GPM DPR产品在东北地区两类降水过程中的应用评估

全球降雨观测计划(Global Precipitation Measurement,GPM)卫星自2014年2月发射以来,为高纬度地区的降水三维观测提供了基础,其搭载的双频星载测雨雷达(Double-frequency Precipitation Radar,DPR)反演的4种降水产品可以为中高纬度地区降水研究提供参考。本文利用GPM DPR提供的4种降水产品(Ka_HS、Ka_MS、Ku_NS和DPR_MS),对东北地区两次不同类型降水天气过程的降水结构特征进行分析,探究其宏微观特征的差异,并对GPM DPR的4种产品性能差异进行对比。结果表明:东北地区春季层状云降水的分布范围很广,大部分降水强度低于4.00 mm·h^(-1),且云系发展较为平缓,而夏季混合性降水的强度分布极其不均,且垂直方向发展较为旺盛,回波顶高度可达12 km。对比4种降水产品发现,Ka_MS降水强度、回波顶高度和降水类型划分都具有明显缺陷;Ka_HS可探测到更多的弱降水样本,但在雨强较大时也会出现严重衰减;Ku_NS能够提供较为可靠的回波顶高度和降水类型划分;DPR_MS产品具有独立表现,其中小于0.50 mm·h^(-1)的弱降水与Ka_HS的相关性较好,大于1.00 mm·h^(-1)的降水与Ku_NS有较好的一致性,此外,DPR_MS对降水和雨滴谱的垂直结构表征最合理。

考虑环境特征的无人机气象探测数据关联规则挖掘方法

针对无人机气象探测数据提取时效性较低、难以与实际数据关联的问题,研究考虑环境特征的无人机气象探测数据关联规则挖掘方法。基于机翼类型和发动机性能,确认最优气象探测环境,基于关联规则算法,建立无人机探测数据挖掘模型,对照高程变化规律,分析气象探测环境参数特征与无人机气象探测数据关联度,挖掘无人机气象探测数据。实验结果表明:以20 h的无人机气象探测时间为标准,在气象数据词条不断增长的基础上,本文方法能够将挖掘时间控制在4.8 s以内,并在相对湿度数据关联过程中,能够与实际数据较为接近,保证气象数据挖掘的时效性,具有实际应用价值。

气溶胶辐射效应在华东地区一次雾霾过程中的作用

利用WRF/Chem(Weather Research and Forecasting Model coupled with Chemistry)模拟了2013年12月华东地区一次雾、霾事件气溶胶辐射反馈效应对气象场和大气质量的影响。通过3个不同气溶胶浓度设置的试验区分气溶胶浓度不同辐射效应的影响。比较不同试验得出,本次雾、霾过程中,不论是气溶胶直接、半直接辐射效应还是间接效应均使污染地区短波辐射减少、2 m气温下降、大气边界层高度降低,不利于水汽与污染物的扩散,空气污染进一步加重,雾结构进一步稳定,并使雾的持续时间延长,发展高度更高;对于化学场来说,气溶胶直接、半直接辐射效应使污染地区PM_(2.5)浓度增大、消光系数增大、氮氧化物浓度增大,臭氧浓度降低;间接辐射效应使PM_(2.5)浓度和消光系数进一步增大,氮氧化物、臭氧浓度降低。综上所述,气溶胶辐射效应能使大气污染加重,并利于雾的发生、发展。

