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%。

甘肃省暖季小时降水变化特征

利用2013—2019年暖季(4—9月)小时降水资料,分析了甘肃省强降水极值及频率的时空分布特征。结果表明:(1)甘肃省小时强降水频次呈东高西低分布,在陇南地区东南部及陇东地区北部有2个高中心,达到29次。(2)小时强降水极值在陇中及其以南地区高,向西北递减,陇南地区降水极值最高,超过40 mm/h。(3)小时强降水频次主要出现在7—8月,同期的雨强也最大;小时强降水频次和小时雨强均在17—24时最强,峰值在21时。(4)不同区域的降水日内变化存在明显差异,河西地区小时降水频次的峰值出现在18时,陇中和陇南地区均出现在21时,陇东地区和甘南高原分别出现在22和19时。

一次甘肃天水强冰雹的雷达回波特征及成因分析

利用常规气象观测资料、天气雷达以及NCEP FNL再分析资料,对2017年5月18日下午天水一次强冰雹天气的雷达回波结构演变特征和成因进行了详细分析。结果表明:(1)降雹对流单体低层反射率因子呈现出明显的"V"型缺口,最大回波强度出现在低层,为63 d Bz。反射率因子垂直剖面呈对流单体有界弱回波区和其上的回波悬垂,相应的径向速度垂直剖面呈中低层径向风有明显的辐合特征,高层转为辐散,尤其风暴顶附近。(2)对流单体发生在对流层中层河套地区至甘肃河东东部低涡及其附近冷区和河西中部高压脊及其东北部冷池和低层甘肃与宁夏交界处冷性低涡分别为干冷空气入侵和暖湿气流辐合抬升提供有利条件的环境背景下;较高CAPE值和低CIN值有利于强对流天气发生;对流层中低层深厚的上升气流,中层下沉气流和0℃层以上强气流上升有利于对流单体水汽输送以及生成、发展和维持;距地高度2600～2900 m的0℃层为大冰雹落地提供了环境条件。(3)冰雹临近预警的雷达参数化指标为最大反射率因子达55 d Bz,VIL最大值和VIL密度分别达25 kg·m-2和2. 3 g·m-3。

黄土高原半干旱地区大气可降水量研究

利用AERONET观测网SACOL站点2006年7月-2012年7月Level 2.0可降水量资料及与其对应的地面观测资料,研究了黄土高原半干旱地区大气可降水量及其与地面水汽压之间的关系.结果表明:可降水量与降水量二者变化趋势基本相同,8月最大.月降水转化率呈现出"两峰两谷"型变化,5月和9月出现峰值,7月和12月出现谷值;四季降水转化率均小于13%,冬季仅为3.21%,具有一定的增水潜力.黄土高原半干旱地区大气可降水量与地面水汽压之间存在二次多项关系W=0.0018e2+0.0933e+0.0354,在没有直接途径测量大气可降水量值的情况下具有一定应用价值.

祁连山云特征参数及人工增雨研究进展与展望

综述了祁连山区云特征参数及人工增雨方面的主要研究成果,内容涉及祁连山区空中水汽特征、云量分布、不同云系分布特征、云光学特征、云降水机制、降水分布、人工增雨有利天气系统、催化机制以及人工增雨综合效益,有助于全面、深入了解祁连山区云降水物理和人工增雨机制。进一步对祁连山区综合应用多种观测资料,结合云数值模式,深入研究地形云结构及降水机制、定量化的人工增雨作业科学指标、播云优化技术、地形与垂直气流相互作用对天气系统影响等方面存在的问题进行了展望。

西北干旱半干旱区一次层状云系微物理特征分析

利用西北干旱半干旱区一次飞机探测资料、卫星资料,分析了层状云微物理结构以及作业前后云微物理变化,结果表明:(1)此次层状云系垂直结构配置为冷暖两层,云层发展厚实。云的垂直和水平分布极不均匀。相对层积云,高层云小云粒子浓度低,大云粒子浓度高,液态含水量高。小云粒子浓度尤其是峰值区域与平均直径呈明显反相关。大于60个·cm^-3和35个·L^-1的小云、大云粒子浓度分别主要由3.5~10μm、50~200μm粒径段决定。(2)不同高度云粒子谱为单峰或双峰分布,总体呈单调递减趋势,但云形成和增长条件存在差异。强可播、不可播和可播性冷云粒子谱基本符合负幂指数的单调递减规律,云粒子浓度差异较大,自然冰晶浓度不可播云较高,可播云次之,强可播云较低。(3)作业后小云粒子浓度明显降低,在6.5~20μm粒径段降低了2个量级左右,大云粒子浓度明显增加,谱宽增大,尤其在大于150μm粒径段。

