机载微波辐射计测云中液态含水量

文中介绍了 2 0 0 1～ 2 0 0 2年 4～ 7月吉林省人工增雨期间 ,在中国首次进行的机载对空微波辐射计外场飞行观测试验。观测结果表明 ,仪器可以灵敏地探测出层状云中垂直路径积分云液态水和过冷水含量及其变化 ,揭示了在层状云中嵌入的对流区中有丰富的垂直积分过冷水含量 ,量级可达 10 3 g/m2 。与地面雷达PPI回波强度呈正相关。本文还根据飞机上升 (或下降 )过程的探测数据 ,给出了水平均匀的层状云液态含水量的垂直廓线的实例 ,并进一步讨论了这种方法的应用前景。

双线偏振多普勒天气雷达遥测降水强度和液态含水量的方法和精度研究

利用雨滴谱的Γ分布和散射计算模式,研究了C波段双线偏振多普勒天气雷达遥测降水强度、液态含水量和识别降水粒子相态的方法,给出了利用反射率因子ZH、差分反射率因子ZDR、差传播相移KDP反演降水强度和液态含水量的三种公式以及这三个物理量的关系公式,并从雨滴谱的变化和雷达测量误差两方面比较了几种方法的测雨精度。结果表明:雨滴谱在很大范围变化时,利用ZDR和KDP可以很好地反演出降水强度和液态含水量,它受滴谱分布的影响不大,它的探测精度优于（ZH,ZDR）方法。单参数KDP方法优于传统的Z-R关系方法。同时给出的ZH与ZDR和KDP关系公式也基本不受雨滴谱变化的影响,它可以用于降水粒子相态的识别。双参数方法的测量误差主要来源于雷达测量ZDR和KDP的误差,特别是KDP的误差,改善KDP的测量误差是发挥双线偏振多普勒雷达探测降水强度或液态含水量潜力的关键。

一次强降雹过程中垂直累积液态含水量的特征分析

利用探空资料对垂直累积液态含水量(VIL)进行了分层,并分别计算出0℃层上、下两层的VIL值以及这两层的比值。再利用VIL、分层VIL以及VIL比值分析了2006年7月24日发生在山西阳泉的一次冰雹过程,发现在冰雹发生前后VIL、分层VIL以及VIL比值有明显的规律可循,这对冰雹天气的短时临近预报以及对冰暴灾害的防御有重要指导意义。

青藏高原东北侧雹云单体最大垂直累积液态含水量的演变特征及其在降雹定时判断中的应用

以3D-Barnes方案插值的新一代天气雷达反射率因子等高平面资料,用垂直累积液态含水量(Vertically Integrated Liquid WaterContent,简称:VIL)的理论模式计算雹云单体在演变过程中的VIL、用MAX函数逐个提取最大VIL(简称;VIL-max),采用统计和分段函数处理技术,对2004—2005年5—8月青藏高原东北侧的16个雹云单体的VILmax的演变特征及其与地面降雹的时间关系进行详细分析。结果表明,(1)雹云单体出现降雹时所需的VILmax存在明显的时空差异,但同一雹云单体在演变过程中其VILmax均存在"爆发式增长"和"爆发式降低"现象;(2)雹云单体在首次降雹前4个资料时间间隔(22min)内其VILmax将出现2次"爆发式增长"现象,出现第1次"爆发式增长"现象时地面不会降雹,维持1—2个资料时间间隔(5—11min)后出现第2次"爆发式增长"现象时地面开始降雹;同一雹云单体再次降雹时没有第1次"爆发式增长"现象,出现"爆发式降低"现象时地面降雹停止;(3)通过个例总结并定义的雹云单体最大垂直累积液态含水量变化率(简称:GVILmax)的"正(负)峰"现象与VILmax的"爆发式增长(降低)"现象所对应的时间完全吻合,且利用GVILmax"正(负)峰"现象识别雹云单体"爆发式增长(降低)"现象具有明显的指示意义;根据雹云单体GVILmax"正(负)峰"现象与地面降雹的时间关系建立的经验公式计算降雹的时间误差在1个资料时间间隔(5—6min)内。

关于液态粉煤灰最佳含水量的研究

采用液态粉煤灰作为路基填筑材料，与其他细颗粒土相比具有质量轻、强度高、工期短等优点．粉煤灰工程性质与含水量关系密切，结合液态粉煤灰材料性能验证试验，分析了含水量的变化对液态粉煤灰混合料的和易性、干缩性以及抗压强度的影响．通过对试验数据的总结、分析，得出液态粉煤灰各项性能参数达到最佳的含水量区间为70％～75％．

一次高压型海雾中的液态含水量演变特征

2008年3月16—17日在粤西电白出现了一次在高压天气系统控制下的海雾过程。利用这次海雾的综合观测数据,分析了这一高压型海雾的液态含水量演变特征,讨论了液态含水量与雾滴平均直径和数密度以及气温、风速、湍流交换等的关系。结果显示:(1)海雾有发展-消散-再发展的准周期性变化特征;(2)海雾过程中的雾滴数有显著的变化,而雾滴平均直径的变化较小;雾滴数变化对海雾的发展、消散起主要作用;(3)在海雾生成和发展阶段,空气的冷却机制起主要作用;而在海雾的维持阶段冷却机制的作用并不明显;(4)在雾的生成阶段,弱湍流交换有利于雾的生成;而在雾的发展和维持阶段,湍流交换减弱,液态水增长,反之液态水减少。湍流交换的强、弱与海雾发展-消散-再发展的周期性变化有密切关系。

