过冷层状云AgI播云效应区的NOAA卫星反演分析与数值模拟

2000年3月14日14时15分至15时49分,在陕西省境内实施了1次AgI飞机人工增雨作业,15时35分NOAA-14卫星接收到播云后的云图资料显示:在云顶形成了1条长301 km、平均宽9 km、最大宽度14 km的云迹线．卫星资料分析表明播云云迹为冰晶化的云沟,云沟内暖外冷,有增温效应,是播云所致．通过催化剂输送扩散的数值模拟证实了每段云沟都与每段催化剂的输送扩散一一对应,是播云效应在云顶的直观反映,云沟区为播云效应区．虽然卫星能够提供小时尺度、百公里范围播云效应的状况,但只能给出云顶这一个剖面的状况,文中利用数值模拟再现了播云效应区的时空分布及演变,分析播云效应区特征．数值模拟显示:120 min内,播云效应区的面积、体积、宽度、厚度随时间为先增后减的单峰型,90 min达到极大,极大值分别为3639 km2,3413．4 km2,9．19 km,0．94 km,120 min内的平均值分别为2303 km2,1973．0 km3, 6．87 km,0．78 km;考虑到NOAA资料的局限性和云及其微物理过程的复杂性,真正的播云效应区的面体也许更大、宽度更宽、厚度更厚、存在时间更长．

4300万的“云效应”是如何形成的?

在'网上投票推荐全国创先争优优秀共产党员'活动中,广大党员、群众和网民积极响应,踊跃参与,总人数达4369.5万人,留言14.6万条,参与人数之多,在我国历次网上投票活动中前所未有。可以说,这次投票活动在广大党员群众和网民中形成了蔚为壮观、绚丽多彩的'云效应'。党的强大凝聚力是'云效应'形成的关键。中国共产党成立以来,一直把全心全意为人民服务作为一切行动的根本宗旨。

云辐射效应在华北持续性大雾维持和发展中的作用

观测研究发现华北地区的持续性大雾天气通常伴随高层云的存在,具有云-雾共存结构特征,为揭示云在持续性大雾维持和发展中的作用,利用中尺度数值模式WRF,结合华北雾霾观测试验期间的卫星、探空、地面观测、系留气艇、微波辐射计等观测资料,研究了2011年12月3—6日和2013年1月28—31日两次华北持续性大雾天气形成和发展演变过程。在模拟与观测对比检验研究的基础上,重点开展了云辐射效应在大雾维持和发展中作用的探讨。研究结果表明:两次大雾过程持续时间超过48 h,近地面具有偏南暖湿平流,在持续性大雾发展过程中,均出现了由单层雾发展为云-雾共存结构,一般是雾形成24 h以后有中高云移到雾层之上,云底高度在3 km以上,云厚超过3.5 km,云中以冰晶和雪晶为主。白天云-雾共存结构出现后,云-雾的反照率效应使地表接收的短波辐射减少71%—84%,地面增温效应显著减小,从而阻碍了大雾的消散过程,使大雾天气得以维持,同时由于云-雾产生的温室效应,湍流过程加强,使地面雾向上扩展,雾在稳定层内维持;夜晚云-雾共存时,由于云-雾温室效应使地表净长波辐射增大超过70 W/m2,导致地面长波辐射冷却过程减弱,并不利于雾的加强,但云对雾的增温效应有利于混合层内的湍流扩散过程,促使雾在更高的空间内得以维持。可见,在云-雾共存结构中,云辐射效应有利于低层大雾的长时间维持,对持续性大雾的形成和发展产生了重要作用。

河北地区低云、毛毛雨变化趋势及其气溶胶云物理效应的研究

利用1961—2000年期间河北地区的观测资料,分析了区域低云和毛毛雨的变化趋势。结果表明:低云频率趋于增加,毛毛雨日数趋于减少,特别是在环渤海湾地区和太行山东部平原地区这种变化趋势更为明显。其中渤海湾有关测站的毛毛雨幅度达1～4d,而对应的低云出现频率增加显著。渤海湾地区黄骅站的低云从128d增加到140d,乐亭站的低云从132d增加到159d。同时,利用有关研究结果结合最新观测资料,分析了1980—2000年渤海湾地区的气溶胶变化趋势,在此基础上分析了低云、毛毛雨与气溶胶变化的相互作用。结果表明:它们之间存在着比较好的相关性。最后,对低云、毛毛雨变化可能的气溶胶云物理效应进行了讨论。

