降水云中液水含量的空基遥感

在建立不同降水云垂直结构模式的基础上 ,利用矢量微波辐射传输模式进行空基云雨遥感的数值试验。结果表明 :星载微波辐射计 6 9GHz通道对降水云的冰层很不敏感 ,而对降水云柱总液水含量 (LWC)非常敏感 ;辐射亮温 (Tb)随LWC呈单调变化关系 ;进一步考查这个频率下Tb 的两个极化分量差ΔTb( =Tbv -Tbh)和LWC的关系发现 ,不同云结构 (对流云和层状云 )对ΔTb LWC关系影响较小。研究分析表明 ,6 9GHz的v。

强雷暴个例云内闪电与上升气流及液水含量关系的三维数值模拟

利用建立的三维闪电数值模式,模拟研究了北京2001年8月23日一次强雷暴发展过程中的云内闪电通道特征及其与上升气流和液水含量(LWC)之间的关系。结果发现:在强雷暴发展过程中,由于雪晶往往在上升气流相对较弱及LWC较低的地方形成、发展,与霰粒子之间的非感应起电过程首先发生在这些区域,然后发生电荷分离。因此,云内闪电往往在上升气流较弱和LWC相对较低的区域触发。闪电触发后,上行先导延伸区域的LWC较小,而下行先导延伸区的LWC取决于强风暴云发展的阶段。强风暴成熟期发生的闪电,下行先导可以延伸到较大LWC区,而无法延伸到LWC最大区。强雷暴衰退期发生的闪电,下行先导可以延伸到LWC最大区。

云中液水含量与云光学厚度的统计关系研究

利用地基双波段微波辐射计积分液水含量资料、由飞机观测资料计算所得的积分液水含量与EOS(earthobserving system)/MODIS(moderate-resolutionimaging spectro-radiometer)云产品的云光学厚度分别进行了相应计算,得到了云光学厚度与液水含量的两关系式。结果发现两组数据的拟合线斜率十分接近,前者关系式比后者更为合理。应用此关系式推算了某时刻的云中液水含量分布,并用于验证MODIS反演的液水路径,发现在层云覆盖下二者有很好的一致性。

煤气净化系统脱硫溶液水含量分析

兖矿鲁南化肥厂目前运行的10万t／a合成氨Ⅱ装置、24万t／a合成氨Ⅲ装置及17万t／a低压合成甲醇装置均以德士古煤气为原料气，净化工段采用NHD湿法脱硫／脱碳工艺。

复方醋酸钠林格注射液中无水葡萄糖含量测定方法的建立及葡萄糖转化现象的探讨

目的建立复方醋酸钠林格注射液中无水葡萄糖含量测定方法,并针对方法建立中发现的葡萄糖转化问题开展研究。方法采用氨基硅烷键合硅胶为填充剂的色谱柱;以乙腈-水-氨水(体积比75∶25∶0.1)为流动相;示差折光检测器检测;流速为1.0 mL/min,柱温和检测池温度均为40℃。结果无水葡萄糖浓度在0.4125~8.249 mg/mL范围内线性关系良好(r=1.0000),定量限为101μg/L,平均回收率为100.5%,RSD为0.5%,采用该测定法发现样品中少量葡萄糖转化为果糖。结论建立的方法简单、准确、灵敏度高,不受葡萄糖转化现象的干扰,适用于复方醋酸钠林格注射液中无水葡萄糖的含量测定。

微波辐射计探测降雨前水汽和云液水

1997年 8～ 1 1月在陕西西安使用双通道地基微波辐射计对降水云系进行探测 ,除得到云中水汽含量 (Q)和垂直路径积分云液水含量 (L)的一般统计特征量外 ,还发现在降雨开始前 ,Q 和 L 的数值均有跃增现象。提出在降水云系前方 (周围 )存在丰水区的假设 ,这里可能是云滴向雨滴转化的孕育区。

