基于Cloudsat资料的四川盆地飞机积冰特征分析

飞机积冰的发生与云微物理特征密切相关,因此积冰区的云微物理特征分析对飞机的运行安全有重要的意义。利用Cloudsat资料对2016年1月12日和14日的通航飞机积冰过程进行云微物理过程识别分析。结果表明:Cloudsat卫星对积冰过程中的云有很好的识别和探测能力;由于此次飞行高度较低,飞机积冰主要发生在在层积云和积云中,水含量最大值700 mg/m^(3),粒子半径在75μm以上,最大值在150μm以上,发生积冰的温度在-10℃~0℃,飞机积冰情况主要是轻度和中度积冰;Cloudsat卫星能够很好地识别云的类型以及云中过冷水的含量,但未能判定对流云和卷云的情况。

利用CloudSat资料分析青藏高原、高原南坡及南亚季风区云高度的统计特征量

云与辐射的相互作用对全球的天气和气候变化过程有着重要的影响,不同高度的云有着不同的辐射强迫,获得云体高度及其在时空上的变化对研究全球气候的变化有着重要意义。本文利用云卫星上的云廓线雷达(CloudSat/CPR)2006年6月—2007年12月期间的资料,对比分析了青藏高原、高原南坡和南亚季风区域不同云类的云顶、云底高度和云厚统计量。结果表明,在所研究区域单位面积上的云顶和云底高度变化具有一定的时空连续性,不同云类的云顶和云底高度存在不同的变化范围,且随着季节的改变均有明显的变化;同时各区域不同云类的云体厚度在夏季较大,冬季较小;各区域不同云类所占的比例(云量)也具有一定的季节变化规律。

基于CloudSat资料的冷涡对流云带垂直结构特征

利用CloudSat卫星资料、NCEP再分析资料和FY-2C卫星可见光云图分析了2006年7月20-24日我国东北一次冷涡过程不同时期对流云的垂直结构以及云内中小尺度的结构,发现在冷涡发展阶段的初期,暖锋对流结构表现为孤立的回波系统多,强对流深厚,对流系统体现为孤立、深厚的特征。在冷涡发展成熟阶段,回波强度比冷涡发展初期的对流系统有所减弱,且为浅薄的对流系统。冷涡系统影响下发展的锢囚锋回波系统顶部呈现独特的结构特征:东南部为干冷空气侵入造成的回波区,中部为锢囚锋主体埘流区,西北部为暖锋遇冷锋抬升作用形成的回波区。在锢囚锋尾部存在冰水含量与液态水含量分层脱象,干冷空气侵入层在5 km高度左右,在干冷空气侵入层上部为冰水含量分布的弱回波区,下部为液态水分布的弱回波区。在冷涡成熟阶段,对流系统分布在冷涡外沿,表现为孤立的对流系统,冰水含最多的埘流系统主要在冷涡的北面,而液态水主要分布在冷涡中心零度层以下。

基于CloudSat资料的青藏高原地区云微物理特征分析

青藏高原云物理特征的认识对高原天气和气候的研究有重要意义。利用2006年6月—20l1年4月的CloudSat卫星资料，分析了青藏高原地区云的总云水路径、液态水路径、冰水路径及雷达反射率的分布特征，并对高原与东亚降水云的垂直结构进行对比，得到如下结论：（1）总云水路径的大值区分布在高原西南坡、东南部及高原中部低值区分布在昆仑山脉、祁连山脉及其以北地区；暖季大于冷季；（2）高原南部及东部为液水路径大值区，以液相云为主；高原中部、北部及西部为冰水路径大值区，以冰相云为主；（3）雷达反射率的垂直分布主要介于-27-17dBz，集中在3～9km；云粒子群随高度先增大后减小，在4km高度的大小和浓度最大；暖季云高大于冷季，对流活动旺盛；（4）高原与东亚降水云的结构不同，季节变化也与东亚有差别。（5）雷达反射率在近地面层随纬度的增大减小，垂直方向的递减率是暖季小于冷季；（6）冷季的高原上与周边相比为丰水区，南坡的冰水路径与低层雷达反射率大值区对应，表明南坡阻挡作用促进云中冰粒子的形成。

基于CloudSat资料的中国及周边地区云垂直结构统计分析

利用2006年7月—2009年2月的CloudSat 2B-GEOPROF-LIDAR资料,分析了中国及周边地区（0°~60°N,70°~140°E）的云垂直结构分布特征,并根据气候特征的地域差异从该区域选出8个子区域,逐区统计了云垂直结构特征。结果表明：整个研究区域内61%的云为单层云,39%的云为多层云,其中77%的多层云为2层云;无论冬、夏季,热带地区多层云出现频率均大于中纬度地区,副热带地区多层云出现频率季节差异较大,其中印度洋季风区多层云出现频率冬、夏季差异最大,夏季多于冬季;研究区域内,所有云的平均云顶、云底高度和云厚度分别为8.2,5.4和2.8 km,多层云中各云层之间晴空的平均厚度为4.4 km,其中2层云中晴空的厚度〉3层云中的厚度,且3层云上层与中层之间晴空厚度小于中层与下层之间厚度;热带地区所有云的平均云顶高度大于中纬度地区,且最上层云云顶高度的高值区与热带辐合带（ITCZ）的位置相对应,从冬季到夏季,由赤道向北移动;副热带地区云层平均厚度冬、夏季差异最大,夏季大于冬季,整个研究区域冬季较夏季有更多的薄高云。此外,对比各区域的云垂直结构特征发现,印度洋季风区、中国南海与西太平洋地区具有相似的云垂直结构特征,但其它各区域差异比较明显。