GRAPES-Meso模式浅对流云辐射效应的改进试验

在万子为等(2015)对GRAPES-Meso模式浅对流参数化改进的基础上,进一步引入了浅对流云量诊断计算,并设计旨在完善浅对流云辐射效应的浅云云量和云中水凝物的补偿方案,以改进模式低层云量偏少和浅对流云辐射效应不足的问题。通过对数值试验结果的诊断和对比分析以及与观测的比较,重点考察了浅对流云量计算与浅对流激发的协调性、浅对流云对低云补偿后所产生的辐射效应以及对模式地面要素预报的影响等,验证了改进方案的合理性与有效性。结果表明:(1)浅对流云量诊断计算合理,其云覆盖区与浅对流激发区相吻合,引入浅对流云量的计算可减小模式云量的计算偏差、使其向观测结果靠近;(2)改进方案在浅对流发生区低层0.5—4 km高度范围内,对影响模式云辐射过程的浅云云量和云中水凝物形成有效补偿,最明显的浅云补偿在1—1.5 km高度处,浅对流活跃时期浅对流过程对浅云水凝物(云水和雨水之和)的补偿量可达20%—55%;(3)云光学厚度对浅云水凝物的补偿响应合理,即水凝物的补偿引起云光学厚度增大,两者的变化特征在时空分布上十分相似,且云光学厚度之变化受云水补偿的影响比受雨水补偿的影响更明显;(4)在白天时段,浅云补偿所产生的辐射效应使模式地表太阳总辐射有所下降,缩小了与观测的偏差,进而使地表温度和地面2 m气温模拟偏差减小。改进方案在缓解模式云量偏少、地表太阳总辐射偏强和地面2 m气温偏高等方面的作用,在批量试验中得到了验证。

云爆效应的毁伤效能研究

通过对云爆效应毁伤机理的研究,以及云爆弹与杀爆弹的静止对比试验,提出了常规弹药研制与改进的一种新思路,即在各弹药系统中添加一种云爆型弹头,提高弹药系统的综合作战能力,以达到高效毁伤的目的.试验结果表明:云爆弹的毁伤威力比杀爆弹有大幅度的提高.

春季地表云辐射效应与7月高原低涡之间的联系

高原低涡是青藏高原夏季重要的降水系统,其移出高原还可在下游地区产生灾害性天气,探究前期因子对盛夏高原低涡的影响,可为高原低涡产生的灾害性天气预报提供参考依据.基于CERES辐射产品,ERA-Interim再分析资料及高原低涡数据集,采用相关分析、SVD分析、合成分析等方法,对2001-2017年春季地表净云辐射效应和7月高原低涡之间的联系进行了探讨.结果表明:当印度半岛春季云辐射加热作用偏强、中国东部及西太平洋地区云辐射冷却作用表现为北弱南强时,7月高原低涡(特别是暖性高原低涡)频数偏多、强度偏强,并且更容易移出高原.春季印度半岛云辐射加热通过增加地表温度,减小大气稳定度,从而增加印度半岛中低层气旋性环流,利于孟加拉湾的水汽向高原输送,为高原低涡提供水汽条件;同时加强高空辐散,进而造成南亚高压增强东伸,与低层系统配合,为低涡的生成及发展提供动力条件.中国东部及西太平洋地区云辐射冷却北弱南强地分布增加了向北和向南的温度梯度,增强了低层辐合、高层辐散的形势,从而有利于西太平洋副热带高压的增强西伸,从而使得洋面上的水汽更容易向内陆输送,为高原低涡的发生发展提供水汽条件.根据SVD分析结果定义了3个云辐射效应指数,它们对7月高原低涡的特征具有一定的指示意义.不同云辐射效应指数与环流场之间的相关关系验证了春季印度半岛(中国东部及西太平洋地区)地表净云辐射效应主要通过影响后期高原南侧的水汽输送和高层南亚高压(西太副高)的强度,进而影响有利于后期7月高原低涡生成和发展的条件.

