华北秋季一次低槽冷锋积层混合云宏微物理特征与催化响应分析

利用2013年10月13日机载粒子测量系统(PMS)在张家口涞源地区对积层混合云中上部进行的增雨探测数据,分析了云的垂直微物理结构、云区的可播性和作业前后液态云粒子、冰晶及降水粒子的微物理变化。结果表明,此次降水性积层混合云的垂直结构由冷、暖两层云配置,云层发展厚实,冷云区云粒子浓度平均为62 cm^(-3),液态水含量最大0.05 g/m^3;2DC和2DP探测的冰晶及降水粒子平均浓度分别为1.9和2.2 L^(-1);暖云内云粒子数浓度集中在300 cm^(-3)左右,液态水含量约0.1 g/m^3。探测区域云粒子数浓度的水平分布不均匀。利用云内过冷水含量和冰晶浓度等参数判断,该降水性积层混合云的播撒作业层具有强可播性。对比作业前后云中粒子浓度及平均直径发现,云粒子在作业前时段内的平均浓度为31 cm^(-3),远高于作业后平均浓度(17.6 cm^(-3));但平均直径变化不大。作业后冰晶粒子通过贝吉龙过程消耗过冷水长大,浓度由之前的0.86 L^(-1)增至4.27 L^(-1),平均直径也增至550μm。冰晶粒子逐渐长大形成降水,降水粒子浓度也相应有所升高,谱明显变宽。

南京地区雾水化学特征及污染物来源分析

利用2007年12月18日至21日南京市4次雾过程的雾水样本资料,结合同期自动气象站资料,分析了雾水的pH值和化学成分在雾发展过程中随环境气象要素的演变特征.结果发现,气象因子影响污染物的来源,造成酸碱成分比重的变化,进而影响雾水的pH和pA i值;4次雾过程雾水的平均pH值为5.63,其中pH<5.6(酸雨标准)的样本数占总数的57.1%,均处于第三次雾过程;通过离子间相关关系分析表明,4次雾过程采集到的雾水样本中大量Mg2+、C l-主要来源于局地污染物.结合后向轨迹模式分析进一步说明辐射雾的发生主要受局地大陆气团影响,受南面长江水汽影响,将发展为平流雾;而受东北风带来的海洋气团及附近工业区污染物控制影响下的平流雾,离子浓度会大幅度增加.

黄山地区春夏季气溶胶离子组分及其对云微物理特征的影响

利用2009年5—8月在华东地区高山——黄山顶取得的气溶胶和云微物理参数观测资料以及同期气溶胶离子成分数据,结合多种化学组分气溶胶绝热气块分档云模式,研究了黄山地区多化学组分气溶胶对云凝结核和云微物理特征的影响。气团轨迹和气溶胶离子成分的分析结果表明,3种气团影响着黄山地区气溶胶的化学组分,即北方大陆气团气溶胶富含CaCO3,局地污染气团气溶胶以可水溶性无机盐((NH4)2SO4、NH4NO3)为主,而变性混合海洋性气团气溶胶中NaCl较多。数值模拟结果显示,在气溶胶谱一定时,不同天气形势下黄山气溶胶的化学组分的差异会对云微物理特征产生不同的影响。同一上升速度下实际多组分气溶胶模拟的云滴数浓度大于纯硫酸铵,主要体现在云滴谱第1个峰值3.3μm之前;气块上升速度低于0.7m/s时,含有较多不可水溶物质的混合气溶胶对云滴数浓度的影响较大;上升速度大于0.7m/s时,气块中可凝结水增多,海盐对云滴数浓度增加的效果更显著。多组分气溶胶模拟云滴谱较纯硫酸铵窄,其中,北方气团方案造成云滴谱变窄的程度高于混合气团方案;而模拟的云滴数目增多,造成云滴有效半径减小,云光学厚度和反照率增加,将会对暖云降水及辐射效应产生不同的影响。

华北地区春季一次层状云的微物理特征及可播性分析

利用2013年4月4日河北中部地区一次针对降水性层状云系催化作业的飞机探测资料，结合气象信息综合分析处理系统（简称Micaps）、卫星和加密雨量等观测资料，对该层状云的微物理特征及人工增雨作业条件进行了综合分析。结果表明，此次过程为典型降水性层状云，作业层中小云粒子平均浓度为147个／cm3，最大浓度为737个／cm’，平均直径4．29μm。云中含水量平均值为0．03g·m-3，最大值为0．51g·m-3，冰晶谱浓度最大值为1．12×10-3个／（cm2·μm1），适合播撒作业。作业影响区和对比区雨量变化表明，作业后3～4h影响区雨量增加最为显著，为对比区雨量的1～3倍，可以认为作业有一定效果。此外，作业区和对比区的雨量比值和雷达反射率相关性远高于云黑体亮温。