陇中黄土高原一次秋季层状云微物理结构及适播性分析

利用陇中黄土高原地区一次机载PMS粒子测量系统的云探测资料,研究该地区秋季典型层状云系的微物理特征,并讨论层状冷云适宜催化作业的指标。结果表明:(1)层状云系由高层云和层积云组成,在0℃层和-3^-4℃层,云粒子浓度与液态含水量存在极大值;(2)小云粒子和大云粒子浓度分别主要由3.5—10μm、50—200μm粒径段的粒子浓度决定,最大值超过100个·cm^(-3)、100个·L^(-1),与平均直径分别呈正相关和反相关,并且小云粒子高浓度区对应高液态含水量区;(3)不同高度和过冷水含量区小云粒子谱均为单峰型,大云粒子谱均为混合型;(4)此次层状冷云适宜催化作业的指标有:云系处于发展期,云高为5.5~6.3 km,温度为-6^-2.8℃,LWC≥0.05 g·m^(-3),小云粒子和大云粒子浓度分别在3.5—15μm、150—200μm粒径段各自有101个·cm^(-3)、10~1个·L^(-1)量级的高值区。

MODIS气溶胶光学厚度产品在西南地区林火检测中的应用

考虑到现有MODIS火灾检测算法易对低温火点产生漏判,通过研究MODIS C6-3 km、C5. 1-10 km AOD产品在西南地区不同区域森林火灾伴生烟羽扩散和分布的特性表征,对比火点中心32个方位、不同扩散范围下烟羽正、反方向AOD累积效应,以提高卫星遥感数据对火点的检测精度。结果表明:在西南中东部林区,MODIS C6-3 km AOD产品能较准确地表征该地区林火伴生烟羽的分布特征及扩散方向,且以火点为圆心,在3、6、9、15、24 km烟羽扩散半径内,当MODIS C6-3 km AOD累积AOD比值大于1. 55的特征半径存在时,该产品对烟羽检测有一定指示意义。在西南高山林区,基于暗像元法反演的MODIS C6-3 km AOD产品,由于算法中地表反射率的假定误差较大,且烟羽易识别为薄云,可能无法反演出有效数值,对林火伴生烟羽的检测能力较差,而深蓝算法反演的MODIS C5. 1-10 km AOD产品对伴生烟羽的检测具有一定优势。

气溶胶卫星遥感产品在林火检测中的适用性

森林火灾导致火点周围气溶胶光学厚度(AOD)发生显著变化,可利用MODIS气溶胶产品作为识别火点的辅助手段.通过对比火点周围MODIS C5 10 km、C6 3 km、C6 10 km气溶胶产品的有效样本数、空间分布特征来评估不同版本气溶胶产品应用于火灾烟羽检测的可行性,同时对比在火点32方位角条件下AOD的积累效应对烟羽敏感性的差异.结果表明,MODIS C6 3 km气溶胶产品能较准确地表征林火伴生的烟羽特征,C6 10 km和C5 10 km产品效果较差.C6 3 km产品在以火点为中心,扩散半径为24 km时,32方位角累积AOD比值对烟羽检测敏感,C5 10 km和C6 10 km产品对烟羽检测的敏感性较差.

大面积果园高架长叶片防霜机的效果试验

为了验证防霜机能否对果园上方空气进行物理扰动、消除近地层逆温，基于自主研究设计的国内首台高架长叶片防霜机，利用2013年10月19-21日强降温过程中的对比试验观测数据及分析，对该防霜机防霜冻效果进行了评估。结果表明：在逆温条件下，一套功率为120 kW，高度为8.5 m，风叶直径为6 m的高架防霜机扰动混合环境内上下层空气使得保护区内逆温现象消失，近地层1～3m增温明显，防霜机保护区内相对湿度减小较快，有效防止霜冻形成；20 m左右是防霜机的强风速扰动影响区，距离地面3、2、1 m处风速分别为4.0、2.1、1.6 m/s。防霜机有效保护范围为水平20～100 m，在其范围内空间1～3 m的风速随水平距离的增大呈波动减少趋势；每台防霜机的有效保护面积为1.73～3.07 hm2。该文研究为科学高效的人工防御霜冻灾害和防霜机的技术推广提供参考。