云辐射效应对一次高原低涡过程影响的数值模拟研究

利用NCEP-FNL再分析资料、FY-2G卫星相当黑体亮温TBB数据,通过WRF(V3.8.1)模式对2015年8月5—7日的一次高原低涡过程进行了4组模拟试验,研究了云辐射效应对高原低涡过程的影响。结果表明,云辐射效应主要通过改变云区的辐射分布影响大气稳定度,从而影响高原低涡的发展和结构。在低涡生成阶段,白天云辐射加热抑制低涡南侧的对流,从而有利于水汽和动量向低涡源地输送;夜间云顶长波冷却促进涡区的对流活动,有利于低涡的发展。低涡成熟阶段中,涡心及其周围区域夜间辐射冷却的水平和垂直分布利于涡心下沉、外围上升的垂直运动分布,并与云辐射效应构成正反馈过程,有利于涡眼结构的形成。在低涡快速东移阶段中,云辐射加热和冷却的昼夜变化调节着低涡的强度和东移速度,而当低涡东移出高原后,这种作用则变得不显著。

云层对卫星遥感大气CO的影响与修正方法研究

研究云层对卫星遥感大气CO精度的影响,并以SCIAMACHY观测为例,详细论述一种云层影响的修正方法。修正过程中,采用朗伯云模型,全面考虑云层覆盖率、云顶高度和地面反射率的影响。将云层影响修正前后的卫星CO反演结果与地基FTIR测量值进行对比,发现修正云层影响后,两者的测量相关性明显提高。实验结果表明,提出的云层影响修正方法可明显提高卫星遥感大气CO的精度。

考虑云层影响的大型光伏发电系统辐照强度计算模型

该文模拟云层遮阴导致大型光伏发电系统辐照强度空间分布不均的情形,在考虑太阳辐射随时间变化的同时重点分析了因云层移动导致的太阳辐射空间分布的随机性和不确定性。首先计算任意地点任意时刻的天文辐射强度,依次考虑大气层衰减、电站所在区域的云层的动态影响,计算到达水平地面的辐照强度,最终得到光伏组件倾斜面上的辐照强度。该模型考虑了地形地貌对日出日落时间的影响、云层分布特性及其和天气的相关性、不同类型的云层透光率、"云隙效应"、云层重叠及云层边缘效应,并能以较高时间分辨率进行仿真计算。由于综合考虑了辐照强度的确定性和随机性部分,该模型对研究光伏发电系统暂稳态分析、实时控制及并网光伏发电对电网的影响具有参考意义。

云爆弹杀伤效能研究

为了研究云爆弹对目标区域内目标的杀伤概率、估算云爆弹的杀伤范围和分析散布均方差对毁伤概率的影响,文中建立了云爆弹效能评估数学模型。通过结合模型针对某云爆弹的算例表明,目标瞄准点处杀伤概率最大,最大值约为7.8%;杀伤范围为:-300m≤X≤600m,-500m≤Z≤800m,研究表明该模型可以为云爆弹战场杀伤评估提供依据,散布均方差是影响云爆弹杀伤效能的主要因素。

AGCM中云的不均匀性作用的初步研究

利用ISCCP的云不均匀性资料,探讨了云不均匀性在AGCM中的作用,分别考查了不均匀云光学厚度的贡献、单次散射反照率和不对称因子的贡献,以及3个因子的总贡献。研究表明,考虑云不均匀性效应后,AGCM模拟的气候场有着较为明显的变化。由于不均匀云光学厚度对短波辐射场的贡献与不均匀云单次散射反照率和不对称因子这两个因子对短波辐射场的作用基本上是相反的,从而造成同时考虑3个因子作用时,云的不均匀性效应对辐射场的直接作用很小,但可通过云水场的改变来间接影响辐射场。研究清楚地显示了云-辐射相互作用的复杂性,云的全面正确处理对模式模拟能力的提高非常重要。

