混合标气标校温室气体数据的计算方法与实现

针对CO_(2)、CH_(4)等痕量级温室气体数据质量控制、标校订正、分析应用等需求,利用Java语言对温室气体数据混合标气标校法进行编译,可方便、快捷地实现多年分钟级温室气体原始数据的标校,为排查观测系统故障提供更多途径,一定程度提升了珠海温室气体监测站关于数据标校、应用的自主性。基于珠海市温室气体监测站网使用的PICARRO G2301 CO_(2)/CH_(4)/H_(2)O质量浓度在线分析仪,对混合标气标校法进行阐述,通过实例介绍CO_(2)、CH_(4)原始数据从文件解析、质量控制到标校订正的具体步骤和计算方法。

基于IMERG卫星遥感数据的华南地区近20年汛期强降雨气候特征分析

利用20年(2001—2020年)多卫星联合反演的IMERG降水资料,分析华南地区强降雨区域气候差异,对比了南海夏季风爆发前的前汛期、夏季风爆发时期和后汛期三个阶段强降雨的时空分布特征和极端强降雨的日变化。结果表明:(1)华南地区多雨中心由不同时期的天气系统造成,前后汛期占全年雨量比值呈反相分布,两广沿岸暴雨占比明显高于其他区域,强降雨是华南地区多雨中心雨量的主要贡献。(2)广东近海强降雨有6月和8月双峰现象,海南强降雨单峰值在10月,两广其他区域的6月单峰态势与南海夏季风爆发密不可分。偏强夏季风在夏季风爆发时期只对两广沿岸区(北部湾)、区(阳江附近)和区(珠江三角洲)强降雨起到增幅作用,而在后汛期有利于整个两广沿岸和海南强降雨增多。6月上旬广东沿岸区和区(汕尾及其以东)是西南夏季风导致暖区暴雨的高频时期和多发地带。(3)海南强降雨在华南地区属极端性最高,并以午后时段极端强降雨为主,广东次之,广西最低。极端强降雨日变化又以两广沿岸晨雨特点最为突出,尤其凌晨至上午(5—11时)为区和区高发时段;广东内陆仅在夏季风爆发时期存在傍晚高峰时段。

一次由海风锋激发的下击暴流天气过程分析

利用珠海市地面自动站观测资料、MICAPS资料和横琴X波段双偏振相控阵雷达资料,对珠海市一次由海风锋激发的下击暴流天气过程进行分析,结果表明:(1)该次下击暴流过程发生前,大气层结呈现“上干下湿”结构,温度垂直递减率大,CAPE大,环境条件有利于雷雨大风天气发生;(2)该次伴随下击暴流的强对流系统主要由珠海东部沿岸形成的海风锋触发,并伴有中气旋出现;(3)下击暴流发生前,处于低层反射率大值期,X波段相控雷达可以清晰观测到强反射率因子下降、中层径向速度辐合、近地面气流辐散等现象。

一次华南超级单体风暴的S波段偏振雷达观测分析

利用珠海与澳门共建的中国首部S波段业务双偏振雷达探测资料、风廓线资料和地面加密观测资料,对2015年4月20日发生在珠海附近的一次典型华南春季冷锋触发的超级单体风暴的偏振观测特征进行了分析。天气分析表明,风暴发生于地面冷锋和低空切变线附近,中等对流不稳定(对流有效位能为1300 J/kg)和较强风垂直切变(0—6 km风矢量差为20 m/s)环境中。环境总理查逊数为18,与中纬度典型超级单体的生成环境接近,风暴相对螺旋度为2.9 s^(-1)。偏振观测分析表明,大雹粒子的翻滚使冰雹区具有水平反射率因子高(>50 dBz)、差分反射率低(-1—0.5 dB)的特点;雨和冰相粒子的混合导致了相关系数的下降(小于0.9);比差分相位观测对冰雹并不敏感(比差分相位与水平反射率因子的线性拟合率仅为0.05)。在混合相粒子和液相粒子的共同作用下,融化层附近存在差分反射率增大、相关系数减小的现象。风暴侧前方下沉气流偏东侧边界(水平反射率因子梯度高值区)存在一条"差分反射率弧"(差分反射率高值区),主要由大雨滴构成,粒子分选机制合理解释了其形成原因。同时,相对较大的环境风使差分反射率弧更加远离(相对北美观测事实)风暴主体。风暴水平反射率因子中心附近存在"差分反射率柱",与大雨滴被上升气流(连续分布的正径向风)带入高层冻结且失去取向稳定而导致差分反射率值迅速减小有关。