1974-2013年甘肃冰雹日数的变化特征

利用甘肃省1974—2013年80个观测站的冰雹观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,通过统计分析和物理量诊断等方法,对1974—2013年甘肃冰雹日数的变化特征进行了分析,结果表明:冰雹总的分布特征是高原和高山多,河谷、盆地、沙漠戈壁少,多年平均降雹日数在0.05~9 d之间,有三个高发中心,主要位于高原和高山地区,说明海拔高度对甘肃冰雹的形成具有重要影响。降雹最早始于3月,最晚结束于11月,主要发生在5—8月。近40年年冰雹日数呈明显的下降趋势,20世纪70一80年代是冰雹的高发期,进入21世纪以后迅速减少,全省而言每10年减少0.5 d。5—8月冰雹日数总体上也呈下降趋势,但各月的年际和年代际变化又具有显著的差异性。除河西地区外,甘肃其他四个区的年冰雹日数均发生了显著减少突变。对5月甘肃降雹偏多年和偏少年的对比分析表明,作为一种强烈的对流运动,降雹偏多年首先表现出对流不稳定能量的异常偏高,能够达到常年的两倍以上,其次发现环境温、湿层结在偏多年份朝着冰雹在积雨云中形成、增长及其落地前融化等一系列物理过程的有利条件方向发展,例如500 hPa有一明显的温度槽且较常年偏低2℃左右,低层水汽增多、中层减少,形成了"上干下湿"的不稳定层结配置,有适宜生长和降落的0℃层(3900~4500 m)和-20℃高度(6400~7000 m)。此外,200 hPa涡旋特征的出现保证了一支强上升气流支撑空中冰雹的增长。

WRF模式物理过程参数化方案对酒泉地区暴雨模拟的影响

利用区域气候站逐时降水实况资料和NCEP l°×l°的6 h全球再分析格点资料,运用WRFV3.2模式,采用不同积云对流和微物理参数化方案组合对2012年6月4 5日发生在酒泉地区的暴雨过程开展了敏感性试验。从降水量和降水落区等方面对各方案组合的模拟效果进行对比分析发现:选择不同的方案组合,可以不同程度地模拟这次暴雨过程的落区范围和降水量,微物理方案的选择对模拟结果的影响较积云对流方案更敏感。18 km水平分辨率下,BMJ-WSM5方案组合模拟效果最优。通过对垂直速度、涡度、散度和雨水混合比等物理量的诊断分析,可以更好地理解不同积云对流和微物理参数化方案对暴雨预报的影响。

甘肃省夏季暴雨日数特征及其与大气环流关系

利用1974-2013年甘肃省80个站逐日降水和NCEP/NCAR再分析资料,采用经验正交函数、系统聚类及合成分析方法,对甘肃省夏季暴雨日数分布特征及其与大气环流的关系进行了分析。结果表明,近40年甘肃省夏季暴雨日数在1989年、2002年和2009年经历了3次明显的年代际变化;甘肃省夏季暴雨日数可分为河东强河西弱型、甘岷山区型、陇南陇东型和全省型4种;暴雨日数分布类型与东亚夏季风有密切关系,形成暴雨的水汽多来自于南海地区,河东强河西弱型和陇南陇东型与冷空气活动有关。河东强河西弱型对应贝加尔湖冷涡加强,冷空气南下,季风位置更加偏西北,南海和东海地区的水汽输送偏东。甘岷山区型对应季风位置偏北,南海和孟加拉湾地区水汽输送偏西,在甘南地区汇合。陇南陇东型对应伊朗高压和蒙古低压减弱,冷空气活动减少,季风位置偏东南,南海地区水汽输送偏东南,冷空气回流致陇南陇东地区易形成降水。全省型对应季风位置偏向青藏高原地区,南海和渤海地区水汽输送主要西伸北进,影响甘肃大部分地区。