南京市区郊区大气PM_(10)、PM_(2.1)中PAHs的分布特征及影响因素

2009年11月~2010年7月,同步采集了南京市区郊区大气PM_(10)、PM_(2.1)样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对其中16种PAHs进行定量分析.结果表明,南京市区、郊区大气PM_(10)中ΣPAHs浓度范围分别为32.84~245.35ng/m^3、21.43~225.72ng/m^3.PM_(2.1)中分别为19.11~111.57ng/m^3、19.69~125.21ng/m^3,市区和郊区PAHs分布差异不大,均呈现冬季>夏季的季节特征.PM_(10)、PM_(2.1)中PAHs均以4、5、6环为主,占总质量浓度的78.7%~83.1%(PM_(10))、80.5%~87.1%(PM_(2.1)),冬季4环PAHs的比例明显增加.市区和郊区PAHs浓度昼夜变化趋势不同,即市区白天大于夜间,而郊区夜间大于白天.在所测定的气象条件中,温度、相对湿度和PM_(10)浓度对PAHs影响显著,温度、相对湿度对PAHs的贡献为负,而PM_(10)对PAHs贡献为正,暖季(夏秋)PAHs受到气象条件的影响大于冷季(冬春),O_3对5、6环PAHs表现出显著的负贡献.利用后向轨迹分析发现南京受到本地排放和周边地区污染源的影响,来自南京东南和西南方向的短距离输送气团对PAHs浓度上升影响较大.

南京冬季持续性强浓雾天气中三级分档雾水的理化特性分析

2013年12月7—9日南京出现持续性强浓雾天气过程。利用观测试验中获取的三级分档雾水和分粒径气溶胶的水溶性离子浓度,气溶胶数浓度谱、雾滴谱以及自动气象站获取的气象要素等资料,通过对比研究浓雾过程中4—16μm(3级)、16—22μm(2级)、>22μm(1级)3个粒径范围雾滴(雾水)与分粒径气溶胶的微物理特征和化学特性,探讨不同粒径气溶胶粒子吸湿增长对雾滴的贡献以及气溶胶离子组分对不同尺度雾滴化学性质的影响。结果表明,在强浓雾天气中,能见度为50 m左右,短波辐射减弱形成稳定逆温层,有助于污染气溶胶的累积并吸湿增长向雾滴转化。雾滴的增加主要集中在小滴范围,直径在0.5—1μm的气溶胶粒子对其贡献最大。各粒径段气溶胶中阴离子NO_3^-和SO_4^(2-)均表现出较高值,阳离子中Ca^(2+)浓度最高。三档雾水中各阴、阳离子浓度均在4—16μm小滴雾水中最高,16—22μm中滴雾水和>22μm大滴雾水的阴、阳离子浓度没有明显的高低之分。阳离子中Ca^(2+)的浓度在第1级小滴雾水中最高,2级和3级雾水中NH+4的浓度最高,阴离子中NO_3^-和SO_4^(2-)在各级雾水中浓度相差不大。雾水pH值2.7—6.9,呈酸性,小雾滴酸性更强。

基于小型无人机对风灾引起水稻倒伏评估方法

风灾是一种常见的气象灾害,我国每年因风灾引发的农作物倒伏、减产现象逐渐增多,如何快速、准确地进行灾后评估对产量预测、农业政策调整十分重要。选取辽宁省盘锦市盘山地区具有代表性的4种类型受灾农田,应用无人机系统获取高分辨率航空影像,完成区域可见光遥感,利用地表反射率评估大风灾害水稻倒伏损失,推断农作物产量并与当年实际产量进行对比。结果表明,推断产量与实际产量误差处于合理区间,小型无人机可以快速、准确地评估农作物倒伏面积,为灾后决策提供重要的参考依据。

庐山三级分档雾水化学特征的对比分析

为研究庐山冬季不同粒径雾滴化学成分特征,于2015年和2016年在庐山开展冬季云雾物理化学特征的综合观测实验,利用主动式分档雾水采集器(three-stage CASCC)共采集44组3级粒径雾滴的雾水样品,其分档空气动力学直径为4~16μm(S3级),16~22μm(S2级)和>22μm(S1级).用850professional IC型色谱仪(瑞士万通)分析雾水中的水溶性离子浓度,讨论3级分档雾水化学特征和不同粒径雾水中各离子组分的来源及相关性.结果表明,2015年和2016年庐山冬季3级雾水多呈酸性,2016年酸性更强,pH值与雾滴的粒径大小有依赖性关系,4~16μm的小雾滴酸性更强.雾水中主要离子有Ca^2+,NH4^+,SO4^2-,NO3^-和Cl^-.NH4^+,SO4^2-,NO3^-主要集中在4~16μm的小雾滴中,受海洋和土壤源的影响比较小,主要是人为活动所导致,2015年雾水Cl-主要受人为源的影响,2016年人为输入显著降低,主要受海洋源影响.Mg^2+,Ca^2+主要集中在>22μm的大雾滴中.SO2、NOx排放逐年降低导致2016年雾水中SO4^2-和NO3^-浓度明显小于2015年.