2013年5月21日广东沿海一次飑线过程的综合分析

2013年5月21日,一次飑线过程影响阳江至汕尾沿海。综合利用常规资料、加密地面自动站资料、多普勒雷达资料以及风廓线仪资料,从天气形势、层结条件和飑线风场结构等多个角度分析飑线及其地面大风的成因,同时分析了珠海地形对飑线发展的影响。结果表明,该次飑线发生在中低纬短波槽前的西南季风中。低层西南急流增温增湿作用使不稳定层结增大是飑线发生发展的主要原因。飑线伴随的地面大风主要由强烈的后侧入流急流引发,地面冷池密度流也是原因之一。同时发现在飑线和对应的地面冷池移动过程中,地形差异可通过冷池的流向对飑线发展起作用。

使用气象目标物验证珠海-澳门双偏振雷达的差分反射率标定

为了寻求适合珠海-澳门双偏振雷达的差分反射率标定方法,提升其探测的准确性和稳定性,对珠澳雷达的太阳法和垂直指向法的标定结果进行了分析对比。对比表明两个标定方法确定的系统偏差之间存在较大的差异。为了确定真实的系统偏差,基于业务运行的体积扫描数据,在初始差分相移订正的基础上,用差分相移、反射率、信噪比和相关系数作为筛选条件,筛选了适合作为标定参照物的小雨和干雪,对珠澳雷达的标定结果进行了验证并分析了标定误差的成因。结果表明以小雨和干雪作为目标物得到的差分反射率系统偏差和太阳扫描法得到的结果非常一致,且在超过两个月时间内表现较为稳定,可以用于对雷达系统的差分反射率偏差进行长期的在线监控。垂直指向法标定的结果存在明显偏差。与英国Thurnham C波段雷达以及南京大学C波段雷达的垂直入射标定数据的横向对比和分析表明,珠澳雷达的垂直指向法标定受到位于天线罩顶部的航空障碍灯和维护窗的影响,使得标定结果出现偏差。

“韦森特”台风的路径和强度分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、风廓线雷达资料和珠海市地面自动气象站资料,对1208号台风"韦森特"的路径和强度进行分析,发现"韦森特"具有长时间持续、徘徊少动和短时间内强度迅速加大的特点,为近年来登陆广东台风所罕见。从环流形势、物理量场等因素对产生的可能原因进行研究,结果表明:500 hPa大气环流的"鞍型场"和850 hPa台风强风区轴线不明显等是"韦森特"原地徘徊少动的原因;"韦森特"强度的迅速加大与大气环流、水汽输送、潜热通量和高低层垂直风切变及涡散度场等要素关系密切。此外,在风廓线雷达资料上还发现风羽图大风区下沉现象对台风转向具有一定的指示作用。

基于珠澳双偏振雷达的初闪特征分析

利用2019年4—9月的闪电定位资料、珠澳双偏振雷达数据资料和TITAN的风暴追踪资料,分析了珠澳双偏振雷达150 km范围内初闪的闪电特征和初闪云团的风暴参数特征。结果表明:(1)初闪多为负闪,且负闪的闪电强度明显大于正闪;(2)海洋初闪多于陆地,其闪电强度、初闪云团的面积也均大于陆地初闪;(3)初闪云团的VIL值集中在8~15 kg/m;、Top值集中在6~9 km、-10℃层反射率集中在30~41 dBz、0℃层雪粒子和霰粒子面积占比大部分都在95%以上、约70%的初闪云团中有ZDR柱存在;(4)海洋初闪云团较陆地的VIL值略小,Top值和各高度层的反射率值更大,但雪粒子和霰粒子的百分比和ZDR柱厚度陆地和海洋差异不大。

基于SRTM数据的广东新一代天气雷达覆盖研究

本文利用SRTM3高分辨率的数字高程模型(DEM)对广东省已建成的12部新一代天气雷达分别进行地形阻挡分析。结果表明,在低仰角(0.5°)的观测结果中,韶关、连州以及肇庆雷达受地形阻挡较严重,深圳、阳江、梅州和汕尾的雷达也有大面积阻挡区域,其余雷达的覆盖效果均很好。随着扫描仰角的抬高,地形对雷达波束的阻挡有所减弱。从第4个仰角(3.4°)开始,所有雷达均无地形阻挡。在海拔5 km范围内12部雷达可以完全覆盖广东全省,大部分地区至少有4部雷达重叠。离地3 km和海拔3 km的雷达覆盖情况均显示,除广东省北部和西北部极少部分地区没有雷达覆盖外,大部分地区均有2部以上雷达覆盖,珠江三角洲入海口一带甚至有4~6部雷达重叠。在离地2 km范围内,广东省雷达组网能够有效覆盖广东省大部分区域。在离地1 km范围内,广东省北部和西北部雷达覆盖效果不太理想,存在较大的空白区。在离地高度2 km和海拔高度3 km以上,雷达组网基本可以覆盖广东全境,因此可以认为广东省雷达的总体布局较好。