夏季白天中国中东部不同类型云分布特征及其对近地表气温的影响

本文利用2001~2017年ERA5再分析资料以及CERES卫星资料,探究夏季白天中国中东部不同类型云的云量及其光学厚度的时空变化特征,并利用一维辐射对流模式定量分析不同类型云对近地表气温的影响。观测结果表明:夏季白天中国中东部总云量及其光学厚度整体呈由南向北逐渐减小的分布特征,且中高云量占主导地位。总云量整体呈-0.3%a^-1显著减少趋势,其中低云的贡献(-0.27%a^-1)最大;总云光学厚度为0~0.1 a^-1增加趋势,其中低云光学厚度(0.06 a^-1)和中低云光学厚度(0.03 a^-1)呈增加趋势,而中高云光学厚度(-0.08 a^-1)和高云光学厚度(-0.03 a^-1)呈减少趋势。模式结果表明:四种不同类型云的温度效应(Cloud Effect Temperature,CET)均为负值,表现为降温效应。低云、中低云、中高云和高云的年均CET值分别为-2.9℃、-2.7℃、-2.2℃和-1.7℃。其中,低云在华北平原降温可达-5℃;中低云和中高云在四川盆地和云贵高原降温可达-7.8℃。不同类型云温度效应与近地表气温的年际变化具有较好的一致性,具体表现为:2004年前(后)近地表气温呈现下降(上升)趋势,不同类型云的CET在此期间呈下降(上升)趋势,表现为云的降温效应增强(减弱)与近地表气温下降(上升)相对应,体现了夏季白天中国中东部4种不同类型云温度效应与近地表气温都呈正相关关系。特别地,夏季白天中国中东部中高云量占主导地位,其CET与近地表气温的相关系数高达0.63。综上,夏季白天中国中东部不同类型云温度效应对近地表气温的影响不同,但均呈正相关关系。定量分析不同类型云对近地表气温的影响可以为定量研究云反馈对区域增暖的作用以及合理预估未来区域增暖情景提供必要的科学参考。

春季云属性的空间分布特征及其对北极海冰减退的影响

春季云属性的分布和变化对北极9月的海冰变化具有重要的预调节作用。但是,在北极及全球气候变暖加剧的背景下,春季云和9月海冰之间的关系及其在北极不同海域的特征需要进一步更新。本文基于ERA5云辐射、MODIS云量和云水路径以及美国国家冰雪中心的海冰密集度(sea ice concentration,SIC)数据,首先分析了2000—2017年北极地区春季云量、云水路径两种云宏观属性与云长波辐射效应、云短波辐射效应两种云辐射属性气候学尺度的空间分布特征,然后探讨了云宏观属性和辐射属性的相关关系,以及在不同感兴趣区(region of interest,ROI)内的海冰变化对云属性的响应特征。结果表明,在北极的春季,云量的分布随海冰密集度的升高而递减,云水路径的分布随纬度的升高而增大。云长波辐射效应的分布不连续,未见显著规律,在巴伦支海和东格陵兰海域及其以北的北冰洋海域(ROI2)以外的其他区域,云短波辐射效应差异较小。北极云量和云水路径与云长波辐射效应主要存在正相关关系,与云短波辐射效应存在负相关关系,但在相关性的强度和范围上云水路径均不如云量。在冰边缘区占比最高的拉普捷夫海和喀拉海域及其以北的北冰洋海域(ROI1)和波弗特、楚科奇、东西伯利亚海域及其以北的北冰洋海域(ROI4),春季云长波辐射效应倾向于增强9月海冰的融化,云短波辐射效应作用相反,这种响应的滞后时长约为4个月。在多元回归模型中,决定系数可用于表征自变量对因变量的解释程度,决定系数的结果表明,ROI1的云量变率占海冰退化成因的约18.53%,ROI4的云量和云水路径的重要性在海冰减退机制中没有得到体现。

云对青岛地区地面太阳辐射的调节作用

本文分析青岛地区云对地面太阳辐射的调节作用。结果表明:云通过两种相反的方式调节地面太阳辐射。云对地面太阳辐射的减弱作用在夏季最大,冬季最小;云的存在也会使地面太阳辐射增加49.67W/m2,秋季增加量最大,冬季最小;中、低云的增加效果明显。

云计算背景下的网络安全技术实现路径

本文将简单介绍云计算背景下的网络安全技术,并基于云计算网络雪崩效应防御技术,深入探讨云计算网络攻击防御系统的设计实现,希望研究内容能够给相关从业人员以启发。

IAP AGCM中短波辐射方案的改进研究II·短波辐射方案的改进

在Version 2的基础上,对短波辐射方案进行进一步的改进:引入了新增非灰体气体吸收效应、冰晶粒子形状效应和尺度效应以及云的不均匀性效应(称为Version 3)。数值模拟试验结果表明:Version 3能更好地模拟出全球冬、夏季的降水场、海平面气压场及地表气温场的主要分布特征,并且能相当准确地反映出这几个场的季节性变化特征。Version 3对这3个场的模拟能力明显优于原版本(Version 1)。此外,它对东亚地区的季风降雨具有很好的模拟能力,能较好地反映东亚区域降水的季节性变化。可见,Version 3为进一步研究云-辐射相互作用提供了很好的模式基础。本工作还清楚地表明,模式的进一步发展必须进行对相关物理过程中各个因子的更精确刻画,只有这样,模式才能得到更好的模拟能力。