一次强降水过程TWP16风廓线雷达资料分析

利用TWP16风廓线雷达资料,对2019年8月10—15日“利奇马”台风在辽宁盘锦登陆引发的强降水天气过程进行诊断分析。结果表明,风廓线雷达资料从时间和空间上能准确清晰地对这次强降水的天气系统变化过程进行连续监测。对流层中下层径向速度大于9 m/s(极值为11.2 m/s)、SNR大于55 dB(极值为70 dB)、C_(n)^(2)大于1.0×10^(-10)、速度谱宽大于2.5 m/s是强降水发生发展阶段,整个大气层垂直风场运动与降水过程有着较好的对应关系。对流中下层垂直下沉速度数值越大,降水越强,SNR能够很好地揭示强降水发生、发展、结束时雷达接收到目标散射信号的强弱,C_(n)^(2)最大值1.0×10^(-10)出现的最大探测高度和持续时间与降水有密切的关系。降雨不同高度层内,速度谱宽与其降雨量存在着显著的线性关系,即降雨强度越强,速度谱宽数值越大,反之利用速度谱宽的变化趋势可以得到降水强的变化趋势。研究结果揭示了风廓线雷达水平风廓线、径向速度、SNR、速度谱宽与降雨强度之间的内在联系,为风廓线雷达应用在降雨天气监测提供了参考。

北京春季一次重度雾霾过程激光雷达分析

2018年3月21日~26日,北京及周边地区出现一次比较罕见的持续性重度雾霾天气,能见度降到50m左右。本文利用EV-Lidar型激光雷达观测数据,对本次雾霾的生成、发展和消散过程及污染气团来源进行分析。

2021年春季葫芦岛海陆风特征及对臭氧污染影响

作为一种中尺度天气现象,海陆风通过对污染物的累积与输送影响沿海地区的空气质量。2021年3月到4月,相干多普勒测风激光雷达系统架设在辽宁省葫芦岛市,开展风场观测实验。结合自动气象站的常规气象参数,识别得到海陆风日11天。结果表明:海风平均登陆时间为8:30;14:00~17:00海风发展较盛,平均风速超过7.0 m·s^(-1);10:00~16:00海风发展高度为0.3~0.5 km,18:00后保持在0.9 km以上;海风主风向为东,随时间顺时针偏转;海风阶段,高空有北、西北方向的返海陆风。环境监测站数据表明,海陆风日白天O3浓度上升速度快,峰值浓度更高。以4月4日为例,利用中尺度天气预报(WRF)模式分析南北向垂直剖面海风环流,结果表明:海风、陆风交汇会造成污染物聚集,海风登陆形成的冷气团有利于污染物向下输送;海陆风环流对污染物有循环累积作用,计算得4月4日葫芦岛水平风局地回流指数仅为0.049,表明空间内风场输送能力弱,污染物不易扩散。

GNSS/MET站的发展应用与故障类型分析

GPS气象学是近年来迅速发展的一项新型技术,它具有常规探测所没有的探测精度高、时间分辨率高、经济高效等特点,对提高天气预报(特别是灾害性天气预报)准确性、研究全球大气水汽和电离层电子浓度分布等有着十分重要的意义,因此,越来越多地被应用到气候监测分析、空间天气监测预警、人工影响天气、中尺度数值预报等领域。为进一步了解和学习GPS气象学,下面简要介绍GNSS/MET的基本原理及其在气象业务中的应用。