频率、单层云云顶高度、云底高度和云厚日变化的统计回归方程。  相似文献   

基于伴随敏感性的风廓线雷达和地基微波辐射计观测对模式预报的影响评估研究          下载免费PDF全文

唐兆康  鲍艳松  顾英杰  范水勇  齐亚杰  崔伟  陈强 《大气科学》2022,46(4):775-787

同化大量观测资料可以有效地改进模式预报结果,但不同观测对预报的影响有着显著差异,合理评估观测对预报的贡献是数值模式中最具挑战性的诊断之一。本文采用基于伴随的预报对观测的敏感性（Forecast Sensitivity to Observation,简称FSO）方法,构建WRFDA（Weather Research and Forecasting model’s Data Assimilation）框架下的WRFDA-FSO系统。基于2019年9月超大城市项目在北京地区获取的风廓线雷达（Wind Profile Radar,简称WPR）和地基微波辐射计（Microwave Radiometer,简称MWR）观测数据,利用WRFDA-FSO系统,开展观测对WRF模式12 h预报的影响试验,并分析风温湿观测对预报的贡献。结果表明:（1）同化的观测资料（MWR、WPR、Sound、Synop和Geoamv）均减小了WRF模式12 h预报误差,对预报为正贡献,其中MWR观测对预报的影响最大,WPR风场观测对预报的改进效果优于Sound的风场观测。（2）WPR的U、V观测和MWR的T、Q观测中,V观测和T观测对预报的正贡献值更高,对预报的改进效果更优。（3）WPR和MWR多数高度层的观测均减小了预报误差,对预报为正贡献,其中MWR的T观测对预报的正贡献主要位于近地面800 hPa以下。  相似文献   

基于微波辐射计的短时强降水潜势预报     

高美谭  廖菲  周芯玉  杨慧燕  胡婷 《广东气象》2021,43(2):1-4

微波辐射计可获取高时间分辨率的大气层结信息,为探索其在短时强降水预报方面的应用潜力,利用微波辐射计仪器获得对流参数特征,提取对短时强降水敏感的对流参数作为预报因子,并利用叠套法建立短时强降水潜势预报。结果表明:液态水路径LWP、SI、LI、CAPE、KOI这5种参数可作为预报因子建立潜势预报,经验证后得出短时强降水的POD、CSI、FAR分别为53.85%、50.01%、12.49%;另外,研究利用LWP的标准偏差在短时强降水发生前明显增大的特征改进预报,POD和CSI分别提升至73.08%、63.33%,FAR虽然增加至17.39%,但增量仅有4.9%。改进后的短时强降水预报效果提升明显,这说明水汽参数LWP在短时强降水预报中有较强的指示意义。  相似文献   

2020年7月12日唐山5.1级地震前高光谱多参数异常特征分析          下载免费PDF全文

丁志华  崔月菊  唐杰 《中国地震》2022,38(3):494-502

基于高光谱遥感数据,通过RST算法提取2020年7月12日唐山5.1级地震前不同参数异常信息,发现震前CH₄、CO、H₂O、O₃均出现了高值异常,且异常均位于震中附近,异常幅度高于2倍均方差,CH₄、CO、H₂O异常机理不同于O₃。通过统计2018—2020年CH₄、CO、H₂O三种气体出现频次,发现同步异常具有可靠性,认为高光谱多参数异常出现的同步性,可提高异常性质判定的信度。通过对不同参数进行连续跟踪观测,提取多参数同步异常信息,对地震短临预报具有一定参考意义。  相似文献   

基于地震属性约简的深度学习储层物性参数预测:以莺歌海盆地乐东区为例     

刘仕友  曲福良  周凡  邓利峰 《CT理论与应用研究》2022,31(5):577-586

储层物性参数作为描述储层特性、储层建模和流体模式的重要指标,其准确估算可以为储层预测提供有力参考依据,但传统储层物性参数反演方法无法兼顾反演精度及空间连续性。针对上述问题,本文引入地震属性作为深度学习算法输入,针对地震属性之间存在的信息冗余特征,利用随机森林-递归消除法对地震属性进行约简预处理,最终建立一种基于地震属性约简的储层物性参数预测方法。实际数据测试结果表明,地震属性约简的深度学习储层物性参数预测结果具有良好的精度及横向分辨率,证实本文方法的有效性。   相似文献   