台风“杜鹃”降水δ18O的云雨区效应初探

我国东南地区台风降水显著,但对这种强降水事件中的稳定同位素研究较少,限制了对短时间极端降水稳定同位素变化过程和影响因素的认识。论文根据2015年9月28日至29日第21号台风"杜鹃"两次登陆(台湾宜兰、福建莆田)前后台北、福州两地气象数据和降水稳定同位素数据,分析了此次台风的降水稳定同位素变化特征及影响因素。台风期间,两地降水δ^(18)O波动范围为-3.4‰～-15.0‰,变化幅度达11.6‰。台风前端和尾端两地降水同位素值相对偏正,平均值为-4‰～-6‰;而台风中端两地降水同位素值极其偏负,平均值分别为-12.4‰和-13.2‰。台风前端与尾端降水同位素值偏正,水汽受蒸发效应影响明显;而台风中端降水δ^(18)O值极端偏负主要受"云雨区效应"的影响,即云雨区气流急剧上升,水汽在过饱和环境中快速凝结降落,受动力分馏作用小,降水δ^(18)O极端偏负。结合降水δ^(18)O变化特征、过量氘及模拟水汽轨迹,得到台风"杜鹃"降水主要的水汽来源为西太平洋海域。

台风“玛莉亚”期间福州、将乐降水^(δ1)8O变化特征及影响因素

基于2018年第8号台风“玛莉亚”登陆前后福州、将乐两地小时分辨率的降水同位素数据,结合气象资料,分析了此次台风期间两地的降水^(δ)18O变化特征及影响因素。台风“玛莉亚”影响期间,福州降水^(δ)18O值变化范围为−2.72‰—−10.52‰,振幅达7.80‰,平均值为−8.42‰,呈现倒U型的三阶段变化特征,阶段1、3降水^(δ)18O值相对偏正,受蒸发效应影响显著;阶段2降水^(δ)18O值显著偏负,平均值为−8.95‰,远低于福州夏季多年降水^(δ)18O平均值−6.53‰。将乐降水^(δ)18O值变化范围为−1.70‰—−11.93‰,振幅为10.23‰,平均值为−10.06‰,呈现“厂”字型的两阶段变化特征,阶段1降水^(δ)18O值相对偏正,变化范围为−1.70‰—−7.54‰;阶段2降水^(δ)18O值显著偏负,平均值为−10.66‰。台风期间,两地阶段2的降水^(δ)18O值受“云雨区效应”的影响显著偏负。随着台风登陆并向内陆移动,受同位素瑞利分馏及地形的影响,内陆将乐^(δ)18O值进一步偏负。水汽输送通量分析表明,此次台风影响期间水汽主要来源于西北太平洋、印度洋和南海通道。

双台风“纳沙”“海棠”期间福州降水δ18O特征及影响因素

基于2017年第9号台风“纳沙”和第10号台风“海棠”登陆前后福州降水同位素数据,结合相关气象资料,分析了分别来源于西太平洋和中国南海的双台风期间福州降水中δ18O值的变化特征及影响因素。双台风期间,δ18O值变化范围为-2.6‰^-17.0‰,振幅达14.4‰。2个不同水汽来源的台风影响期间,福州降水δ18O的变化均呈现出3个阶段的变化特征,近似“几”字形。2个台风的前端和尾端降水δ18O值相对偏正,平均值为-6.9‰^-8.9‰,接近福州夏季降水δ18O平均值,受蒸发效应影响显著;而中端降水δ18O值极端偏负,平均值分别为-13.4‰和-12.4‰,远低于福州夏季降水δ18O平均值。研究发现,台风中端降水δ18O值的极端偏负与水汽来源、水汽通道及降水量的变化关系较小,主要受“云雨区效应”的影响。