中南半岛及南海海域烟雾混合层积云的微观特性研究

中南半岛地区生物物质燃烧活动使其成为东南亚烟雾气溶胶的高值区,排放的烟雾可以传播到南海海域,影响当地层积云的微观特性和降水活动,进而对气候产生影响。本文利用2007—2019年CALIPSO和CloudSat卫星数据筛选了190个烟雾气溶胶与层积云混合的个例,其中中南半岛等陆地上空(代表陆地)的烟雾混合层积云为88个,南海海域(代表海洋)的烟雾混合层积云为102个。基于个例的研究发现:相对于海洋上的烟雾混合层积云,陆地上的烟雾混合层积云中云的液态粒子数浓度(Number concentration of liquid water drops,LNC)、液态粒子有效半径(Geometric mean radius of liquid water drops,LER)和液态水含量(Liquid water content,LWC)的值都更高。与清洁层积云相比,烟雾气溶胶主要通过半直接效应影响海洋上的层积云,而主要作为云凝结核(Cloud condensation nuclei,CCN)通过间接效应影响陆地上的层积云。当气溶胶光学厚度(Aerosol optical depth,AOD)≤0.6时,海洋上烟雾混合层积云内Twomey效应发挥主导作用,而陆地上烟雾混合层积云内反Twomey效应发挥主导作用;当AOD处于0.6~1.2时,烟雾混合层积云的半直接效应发挥主导作用。本文的研究对中南半岛和南海海域的气溶胶与云的相互作用机制有重要参考意义,并为改进模式结果提供理论支持。

2017年夏季六盘山地区一次强对流天气过程云降水宏微观特征分析

利用常规气象观测资料、Grapes_CAMS模式产品以及卫星雷达遥感资料,对2017年8月11日宁夏六盘山地区强对流天气过程成因、云降水宏微观特征进行综合分析,结果表明:此次局地小尺度强对流天气过程出现在高纬“两槽一脊”环流背景下,主要影响系统为蒙古冷涡、低层切变线、地面风场辐合线;云反演产品与降水云团的发展演变一致性较好,短时强降水初期云顶高度在5-7 km之间,云顶温度低于-30℃,过冷层厚度在4 km左右,黑体亮温低于-30℃;雷达回波表现为典型的强对流回波特征,强对流天气期间各地组合反射率均>50 dBz,最强达61 dBz,回波顶高普遍在8 km左右,强对流鼎盛时期45 dBz以上的强回波高度达到7 km左右,4 km高度附近有55 dBz以上的强回波中心。当雷达回波朝六盘山山体移动时,回波有明显的加强趋势;Grapes_CAMS模式较好地模拟了此次强对流过程,模式产品显示此次降水云系为冷暖混合云,0℃-(-5)℃层之间有一定的过冷水存在,在-5℃-(-20)℃之间,冰晶数浓度1个/L,含量较少。

广西春季降水的云物理特征数值预报个例研究

利用国家气象中心研制的中尺度云系模式,模拟研究了广西地区的一次春季云降水天气过程。结果表明,该模式系统对这次云降水系统有较好的预报能力,预报的云降水系统的宏微观结构特征合理。研究显示,冰晶主要处于上层,雪晶主要处于中层,霰主要处于中下层,云水主要处于中下层,雨水主要处于下层;云中强对流区对应地面强降水区;广西春季典型云降水系统中有过冷水,以过冷云水滴为主,有少量的过冷雨水滴,过冷水区冰晶含量稀少,具备人工增雨潜力。云系模式预报的云顶温度与FY-2C卫星反演的云顶温度除了最小值位置略有差别外,最小值基本一致,该云系模式的云产品对人工增雨作业具有一定的指导作用。

张家口2019年11月29日降雪天气的毫米波雷达和飞机观测分析

结合毫米波云雷达数据和飞机观测数据,分析研究了2019年11月29—30日降雪云系的宏微观特征。此次降雪从29日14时持续至30日01时,受水汽输送影响,降雪量呈现增多—减少—再增多的趋势。云系的厚度变化明显,毫米波云雷达最大回波为25 dBz,地面小时降雪量大于1 mm的时刻与云雷达强回波(10~15 dBz)和大值谱宽带出现的时间有较好的对应关系。云内冰晶转化和上升气流存在的高度在4 km以上,云雷达正的径向速度主要在降雪的前中期。飞机观测发现云内以冰晶为主,存在霰粒子和聚合体。冰晶在下落过程中,通过碰并、碰连和凇附等微物理过程增长,同时云雷达的径向速度和谱宽有所增加。飞机探测到大于500μm的冰晶时,云雷达回波强度大于0 dBz。在4400~4700 m,云雷达速度谱宽急剧变化。研究结果为进一步分析张家口地区冬季降雪云系的宏微观结构和增雪潜力提供了理论参考。

内蒙古中部地区一次飞机增雨个例的综合分析

目前,我国多个地区已广泛开展人工增雨(雪)作业业务,随着人工影响天气作业要求的提升,对于作业云系的精细化预报要求也不断提高。文章利用机载大气探测系统、全固态Ka波段测云仪、地基多通道微波辐射计、多普勒雷达和气象卫星等新型探测设备,并结合模式预报场结果,对2020年4月18日华北地区北部典型层状云降水过程进行全过程分析,多角度研究了该降水云宏、微观特征和时空变化情况。结果表明:在降水发生前48 h,可通过天气形势场和天气预报模式结果初步判断降水发生时段和云场整体情况,在降水发生前3 h的临近监测预警中,可通过卫星云图、实时雷达回波图、全固态Ka波段测云仪等仪器实时监测云系移向和移速并精准预报人工增雨作业区条件,进而根据实况条件设计飞行航线,作业后详细分析云中微物理条件,将云场的精细化预报贯穿人工增雨作业始终。