西北地区气溶胶垂直分布及其对云微物理影响的飞机观测个例研究

气溶胶分布及其影响云微物理过程对地气系统的辐射平衡及区域乃至全球水循环产生复杂影响,也是气溶胶间接效应关注的热点和重点。利用2021年9月3日在西北地区开展的气溶胶和云的飞机观测个例资料,分析了气溶胶垂直分布及气溶胶与CCN、云滴浓度的关系。结果表明:(1)气溶胶数浓度垂直变化为四层,各层间气溶胶数浓度、有效直径、尺度谱分布均存在明显不同,大气逆温层结对气溶胶垂直分布有重要影响;近地层气溶胶数浓度可达8183.2 cm^(-3)。(2)垂直方向上CCN与气溶胶数浓度之间有较好的线性正相关性。气溶胶活化比率(CCN/Na)较低,低于0.5,气溶胶尺度越大、浓度越低越容易活化成为CCN。(3)对空中CCN的活化谱进行拟合表明西北地区属于清洁大陆型核谱。(4)同高度云内气溶胶数浓度与云滴数浓度和LWC之间有很强的负相关性,相比云外,云内气溶胶浓度明显降低,气溶胶谱增宽,云滴数浓度和LWC均增加,有效直径增大,云侧边界受夹卷混合过程和云滴未过饱和蒸发的影响导致气溶胶数浓度增加和有效直径增大。(5)云下气溶胶与云滴数浓度之间为线性正相关关系,气溶胶转化为云滴的比率为35%;过饱和度0.6%条件下,云下CCN与云滴数浓度之间为线性正相关关系,CCN转化为云滴的比率为38%。

4种再分析资料确定的大气边界层高度的差异性

利用1980年1月-2010年12月全球无线电探空数据集(IGRA)计算的大气边界层高度(PBL),对CFSR、CERA-20C、ERA-interim和MERRA2再分析资料确定的PBL进行评估.结果表明, 4种再分析资料分析的PBL的空间分布特征与IGRA的分析结果具有较好的一致性,但再分析资料确定的PBL数值低于IGRA的计算结果;4种再分析资料与IGRA计算的PBL误差值较小的区域都位于00:00和12:00的对流边界层发展稳定期,且误差主要集中于-40%~-60%.其中MERRA2资料的计算结果误差整体较小,与IGRA的结果最接近, CFSR和ERA-interim的计算结果次之, CERA-20C的计算结果误差最大. 4种再分析资料确定的PBL与IGRA的结果在0°~60°E的欧亚大陆上表现出较强的正相关性,而00:00的CFSR和12:00的ERA-interim的结果与IGRA的计算结果相关性优于其他再分析资料的计算结果 .大气边界层发展充分时再分析资料对PBL的判定不确定性较小,与IGRA计算的PBL误差小,相关性强;大气边界层发展期或衰退期,结果反之.研究PBL的空间分布特征时, MERRA2资料与IGRA的计算结果具有较好的一致性;研究PBL长期变化特征时, CFSR和ERA-interim的计算结果一致性好.

基于径向基神经网络的地基微波辐射计反演算法研究

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL站)2009—2010年的地基微波辐射计亮温资料和榆中站探空资料,建立了应用于地基微波辐射计温度、相对湿度和水汽密度反演的径向基神经网络,并将反演结果与地基微波辐射计自带反演产品进行了对比,探究了径向基神经网络在地基微波辐射计气象要素反演算法本地化的应用效果。结果表明:径向基神经网络反演的温度、相对湿度和水汽密度的均方根误差最大值分别为2.72 K、22.32%和0.73 g·m^-3,在所有高度层上径向基神经网络的反演结果均优于微波辐射计,反演产品对2—10 km、1—7 km、0—3 km的大气温度、相对湿度和水汽密度廓线的反演均有明显改善,径向基神经网络能够应用于地基微波辐射计气象要素的反演算法的本地化。

山地丘陵地区ST风廓线雷达的探测性能评估

利用淮南2015年3月至2016年2月ST风廓线雷达探测资料,从雷达运行模式和不同高度数据获取率的年、季、日变化角度,对该型号雷达在山地丘陵地区的探测能力进行评估。结果表明:山地丘陵地区,ST风廓线雷达能够获取高时空分辨率的探测资料,雷达正常工作时间占比为85.6%。雷达的探测能力在边界层和对流层中层明显高于对流层高层,年平均有效探测高度约14.0 km,占雷达最大探测量程的67%。可能受大气湿度、温度影响,探测能力在5—8月和12月对流层低层变低。受大气湍流影响,探测能力综合表现为夏季较高,春季次之,秋、冬季依次降低的季节差异,以及正午较低、凌晨较高的日变化特征。

1951—2014年丹东地区气候变化特征

利用1951—2014年丹东地区气温和降水观测资料,对丹东地区平均气温、平均最高气温、平均最低气温和降水量的变化特征及变化趋势进行了分析。结果表明:近64 a丹东地区年平均气温呈显著的上升趋势,高于全国平均气温变化趋势,平均气温升高了约1.5℃;四季平均气温均呈上升的趋势,其中冬季增暖最明显;年平均最高气温和最低气温均呈上升的趋势,最低气温的增暖幅度明显大于最高气温,呈非对称增长;平均气温日较差呈下降趋势,冬季下降幅度最大。年降水量和年降水日数呈减少趋势,夏季、秋季、冬季降水量和降水日数呈减少趋势,其中夏季减少趋势明显,春季降水量和降水日数呈增加趋势。

淮河流域风场垂直结构特征分析

为进一步加深南北气候过渡带上山地丘陵地区的风场认识,利用淮南2015年3月至2016年2月ST(Stratosphere-Troposphere)风廓线雷达的探测资料,分析了该地区20km高度内风场的变化特征及垂直结构。结果表明:淮河流域850hPa、700hPa、500hPa、100hPa等压面高度上,风场有明显的垂直变化,风速及其波动幅度随春、夏、秋、冬先减小后增大,且随高度增加,夏季最小、冬季最大的季节规律逐渐增强;风场的垂直分布存在差异,在中低层以下,以小于10m/s的风为主,风向转换多,中低层以上10~25m/s的偏西风居多;年平均风场结构为低层以5m/s北风为主,到2km左右向西偏转,风速小于10m/s,在5km高度处形成15m/s的西风,且风速持续增大,10km左右达到25m/s后逐渐减小,到15km左右风向顺时针向北偏转,直到20km附近与低空风场相近。

祁连山生态修复人工增雨关键技术及应用

祁连山区位于青藏高原东北部边缘,是我国西北地区重要的生态屏障,素有"高原水塔"之称,是河西走廊的生命之源,其发源的石羊河、黑河、疏勒河等内陆河不仅是该区域工农业和生活用水的重要来源,而且对山区和内陆河下游生态环境有重要影响.近年来,随着全球气候变暖,祁连山山区已出现森林覆盖率持续降低、草原退化、地下水位下降、雪线上升等生态环境问题.大气降水和冰川融水是祁连山水资源的主要来源.