用雷达垂直累积液态含水量资料预测冰雹

通过对雷达垂直累积液态含水量资料进行总结、分析 ,阐述了垂直累积液态含水量的大小和面积与对流性天气的关系。并且利用多元回归的方法 。

分层垂直累积液态含水量的算法及其在人工影响天气中的应用

应用VIL产品的生成原理,变换VIL产品的理论表达式为实测体扫回波强度不同仰角之间高度层的计算公式,利用与雷达资料时间对应的当天的探空资料,取得当天0℃层的高度,并以0℃层高度为界,将垂直累积液态含水量分为上下两部分,分别计算每一个底面积的垂直柱体中的垂直累积液态含水量以及分层的垂直累积液态含水量,从而得到整个探测区域的VIL分布.通过雷达组网,得到全省的上层VIL的分布,结合雷达资料分析出的回波的移向和移速,科学的选择飞机增雨的作业区域以及作业的时间,从而得到更好的飞机人工增雨效果.利用分层垂直累计液态含水量及其0℃上下层比值,更好的指挥地面高炮火箭人工增雨和消雹作业.

较强降水过程云内液态含水量的分布特征初析

本文应用我台７１３雷达数字化处理系统，对１９９３年几次较强降水过程的云中液态含量水的分布特征作了初步分析．结果表明，液态水含量的多少对降雨强度有一定的但非决定性的作用；就较强降水过程而言．云中液态含量水随着季节的不同、影响系统的差异，而有不同的分布特征。

利用云中液态含水量做大雨以上降水短时预报的探索

利用南宁７１３雷达数字化处理系统的云中液态含水量功能做大雨以上的降水预报，通过对１９９２～１９９４年间几次较强降水过程的分析，表明这是一种可行的预报手段。

基于微波辐射计分析低能见度的液态含水量特征

利用广州国家基本气象站2013年11月~2014年4月的能见度(Vis)、相对湿度(RH)、微波辐射计液态含水量(LPR)小时资料和云资料,分析了广州地区能见度的时间变化,以及低能见度时液态含水量变化特征.结果表明广州地区Vis<10km的出现频率为66.37%;Vis?1km只在RH?95%情况下出现,1km<Vis?2km只在RH>90%出现,Vis>5km在RH>95%区间出现频率为0,Vis>15km在RH>90%的出现频率为0;低能见度事件出现的频率高低顺序依次为早>晚>中,与相应时段低空LPR的平均值高低一致,说明低能见度事件与低空大气中高液态含水量存在一定的正相关;当Vis<10km时,大气液态水含量都处于较高的水平,在3000m以下存在一个大于0.02g/m^3的高含水量层,液态含水量出现最大值的高度在1550m左右;当Vis?10km时,大气液态含水量都处于较低的水平,液态含水量出现最大值的高度大约在2000m,未出现有大于0.02g/m^3的情况;广州地面低能见度过程不是低云(或低云接地为雾)过程导致的概率基本在50%以上,Vis?1km情况下LPR值基本为0(微波辐射计没有监测到液态水),但由于RH>95%接近饱和且出现高浓度的颗粒物,说明广州地区低能见度(Vis?1km)应为雾霾混合情景.表明只有联合利用微波辐射计的液态含水量、相对湿度与颗粒物浓度等要素变化特征的综合分析才能为雾、雾霾混合与霾现象分辨提供一定的参考.

利用机载探测设备研究云中零度层附近云雷达反射率与液态含水量的关系

利用机载Ka波段云雷达(an airborne Ka-band Precipitation cloud Radar,KPR)与DMT(Droplet Measurement Technologies)粒子测量系统对山东一次积层混合云进行同步穿云观测。对获取的KPR资料进行飞行轨迹误差订正和数据插值处理,与DMT粒子测量系统计算的云中的液态含水量进行相关性研究。从试验飞行云层中选取了两段云区,共划分成9个时段(累计飞行18 min)展开讨论,其中有3个时段相关性比较好,相关系数超过0.7,并且利用相关系数最大的时段拟合出KPR反射率与云中液态含水量之间的关系式。针对每个时段的粒子特征参数、云滴谱型、冰晶谱型及典型粒子图像展开详细分析,结果表明,较强相关性时段内,大云滴浓度要高于小云滴,且观测粒子多为小于100μm的小粒子;较弱相关性时段,CIP(Cloud Imaging Probe)探头观测到的粒子多为针状或板状冰晶,尺度为毫米量级。

初夏西南低涡云系的液态含水量特征

本文根据 1981年至 1990年 5～ 6月的飞机物理探测资料 ,对西南低涡层状云系的液态含水量特征进行了分析 ,得到了一些初步结果。对四川省人工影响天气、大气探测和天气预报等工作有重要的参考价值。