大面积果园春季近地逆温分布特征初探

为了科学利用逆温资源有效防御霜冻,利用天水市大面积果园近地气温、风速观测资料,分析了春季（3～5月）近地逆温的时空分布特征及风速对其的影响。结果表明：不同高度处的气温呈现出＂一峰一谷＂的月变化特征,在1～10 m高度范围内,3月（4月、5月）的逆温在17：00至次日8：00（7：00、7：00）出现,从中高层（8～10 m）最先开始形成,在近地层（1～2 m）最先开始消亡;3月、4月、5月逆温的可连续维持时间分别为15、15、14 h;逆温形成集中在17：00～19：00;3月、4月逆温消亡时间集中在8：00～10：00,5月逆温消亡时间集中在7：00～9：00;1～10 m逆温强度呈现出先增加后减小的变化特征,3、4、5月分别在24：00至次日7：00、24：00至次日6：00、22：00至次日4：00较强;在逆温存在时间段内,当风速小于（或大于）3.3 m/s时,逆温较明显（或不明显）。

大气气溶胶光学厚度信息在林火检测中的应用研究

由于现有MODIS火点检测算法对不同区域和不同季节的适应能力有限,因此需要关注复杂地表条件下对森林火灾伴生烟羽的识别问题,以提高明火点和低温焖烧火点的检测精度。本文基于烟羽扩散对大气气溶胶分布产生的影响,通过提取火灾区域的大气气溶胶光学厚度信息来描述区域内潜在火点的烟羽扩散特征,作为判识火点的辅助手段。利用MODIS资料,借助暗像元法通过6S模式反演了多个火点及周围区域的气溶胶光学厚度(AOD),并对明火点和低温火点在不同扩散范围和不同方位角条件下AOD的累积效应对烟羽的敏感性进行实验。结果表明,利用暗像元法反演出的AOD能明显地表征火灾伴生烟羽的分布特征,指示烟羽扩散方向及大致扩散范围。当以火点为中心,取32位方位角,扩散半径为10 km时,下风向与上风向的AOD累积效应差异最为显著,其累积值之比均>10,对烟羽检测最为敏感。由此建立烟羽识别条件,为判识火点提供辅助依据,有效规避了MODIS火点检测算法对离散火点,特别是低温火点的漏判。

1974—2013年甘肃省冰雹气候时空变化特征

利用1974—2013年甘肃省80个气象站的冰雹观测资料,分析了甘肃省冰雹日数的时空变化特征。结果表明:1974—2013年甘肃省玛曲、乌鞘岭、华家岭、肃北和马鬃山为冰雹日数大值中心,与海拔高度具有明显的相似变化。甘南高原—临夏—武威地区4—10月为冰雹多发期,4月岷县站和5—10月玛曲站为冰雹多发极大值中心。近40 a甘肃省冰雹日数基本呈减少的趋势,河东地区冰雹日数减少趋势更明显,岷县—甘南高原和马鬃山地区为冰雹日数减少的两个极低值中心。甘肃省冰雹日数在1995年左右发生了显著减少,并存在3.3 a显著周期。

祁连山北坡地形云人工增雨(雪)试验研究

概述介绍了祁连山北坡地形云研究试验的进展及相关成果等。该试验重点在祁连山试验区开展作业天气背景条件分析、综合观测对比、增雨作业技术验证等研究试验工作,并就祁连山北坡地形云的特殊性,开展针对性研究,提高北坡地形云的降水效率。此外,通过研究试验,掌握地形云作业技术,为准确预测和预报作业条件、作业量、作业时机等方面提供科学的方法和手段。

抗战时期太行山根据地的干部教育

抗日战争时期,中国共产党十分重视干部教育工作。太行山根据地为了适应抗战的需要,大力开展具有特色的干部教育。太行山根据地干部教育主要包括在职干部教育、训练班教育、学校教育三种。干部教育不仅为根据地培养了大批的优秀干部,而且还为根据地建设和抗战的胜利提供了必备的条件。

抗战时期陕甘宁边区的建设救国公债

抗战时期,陕甘宁边区面临着严重的财政困难。为了解决困难,政府发行了500万元的建设救国公债。公债的发行主要经历宣传、推销、偿还三个阶段。经过政府的大力宣传与动员,边区民众掀起了购债热,使公债推销顺利完成。这批债款对当时缓解财政困难、发展边区经济、稳定金融、支持抗战做出了巨大贡献,并且为当今社会发行公债提供了宝贵的经验与借鉴。

中川飞机增雨基地通讯网络系统设计

利用对中川飞机增雨基地通讯网络系统进行设计和规划,进而对基地区域的网络设计等方面进行可拓展性和实用性分析,通过对中川飞机增雨基地网络设备的选型、综合布线等方面进行规划和设计,使网络分布更加合理,实现中川飞机增雨基地的网速进一步提高和稳定,以满足业务工作、科研及日常通信的需要。