基于ERA-Interim资料的中国天山山区云水含量空间分布特征

利用欧洲数值预报中心(ECMWF)发布的第一代全球分辨率ERA-Interim再分析数据,分析了1979—2014年天山山区水汽含量和云水含量的空间分布特征。结果显示:(1)水汽含量的高值中心出现博罗科努山迎风坡,中心值域在10~11 mm之间,低值区位于天山中部的巴音布鲁克附近,中心值域在5~6 mm之间;夏季水汽含量最丰富,在8~11 mm之间。(2)云液水含量的高值区出现在博格达山北坡,而云冰水含量的高值区在西天山海拔较高的托木尔峰地区,低值区均在伊犁河谷等海拔低的地区;夏季云液水含量、云冰水含量均呈减少趋势,云冰水含量较云液水减少得更为明显,下降速率为0.28×10-3 g·kg^(-1)/10 a;(3)垂直分布上,云液水含量在600 h Pa左右的高空出现高值区,中心最大值为10×10^(-3) g·kg^(-1);云冰水含量的高值区则出现在500 h Pa左右的高空,为11×10^(-3) g·kg^(-1);在对流层大气中云冰水含量值远大于云液水,且云冰水发展的高度较云液水更高。

降水性层状云微物理结构个例分析

对 2 0 0 0年 4月 1 4日河南省一次降水性层状云系进行了飞机探测。利用探测所取得的微物理资料 ,配合同期的天气、卫星、雷达等资料对云的微物理特征进行了分析 ,讨论了云中液态水含量。

祁连山区一次非降水层状云的微物理结构探测分析

利用装载有粒子测量系统(PMS)的飞机对2007年8月15日甘肃省张掖市民乐县夏季非降水层状云进行了一次探测飞行,通过获取的资料分析了云层结构、云滴的垂直分布、液态含水量、谱特征等。结果表明:(1)此个例中云层结构明显,云中存在逆温层;(2)云中平均含水量为0.012g/m3,含水层主要集中在4100～4200m与4700～5000m层之间;(3)此云系符合Bergeron提出的催化云—供水云相互作用导致降水的概念模型,可以在催化云中进行人工引晶来达到增加降水的目的。

基于ERA-Interim资料的青海省空中云水资源评估

利用ERA-interim再分析资料分析2009—2018年青海省云液水含量和云冰水含量时空分布特征。结果表明:青海省云液水含量和云冰水含量自西北向东南逐渐增多,玉树南部、果洛东南部和祁连山区为云水资源较为丰富的地区,夏秋季节云水资源最为丰富,可达60~70 g·m^(-2)。从云水资源的垂直分布来看,云液水含量和云冰水含量随海拔高度增高呈先增多后减少的变化趋势,云液水含量在海拔4~6 km高度较多,云冰水含量在海拔7~8 km高度较多,云冰水含量峰值所在高度高于云液水含量峰值所在高度。夏秋季节,青南高原云液水含量和云冰水含量垂直变化幅度大,柴达木盆地云液水含量和云冰水含量垂直变化幅度小。从年际变化趋势来看,2009—2018年青海省大部地区云液水含量、云冰水含量呈增多趋势,且秋季增多趋势最为显著。从月际变化看,云液水含量和云冰水含量9月最高,1月最低。柴达木盆地云液水含量和云冰水含量的月际差异最小,东部农业区云液水含量月际差异最大,青南高原云冰水含量月际差异最大。

西北地区云和降水微物理特征个例分析

为了提高人工催化的效果和成功率，准确地选择催化作业时机和最佳作业部位，利用装有粒子测量系统（PMS）的飞机对2001年5月28日中国西北地区春季层状云系进行了探测飞行。将所取得的微物理资料结合卫星云图、天气实况等资料进行了分析，发现：（1）该地区过冷水分布的温度区间较大，这为人工增雨提供了有利条件。（2）在该个例中：粒子平均直径主要在10～20μm之间；平均粒子浓度为18．3个·cm^-3；平均含水量为0．036g·m^-3，与新疆、河北、山东等省的含水量值相当。（3）二维图像分析表明，聚并和凝华过程是冰晶增长的主要过程。