河北大茂山碘化银地面发生器增雪作业影响分析

利用常规气象资料、MICAPS资料和NECP/NCAR再分析资料,结合高斯模拟,分析了2012年11月10日唐县大茂山地基碘化银发生器增雪作业的作业条件。结果发现,此次天气背景为自西南向东北移动的冷涡云系,根据帕斯奎尔(Pasquill)稳定度分类法得出作业时间段大气处于中性层结状态;高斯模式模拟得出,有效的AgI浓度向上扩散范围高达3.0 km;作业点作业时段上空至3.2 km均处于上升气流区,计算出作业点发生器出口温度1.0℃。因冬季人工观测云底高度多为2.5~3.0 km,综合分析认为,该作业点的选址是合适的,此次作业条件较好,可以将催化剂输送到云中,起到催化作用。

2009年夏季黄山云雾水化学特征及来源分析

利用09年夏季在黄山光明顶气象站采集的25个云雾水样本及气象站常规资料,分析了云雾过程雾水的化学特征、污染来源与微物理特性.结果表明,观测期间云雾水呈弱酸性,平均值pH值为6.4,主要的离子浓度由大到小排列为:SO42->NH4+>Ca2+>NO3->Na+>Cl-,表明二次污染物对黄山云雾水的贡献较大.统计分析显示,各云雾过程中雾水组分变化,主要缘于不同云雾过程中污染源与海洋源的贡献率不同.结合后向轨迹进一步分析显示,影响气团主要来源于海洋和周边地区,不同气团影响下雾水离子组分及云雾微物理特征差别明显.

黄山地区气溶胶吸湿增长特性数值模拟研究

应用多种化学组分气溶胶的绝热气块分档模式,对2008年春季黄山地区气溶胶吸湿增长特性进行了模拟分析。结果表明:黄山地区气溶胶吸湿增长因子f的大小与粒子半径、相对湿度、粒子化学组分、上升速度及上升高度密切相关,且小粒子吸湿增长比大粒子显著。吸湿增长因子与相对湿度呈正相关,相对湿度越接近粒子的临界饱和比,吸湿增长因子变化越显著。可溶性有机气溶胶,通过增加溶液中溶质的百分比来影响临界饱和比,使吸湿增长因子增大。若不考虑不可溶粒子的成核作用,会高估粒子的吸湿性。随着上升速度增大,吸湿增长因子降低,降低程度与粒子初始高度的相对湿度有关。上升高度通过改变气块相对湿度的变化来影响气溶胶吸湿增长因子。

基于航测数据的河北中南部雾霾天气气溶胶及云凝结核研究

2009年秋季利用夏延飞机观测平台对河北中南部雾霾天气条件下的气溶胶及云凝结核CCN进行观测,得到气溶胶、CCN数浓度及尺度的垂直廓线及粒子谱等特征,研究雾霾天大气气溶胶的分布、来源特征以及气溶胶与云凝结核的转化关系。研究发现:霾天气条件下边界层附近的气溶胶垂直分布特征有很大不同。边界层以上气溶胶浓度随高度递减,数浓度量级约101~102个·cm^(-3);边界层附近和近地面气溶胶浓度有峰值出现,近地面数浓度量级达103个·cm^(-3)。气溶胶粒子平均直径范围为0.16~0.18μm。600 m、1 000~2 000 m之间的气溶胶平均粒子谱大体呈单峰分布;3 000~4 000 m、6 000~6 900 m之间的粒子谱呈双峰分布。受气溶胶来源及特性差异的影响,在0.3%过饱和度下,3 000 m以下的气溶胶活化为CCN的比例不到20%,3 000 m以上活化比例高达50%。Hysplit后向轨迹模拟的气团移动轨迹显示,6 000 m以上的大气高层受我国西北地区远距离输送作用影响,沙尘粒子吸湿活化为CCN。低层气溶胶主要受下垫面及近地面污染排放影响,气溶胶尺度相对较小,气溶胶转化为CCN的比例低于高层。CCN浓度随过饱和度的增加呈增大趋势。利用多项式对气溶胶浓度和CCN浓度进行拟合,拟合结果与实测谱吻合较好。