长岛震群震源谱参数反演和震源参数特征     

张正帅  周晨  郑建常  刘承雨 《地震》2022,42(1):85-98

采用高频截止(High-Cut)震源模型, 以均方根误差最小原则稳健地求解震源谱参数, 并由此推算震源尺度和静态应力降。 实际应用显示, 该模型的理论谱对观测谱有很好的拟合, 可明显改善拐角频率识别准确度。 计算了长岛震群内71次M_L≥2.5地震事件的震源参数, 结果表明: ① 拐角频率处于2~10 Hz范围, 与震级大小存在一定的相关性, 截止频率范围处于10~30 Hz之间, 与地震大小的相关性不明显; ② 地震矩M₀分布在10¹²~10¹⁴ N·m, 与震级M_L存在正相关关系: logM₀=0.977M_L+10.186; M_L与矩震级M_W之间的关系为: M_W=0.651M_L+0.766; ③ 根据相对应力降时域演化发现, 自2017年3月3日M_L4.5地震之后应力快速释放, 应力降水平在均值附近波动, 而且多数M_L≥3.5地震发生于应力降下降之后的回升过程中; ④ 应力降范围在0.01~1 MPa之间, 应力降与震级的统计关系为: logσ=1.158M_L-6.591。 长岛震群应力降水平明显偏低, 反映了震中区域构造应力水平较低, 但是中小地震活跃, 推测主要有两方面的原因: 一方面, 1548年发生的渤海7级地震引起区域性地震矩释放, 导致长岛震源区内介质相对破碎; 另一方面, 长岛海域断层易受到海水渗入, 引起介质孔隙压力增大, 同时内摩擦系数降低, 从而导致断层内剪切应力降低。 综合而言, 长岛地区虽然处于较低的构造应力背景之中, 但是流体入侵造成的断层内剪应力降低可能是造成长岛地区发生大量中小地震的主要原因。  相似文献   

基于偏正态概率分布的粒度分布次总体分离及其沉积环境指示意义     

袁瑞  张昌民  赵芸  张莉  陈哲  张宝进  黄若鑫 《地质论评》2022,68(3):1033-1047

沉积物颗粒是某种沉积环境和水动力条件下多个沉积过程的最终产物。粒度分布是原始沉积信息的载体,是来自不同沉积过程的多个次总体的叠加,频率曲线可能表现为双峰或者多峰特征。传统的沉积学粒度分析方法并未深入研究次总体;常见的概率分布模型在分离次总体后无法全面计算统计参数。本文以214份鄱阳湖现代沉积物的粒度分布数据为例,利用偏正态概率分布模型共分离提取977个次总体,计算各个次总体的统计参数,并对比分析了不同沉积环境中次总体参数的异同。结果表明：① 次总体均值、方差、偏度、峰度、所占百分比和最大频率等参数规律明显;② 从曲流河河道到河流末端、在河流末端顺流方向上和河道左右两侧远离河道方向上,粒度分布中主要次总体粒度均值逐渐减小,河道间洼地和湖区沉积物粒度分布的各个次总体占比接近;③ 江心洲的河道砂和河漫滩细粒粒度分布分别由3种和5种不同类型次总体组成。该方法可为沉积环境的定量判断和沉积过程的定量研究提供参考。  相似文献   

板钉连接CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区受力性能数值模拟     

马华  阚吉平  赵玉坤  李振宝 《震灾防御技术》2022,17(2):381-391

建立竖板-栓钉连接钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）梁节点试件（SSJD）拟静力加载试验有限元模型,并在节点损伤情况、梁端荷载-位移曲线等数值模拟结果与试验结果吻合较好的基础上,进一步开展了RC梁混凝土强度、配筋率ρ_s和连接竖板长度L_b及界面连接情况等对CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区域力学性能的影响。研究结果表明,RC梁混凝土强度对试件SSJD塑性铰区域受力性能的影响较小;适筋范围内RC梁配筋率增加可适当提高试件SSJD承载力和延性;随着连接竖板长度的增加,梁端塑性铰区域外移,梁破坏荷载增大;本研究给出的RC梁与CFST柱之间的界面抗剪承载力模拟值与计算值吻合较好,可用于界面抗剪设计。  相似文献