基于机载微波辐射计探测大气水汽通道饱和问题研究     

王婉  雷恒池  聂皓浩  王兆宇  郭晓军 《气象学报》2021,79(3):509-520

183.31 GHz微波辐射计在探测低含量水汽时具有优势,但也存在通道饱和问题,定量研究该问题对明确该类型仪器探测水汽能力和适用范围具有重要意义。基于天津市人工影响天气办公室增雨飞机运-12搭载的183.31 GHz微波辐射计GVR（G-band water Vapor Radiometer）,采用探空资料对该辐射计4个通道进行饱和问题研究,定量计算其饱和阈值及探测灵敏度,分析各通道水汽探测能力及适用范围。结果表明:机载微波辐射计4个通道水汽探测灵敏度及饱和阈值与观测高度有关,当水汽含量较低时,通道1（（183±1）GHz）观测高度越高灵敏度越高,通道3（（183±7）GHz）和通道4（（183±14）GHz）观测高度越高灵敏度越低,通道2（（183±3）GHz）灵敏度几乎不受观测高度影响,通道1和通道4观测高度越高积分水汽探测饱和阈值越小,观测高度越低饱和阈值越大,通道2和通道3饱和阈值几乎不受观测高度影响。晴空条件下选择水汽探测能力最强的单通道对积分水汽含量进行反演,当积分水汽含量处于0—1.3、1.3—4.0和4.0—9.8 mm时,分别选择通道1、通道2、通道3作为反演通道,不同观测高度的积分水汽含量反演均适用。云的发射作用使辐射计各通道亮温升高,亮温升高幅度与云液态水含量、云与观测高度的距离及云厚有关,云液态水含量越大,各通道水汽探测灵敏度及饱和阈值越小;云天条件下选择水汽探测能力最强的双通道对积分水汽含量进行反演,以液态水路径区间来选择合适的水汽探测通道,液态水含量越高,积分水汽可探测范围越小。要探测到0.1 mm的积分水汽含量变化,机载微波辐射计（GVR）在晴空条件下的水汽探测适用范围为0—9.8 mm,其探测能力在云天条件下减弱,水汽探测适用范围因云液态水含量不同而不同。   相似文献   

微波层析技术中非线性优化算法与线性迭代算法的比较     

周珺  雷恒池  嵇磊 《高原气象》2011,30(3):760-771

以机载平台为例,通过数值模拟试验比较了非线性优化算法(NLI)和线性迭代算法(LI)在微波层析云液态水空间分布时的反演效率。在NLI中采用有限内存的BFGS算法对非线性目标函数直接优化求解;在LI中采用修正初值的起作用集算法对线性方程组进行求解。首先通过模拟试验证明积分云液态含水量(TLWC)是衡量对空微波遥感方程的非...  相似文献   

一次区域暖雾的特征分析及数值模拟   总被引：5，自引：2，他引：3       下载免费PDF全文

胡朝霞  雷恒池  董剑希  余兴  张晓庆 《气候与环境研究》2011,16(1):71-84

2004年12月17～19日在我国中东部的大部分地区出现了大雾天气,对这次大雾天气过程进行了综合探测,探测仪器包括粒子测量系统、能见度仪、雾滴谱取样仪以及常规气象观测等。作者分析了部分观测结果并结合区域尺度数值模式,揭示了区域雾的一些基本特征,研究了雾形成和发展机制。结果表明,这是一次典型的辐射雾过程,雾的覆盖范围大,水平分布很不均匀。雾先从地面生成,然后不断向高处扩展,没有出现雾的爆发性增长现象。近地面逆温层的存在、充沛的水汽供应和微风条件有利于雾的形成和维持,太阳短波辐射增温和地面长波辐射降温是雾形成和消散的主要因素。  相似文献   

中国二氧化硫排放控制的效果评估   总被引：16，自引：0，他引：16  

程新金  孙继明  雷恒池  段宁  安俊岭 《大气科学》2004,28(2):174-186

综合中国大陆二氧化硫排放源详细资料及国家所制定的酸雨控制区和二氧化硫控制区污染源控制排放目标,推算了1995年、2000年和2005年1.×1.网格的二氧化硫排放量;应用三维欧拉型污染物输送模式模拟计算了1995年硫沉降量和地面二氧化硫浓度的分布,以及依照控制目标实施后2000年和2005年控制区硫沉降和二氧化硫浓度的变化;根据中国硫沉降临界负荷的分布,计算了不同时期超临界负荷区和超临界负荷量.结果表明,2000年和2005年在二氧化硫排放量与1995年相比分别减少21.4%和28.4%的情况下,在我国大陆的硫沉降量分别下降了17%和24.7%;1995年中国超临界负荷区面积已达国土面积的32.7%,硫沉降超临界负荷总量占该年硫沉降总量的45.4%,危害相当严重;以目前的控制方案和控制目标,全国硫沉降超临界负荷总量比1995年减少12%～35.3%,超临界负荷区域面积减少0.3%～6.9%,超临界负荷区域面积减少非常有限.  相似文献   