一种测量液态含水量的新方法

1 引言目前,有两种较为流行的测量云和雾中液态含水量的方法。第一种方法使用热线探针,如Johnson-Williams探针(Gayett,1986),或King探针(King和Turvey,1986;Biter等,1987)。第二种方法使用粒子谱分析仪测量滴谱分布。

机载微波辐射计云中含水量的探测

通过对2003年4月18日在延安地区用单波长(0.95 cm)机载微波辐射计探测到的层状云云中液态水含量的分析,结果表明,层状云中的过冷水平均含量为0.0171 g.m-3。分析其变化,发现云中垂直向的液态水存在高值区,这一区有助于人工引晶催化增雨(雪)作业,有利于冰晶的增长,可提高人工催化作业的效果。与机载粒子测量系统(PMS)及地面711数字化雷达的探测结果进行比对,机载微波辐射计和PMS粒子测量系统的探测结果有较好的一致性;并且在垂直区域的探测上比PMS粒子测量系统更具有代表性;与711数字化雷达的探测结果也吻合。

机载热线含水量仪探测数据校验方法

机载含水量仪是目前云中液态水含量唯一的探测仪器,其准确性直接影响人工增雨作业条件判别。基于2015年和2017年四川盆地南部开展的10架次飞机云物理探测试验,考察机载热线含水量仪LWC-100探测数据发现存在异常极大值、负值数量多等问题。通过分析DMT(Droplet Measurement Technologies)公司云粒子探头(cloud droplet probe,CDP)、云粒子图像探头(cloud imaging probe,CIP)、降水粒子图像探头(precipitation imaging probe,PIP)数据,提出对入云前的干功率进行重新计算的3种方法:方法1以CDP探头的不同粒子尺度分档为标准,不低于某一档尺度的粒子数浓度大于0记为入云;方法2以CDP的数浓度大于10 cm^(-3)为入云判定条件;方法3以CDP,CIP,PIP 3种探头探测的粒子数浓度同时大于0记为入云。结果显示:3种方法均有效纠正液态水含量不为0的情况,负值数量也较探测数据明显减少。方法1以不小于5μm的粒子数浓度大于0记为入云,校验计算得到的液态水含量以负值数量和大小作为评价依据较方法2和方法3更优。

利用新一代天气雷达资料反演云体含水量

利用多普勒天气雷达探测的反射率因子Z与含水量M的Z-M经验关系式,反演云体含水量。计算域定为以雷达站为中心、水平边长为150 km的正方形格点域,垂直高度为30 km,分辨率是1 km×1 km×1 km。通过对2006年4月11日发生在湖南长沙的一次飑线过程的分析,利用反演软件计算该飑线云体的含水量分布,构建了CAPPI和VCS及整层VIL(垂直累积液态含水量)3种显示方式。反演结果与实测的雷达基本反射率产品、雷达CAPPI反射率产品、垂直积分液态含水量产品对比分析表明,反演的含水量分布及中心位置与雷达产品结果吻合,且利用Z-M经验关系式反演的含水量M反映了含水量的三维分布,较雷达VIL产品更能显示真实的含水量状况。

VIL产品在广西冰雹云识别和人工防雹中的应用

利用广西2009―2010年3―5月降雹样本资料和新一代天气雷达垂直累积液态含水量(VIL)产品,统计分析广西冰雹云VIL变化特征,结果显示:广西冰雹云的VIL整体呈现明显的阶段性变化特征,识别指标为VIL≥43kg/m2,降雹前VIL出现明显的跃增,一个体扫时间VIL跃增值≥5kg/m2。冰雹云VIL值越大则产生的降雹直径也可能越大,VIL产品在人工防雹作业冰雹云识别、作业时机、作业用弹量等方面均有较好的指导作用。

VIL和VIL密度在冰雹云判据中的应用

利用2002--2005年济南CINRAD／SA雷达资料，统计分析了基于网格的对流云的垂直累积液态含水量（VIL）分布特征，同时对VIL密度（VILD）及0℃层以上的VIL值（VILH）也进行了分析，结果表明，冰雹云和非降雹对流云的VIL、VILD和VILH值有明显差异。降雹单体特别是强降雹单体在成熟前期有明显的VIL跃增现象，强降雹单体的VIL跃增量达15．4kg·m^-2。冰雹云的最大VIL、VILD和VILH平均值比非降雹对流云的最大平均值分别高出20kg·m^-2、1．7g·m^-3。和16kg·m^-2。不同月份的VIL、VILD、VILH阈值对冰雹特别是大冰雹的识别具有很好的指示意义。基本上是在VIL达到最大值后开始降雹，5～7月3个月降雹单体的降雹时间分别滞后于VIL跃增后的体扫时间约4．8、11．4和12．3min。

垂直累积液态水含量应用拓展浅析

利用吉林省2003、2004年多普勒雷达资料,对层状云连续性降水和对流云降水整层垂直累积液态水含量(VerticallyIntegratedLiquidWater,简称VIL)及0℃层上、下层VIL的分布特点进行了分析,指出VIL可应用于人工增雨作业区域的选择、暴雨和强风暴的分析以及降水机制等研究。