一次冷锋降水云系结构和人工增雨条件模拟分析

利用中尺度模式ARPS对2013年10月13—14日华北南部到河南一次冷锋降水过程的数值模拟结果和卫星、雷达、飞机等观测资料,分析了冷锋云系不同部位宏微观结构和多种增雨潜力要素分布特征,初步探讨了冷锋云系增雨潜力区判别方法及分布特征。结果表明:此次降水过程冷锋云系结构具有不均匀性,云中含水量及其变化梯度自云系前部到后部逐步减小。冷锋云系不同位置垂直结构特征不同,云系前部自云底到云顶为整层上升气流区,云中存在典型的"催化-供给"结构,动力辐合和水汽条件较好,对应区域地面出现较大降水。云系后部上升气流区集中在中高层,4.0 km以下为下沉气流,云中冰相粒子丰富,但中低层液态水含量少,"催化-供给"结构不明显,动力辐合和低空水汽条件差,对应区域地面降水微弱或不产生降水。利用模式模拟结果逐步判别云系增雨潜力条件,结果显示:增雨潜力区主要位于冷锋云系前部、地面冷锋与700 hPa切变线之间约150 km宽的狭长带状区域,云体是具有"催化-供给"结构的冷暖混合云,可催化层高度为3.5—7.0 km。

联合遥感技术对X波段雷达反射率的衰减订正

由于在使用X波段雷达时,必须要对雷达反射率进行衰减订正,本文发展了X波段雷达和微波辐射计联合遥感技术对雷达反射率进行衰减订正的方法。并选用两个不同降水系统个例(积层混合云降水和层状云降水),分析了联合遥感方法的订正效果,结果表明,联合遥感方法可对雷达反射率进行有效的衰减订正,订正后雷达回波的空间结构、回波强度和路径分布较为合理,订正后雷达反射率因子平均值在两个个例中分别增加1.71 dBZ和0.84 dBZ,略小于双偏振方法订正后的结果。

一次冷锋云系的宏微观物理特征分析

利用常规气象资料、自动站资料、卫星云图、CINRAD-SA多普勒天气雷达资料以及NCEP再分析资料,结合飞行探测数据,对影响2011年4月17日河北抚宁县森林大火的一次冷锋云系进行分析.结果表明:1)宏观分析,过程降水的水汽仅来自冷锋自身所携带的微弱水汽,水汽辐合值较小,不利降水;2)微观分析,冷锋层状云系在水平和垂直方向上存在较薄的过冷水云区,小粒子数浓度大于20cm-3的云区占一定比例.飞机催化作业后,雷达回波强度增强,CAS(云气溶胶粒子探头)探测的小粒子数浓度、云含水量及粒子平均直径均有明显变化,说明该次冷锋云系有一定的增雨潜力.

AERMOD模型气象预处理对地面风场影响

气象资料的收集统计处理及分析是环评中不可缺少的部分,以秦皇岛市气象站2012年地面常规观测气象数据为例,用EIAproA和AermodSystem两款软件分别进行预处理和统计,并对统计结果与气象规范统计进行比较,分析预处理模块对气象风场的影响。

夏季黄山不同高度大气气溶胶水溶性离子特征分析

2011年夏季在黄山3个不同高度上设观测点,利用Andersen分级采样器同步采集大气气溶胶,样品用离子色谱仪(Metrohm IC)进行分析.结果表明,山底、山腰和山顶的平均总离子浓度分别为13.32、10.94和9.97μg.m-3,大气气溶胶无机离子成分随高度增加呈递减趋势;黄山大气气溶胶中主要离子质量浓度依次为SO24->NH4+>Ca2+>NO3-;NH4+、SO24-分别为最主要的阳离子和阴离子,浓度随高度增加而递减最为显著,两种离子浓度和在3个采样点中均占PM2.1离子质量浓度的75%以上;粗粒子中最主要的阳离子与阴离子则为Ca2+和NO3-.PM10与PM2.1中阴阳离子线性回归线斜率近似为1,表明黄山大气气溶胶酸碱平衡.相关性分析表明,NH4+与SO24-的相关性高达0.98,这两种离子主要结合成(NH4)2SO4和少量的NH4HSO4存在于颗粒物中.黄山地区气溶胶在一定程度上受到周边地区人为源的影响.后向轨迹模拟显示,黄山夏季气团主要来源于南方沿海、东海、黄海及北方地区.由于途径重污染排放区,北方气团细粒子离子浓度较高,K+离子浓度近为西南气团的数倍.

2022年北京冬奥会山地气象观测系统建设与应用

为满足2022年北京冬奥会高山滑雪等山地赛事对气象观测高时空精度和高稳定性的要求,北京市气象局组织建立了覆盖延庆赛区的三维、秒级、多要素、靶向协同冬奥气象观测系统,开展了适应山地赛场条件的观测设备技术改造,制定了冬奥气象数据格式规范、质量控制流程和应急备份措施,开发了赛事专用天气实况产品等一系列山地气象观测系统建设和应用技术研发工作,有效支撑了冬奥气象保障圆满成功,也为山地赛事气象观测业务技术提供了经验。