云降水物理和人工影响天气研究进展和思考   总被引：4，自引：0，他引：4  

洪延超  雷恒池 《气候与环境研究》2012,17(6):951-967

云降水物理和人工影响天气密不可分,云降水物理为人工影响天气提供理论基础,人工影响天气是云降水物理一个重要应用领域.目前我国人工影响天气规模、经费投入已达世界之最,人工影响天气工程正在建设之中.论文简要回顾了我国云物理研究和人工影响天气的发展过程,评述研究工作取得的进展,思考我国人工影响天气在新形势下进一步的发展的问题,显得尤为重要.几十年来,我国开展了一系列云雾降水的外场观测研究和人工影响天气的外场试验研究,云和降水物理以及人工影响天气的理论和技术研究不断取得进展,数值云模式和中尺度模式的模拟研究水平有了长足的进步,在云和降水物理过程和降水机制研究、云的微物理结构、云水资源和人工增雨潜力评估、催化条件预测、催化剂和催化技术等方面取得了显著进展.论文最后指出,目前的人工影响天气需要加强人工影响天气核心技术研究,并提出了需要进一步研究的云和降水物理中的有关科学问题.  相似文献   

典型层状云系催化试验的云物理响应研究          下载免费PDF全文

陈保国  栗珂  雷恒池  贾玲  乔友刚  田显  李金辉  白丁  王小军 《高原气象》2010,29(4):1036-1042

利用2003年秋季延安地区一次典型层状云系加密探空和实时雷达观测资料,设计了催化和对比探测方案,计算得出催化影响区及下风方可能采集到响应值的区域。按照设计方案进行催化和探测。云物理响应观测结果表明:PNS粒子探测系统检测到催化后30min,小云滴减少;大冰晶的浓度增加;催化前冰晶以片状为主,催化后可看到有霰坯;催化前大雪晶浓度很小,雪晶之间没有攀附;催化后雪晶浓度增加,且大雪晶增加很多,可明显看到几个雪团攀附在一起形成的较大雪团;雷达观测到催化前拟播撒区内云的回波强度较弱、范围较小,催化后云体明显增大,强中心增加了5～10dBz;催化约1h后影响区雨量均有增加,说明催化引入的人工冰晶,使冰晶凝结比水滴凝结更有利于过冷云水转化为降水,冰晶效应和雪晶攀附过程是这次层状云系降水系统中的主要过程。过冷水冻结释放的潜热,导致云内升速加大,使催化区云和降水得到发展。  相似文献   

降水性层云含水量跃变对应的微结构观测研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

王慧娟  牛生杰  雷恒池  吴玉霞 《南京气象学院学报》2010,33(2):212-219

利用长春2007年5月16日的一次层状云降水过程的飞机观测资料,并结合天气图、卫星云图及雷达回波等资料,综合分析了此次降水过程中粒子浓度、粒子谱、雷达垂直累积液态水（vertical integrated liquidwater,VIL）、微波辐射计积分液态水（liquid water content,LWC）以及地面雨强特征。研究表明,层状云微结构在水平方向上的起伏较大,出现两次典型的含水量跃变：第1次液态水跃变主要是因为粒子浓度增加;第2次液态水跃变是因为粒子浓度和粒子谱共同作用的结果;雷达VIL值和地面雨强两者呈正相关。  相似文献   

近年来云降水物理和人工影响天气研究进展   总被引：17，自引：5，他引：12       下载免费PDF全文

雷恒池  洪延超  赵震 《大气科学》2008,32(4):967-974

回顾和总结了中国科学院大气物理研究所近5年(2003～2007年)的云降水物理和人工影响天气研究，内容涉及云和降水物理研究、云和降水数值模拟研究、人工影响天气研究和云化学研究等诸多领域。随着国家和社会对人工影响天气需求的日益增加，云降水物理仍是重要的研究方向，会随着观测和理论研究的发展而取得突破性进展。  相似文献   

双参数云物理方案中谱形参数作用分析和数值模拟试验   总被引：2，自引：0，他引：2  

赵震  雷恒池 《高原气象》2008,27(1):135-142

云物理参数化方案中,各种粒子通常采用Г谱分布函数n(D)=N0Dαexp(-λD)。双参数方案中谱参数截距N0和斜率λ通过预报给出,谱形参数α设为固定值。为了讨论谱形参数的作用,理论上分析了谱形参数取值对沉降过程和微物理源汇项的影响。利用MM5模式中增加的双参数显式云物理方案模拟了西北地区一次层状云降水过程,模拟针对雨滴谱的谱形参数rα不同取值分别做了试验。模拟结果基本符合理论分析,谱形参数rα变化时模拟出的地面降水和云的宏微观特征有差异。  相似文献   

长春地区对流云起电过程的数值模拟   总被引：1，自引：0，他引：1  

侯团结  牛生杰  雷恒池  郭学良  孙安平 《南京气象学院学报》2008,31(2):221-227

在三维强风暴动力和电耦合数值模式的基础上，考虑了粒子直径及降落末速差对转移电荷的影响，把非感应起电参数化方案作了进一步改进，对长春地区两次不同强度、不同环境风切变的对流云内电荷累积和电场发展过程进行了模拟分析。结果表明，对流云上升气流达到极大值时，较强和较弱两块云分别具有三极性和反偶极性电荷分布结构。垂直上升气流是表明电场发展强弱的重要参量。对发展强烈的对流云，较强的上升气流使霰和冰晶在云体的中上部维持较长的时间．存在感应和非感应起电的跃增。  相似文献