淮河流域混合云频率、云高和含水量的毫米波云雷达资料分析

本文选用2007年1月—2010年2月的Cloud Sat卫星94 GHz探测资料（2B-GEOPROF）对淮河流域混合云出现频率、云高以及含水量分布规律进行了研究。研究结果表明：（1）混合云出现频率和云高具有显著的季节性变化特征,均表现为夏季值高、冬季低;（2）Cloud Sat 2B-CWC-RO反演产品在假设混合云冰水混合比与云内温度（-20-0℃）成线性关系条件下反演的液态水含量（LWP）与地面观测值相差较大,本文利用冰水混合比与云内温度成指数函数关系反演的LWP更接近地面观测值;（3）反演的LWP具有明显的季节分布特征,其季节平均值夏秋季高、春冬季低。混合云随着LWP值的增加,其对应的雷达反照率因子范围和出现的高度层越来越集中,混合云在对流层中下层的出现频率随LWP的增加而增多,出现频率高值区及其分布的高度层也具有明显的季节性特征,并与混合云零度层高度有密切关系。

北京地区一次辐射雾的数值模拟

利用非静力中尺度模式MM5V3对2006年11月20日北京地区的一次大雾天气过程进行了数值研究。模拟结果与极轨卫星监测图像以及十二通道微波辐射计观测资料的对比表明,模式对此次雾的模拟是比较成功的,尤其是在雾区的分布位置、雾的高度以及雾的维持时间等方面。针对不同的云物理方案、长波辐射项、短波辐射项以及模式的垂直分辨率进行了4组敏感性实验。结果表明,地面的长波辐射冷却促使辐射雾的形成,而短波辐射的加热是辐射雾消散的主要原因。另外,增加模式的垂直分辨率以及选取更加详细的云微物理方案可以使模式模拟的辐射雾的结果有明显的改善。

云中积冰过程微物理参量演变规律的数值模拟

利用耦合Thompson参数化物理方案的WRF(weather research and forecasting)中尺度数值模式,对发生在2008/2009年和2009/2010年冬季恩施雷达站处三次积冰过程的边界层特征和云雾微物理量进行了模拟,并与实测结果进行了对比分析。模拟结果较好地反映了恩施雷达站上空多逆温影响的温度层结特征;云水质量浓度和云雾滴中值体积直径的模拟值与观测值的平均绝对误差分别为10-2 g·m-3和3.8μm;恩施雷达站上空存在一个质量浓度为0.3 g·m-3左右的高值中心,其逐渐下移接地,给积冰过程带来充足水汽,且此时通常也有降雨出现。

37GHz和94GHz的大气微波衰减比较分析

毫米波更接近云粒子的尺度,因此毫米波及短厘米波段雷达已被应用于云层的探测,美国与加拿大的云卫星计划(CloudSat)将要上3mm云雷达(CPR),如何与已在天上的TRMM/PR结合,获得从薄云到浓厚云的垂直结构信息,是一个值得关注的课题。但是,毫米波云雷达探测,必须考虑的问题之一是大气衰减订正。主要比较分析了在37GHz和94GHz大气的衰减特性,目的是对星载94GHz云雷达进行大气的衰减订正。计算分析了在不同云、大气条件下37GHz和94GHz的大气衰减,得出如下结论:1大气气体的微波吸收在测云波段产生明显的衰减,其中水汽衰减效应变化很大;即将上天的空间94GHz测云雷达必须有水汽衰减订正方案。237GHz和94GHz雷达测云,由于大气和云衰减不同和雷达反射率的很大差异,导致雷达回波信号强弱不同。3对云层较薄、含水量较少的云,在不计雷达参数的情况下,37GHz雷达回波信号不如94GHz测云雷达,也就是说94GHz对薄云有更强的探测能力;对云层较厚、含水量大的云,由于强衰减的作用,94GHz雷达回波信号小于37GHz雷达。4从大气衰减的不利因素方面考虑,空间94GHz雷达测高层薄云的效果最好;测低层薄云时需要考虑气体衰减订正;因浓厚云的强衰减作用,探测其中下部的能力大大减弱,不仅要进行衰减订正。

强雷暴云中电荷多层分布与形成过程的三维数值模拟研究

通过建立云物理耦合电过程的冰粒子分档模式,对北京一次强雷暴天气的云中空间电荷结构分布、形成机制及放电过程进行了模拟分析研究。结果表明:(1)云水含量主要通过感应起电来影响云水、霰粒子之间的电荷转移,然后再影响空间电荷分布。而包含了雨水后的液水含量主要通过非感应起电在不同含水量条件下的起电机制影响霰粒子同雪粒子(或冰晶)碰撞后转移电荷的极性与大小,从而影响空间电荷结构。(2)微物理过程的不均匀性将导致水成物含水量源汇项的不均匀性。而这种不均匀性首先会使得水成物在不同垂直剖面上的分布也不均匀,从而使得感应、非感应起电变得更复杂。源汇项的不均匀性还会导致水成物之间因质量转移而产生的电荷转移也不均匀。(3)强的上升气流将冰相物携带到较高处,从而使得水成物间发生电荷转移的高度也比较高。雪粒子在强上升气流上部及两侧区域出现多个含量中心,霰粒子含量分布相对均匀,而质量中心向背风侧倾斜。因此,非感应起电过程主要发生在背风侧的辐散区域,从而导致空间电荷也主要分布在该区域。强上升气流使得冰相水成物在不同区域出现含量中心,使得同一冰相物在不同区域携带不同电荷(尤其是在强风暴的成熟期),从而使得空间电荷易于出现多层结构。(4)由于放电会改变空间电荷结构,放电通道中的感应电荷会重新分配到各个水成物表面,所以在微物理过程和动力过程等作用下,在水成物质量转移过程中发生的电荷转移将会更加复杂,从而使得空间电荷浓度分布更加复杂。但是该作用的重要性还需要进一步的研究。以上因子均是造成空间电荷多层分布的重要原因。

一次飞机积冰环境中的云微物理特征

2014年3月12日利用机载粒子探头(DMT)对我国宜昌及周边地区的非降水云系进行了探测时发现了少量的飞机积冰,本文分析了积冰云层中云微物理量的分布特征。垂直平均分布表明,CAS、CIP和PIP粒子数浓度分别大于300个·cm^(-3)、1个·cm^(-3)和10^(-5)个·cm^(-3),粒子中值直径最大值分别为3μm、89μm和1389μm。谱分布表明,3650m高度重力碰并和凇附过程使得CIP和PIP粒子谱较宽,3650m以下谱宽较窄,粒子以凝结增长为主,大粒子和冰晶粒子主要是由高层下落造成。平飞观测统计表明,3350m的CAS和CIP粒子平均数浓度均大于3650m的值,但PIP粒子数浓度、粒子平均和最大中值直径则相反。平飞时间变化表明,3350m高度CAS粒子数浓度和直径大致呈反相关,3650m大云滴和冰雪晶粒子的数浓度和中值直径随时间波动较大。

一次冻雨过程的云微物理过程分析、模拟和预测

冻雨是一种对交通、电网以及人民生活带来严重影响的小概率灾害性天气。通过对2018年1月25日—26日中国南方大面积冻雨的天气形势、云微物理量变化的分析,探讨了本次大范围冻雨天气形成的气象条件,进而利用耦合了改进Ramer参数化方案的天气预报模式(weather research and forecasting model,WRF),对本次冻雨过程进行预报并评估了其预报能力,得到了如下结论:①冷干与暖湿气流在贵州-湖南-江西一带形成来回摆动的高空切变线,出现逆温层,地面温度小于0℃,天气形势有利于冰冻天气出现。②冻雨形成必须同时满足三个气象条件:一定厚度的暖层、较高的液水含量和地面温度低于0℃。在一次完整的冻雨过程中,气象要素并不能总是满足上述三个条件,因而一次冻雨过程并不一定是连续的,期间往往夹杂着降雨或降雪事件的出现。③耦合改进Ramer参数化方案的WRF模式对冻雨有很好的预报能力,平均威胁分数(threat score,TS)评分达到了0.52。该研究对冻雨预报有较大的参考价值,并为交通、电网的防灾减灾提供了坚实的理论支撑。