基于CloudSat资料分析北疆强降雪天气的云结构特征

利用NASA发布的2008—2015年CloudSat卫星的2B-CWC-RO、2B-CLDCLASS、2C-SNOW-PROFILE和地面气象站的观测资料,对北疆沿天山及其周边区域内21次强降雪天气降雪前和降雪期间卫星过境时云宏微观特征进行了对比分析。通过将研究区域分为北疆沿天山西部和中部地区进行分析,结果表明:(1)降雪前和降雪期间的云类型以层云、积云、高层云和深对流云为主。(2)降雪前冰粒子等效半径均值分布在58.65～67.29μm之间,冰粒子数浓度的均值分布在41.2～76.5 L^(-1)之间,冰水含量的均值在25.4～135.1 mg·m^(-3)之间,雪水含量均值在28.0～88.0 mg·m^(-3)之间,降雪强度均值在0.08～0.36 mm·h^(-1)之间。(3)降雪前冰粒子等效半径、冰粒子数浓度、冰水含量、雪水含量和降雪强度均值分别比降雪期间大2.9%、6.2%、34.4%、36.4%和18.7%,且高值区主要集中在北疆沿天山西部地区。

基于CloudSat资料的中国及周边地区各类云的宏观特征分析

利用2006年7月—2009年4月的CloudSat2B-CLDCLASS云分类资料,针对中国及周边地区(0°—60°N,70°—140°E)各类云量和垂直结构参数的地理分布及季节变化进行了统计分析,并根据气候特征的地域差异从该区域选出8个子区域,逐区统计了各类云的垂直结构特征。结果表明,各类云量的分布存在较明显的区域差异和季节变化;青藏高原和帕米尔高原地区卷云、高层云和高积云等中高云的高度和厚度相对较小,陆上深对流云的云底高度大于海上,而热带、副热带地区云顶高度大于中纬度地区;除积云、层积云和雨层云外,中国南方地区其他各类云的云层厚度均大于北方地区;除了层积云外,其他各类云的云顶高度在各区域都存在比较明显的季节变化,低云云底高度的季节变化和区域差异都很小,而中高云的云底高度除了在印度洋季风区、南海和西太平洋地区季节差异较小外,其他地区季节差异较明显,各个地区在任何季节内,深对流云厚度最大,层积云最小;各类云出现频率随高度的分布具有较明显的区域差异;卷云与高积云的相关性比较强,经常相伴出现,夏季更加明显,而雨层云和深对流云之间相互排斥,两者几乎不可能同时出现。此外,统计中国及周边地区各类云的水平均一性发现,中高云的云底高度水平均一性较低云差,各类云中深对流云的云顶高度水平均一性最差,除了卷云和高积云的云顶高度水平均一性同其云底高度相当外,其他各类云的云顶高度水平均一性均比云底高度均一性差。

基于CloudSat资料的东海及周边云层垂直分布特征

利用2007—2010年CloudSat二级产品中的2B-GEOPROF和2B-GROPROF-Lidar数据,分季节、昼夜统计分析东海海区及其周边的云层频率、云层厚度、云层间隙等云垂直参数的时空分布特征,并利用EOF分解给出了云层出现频率的第一、二模态。结果表明:无论任何季节、昼夜,云层的数目与其出现的频率均成反比,即云层数越少出现的频率越高,出现最多的是单层云,年平均出现频率在60%以上;其次是双层云,年平均出现频率在20%～30%之间;出现三层云及以上的情况很少。云层数越多,底层云底高越低,顶层云顶高越高,每层云的厚度越薄,每层云之间云层间隙也越小。云的垂直结构受季节和地域影响较大。单层云频率月异常的第一、二模态分别反映了海陆下垫面不同的影响以及东亚大槽和西太平洋副高的影响,并均具有年变化。双层云第一模态则表现为在东海及其周边的绝大部分范围,春季出现的频率高,秋冬季出现的频率低,并也有年变化;而第二模态则无年变化。

基于CloudSat资料的北上江淮气旋暴雪云系结构特征

2007年3月3—5日和2013年11月24—25日,受江淮气旋北上影响,我国北方大部地区遭遇罕见暴风雪天气,2次暴雪过程有很多相似之处.利用常规观测、CloudSat卫星云廓线雷达的探测资料和NECP/NCAR再分析资料,分析了这2次暴雪过程江淮气旋云系结构和微物理特征.结果表明:(1)北上江淮气旋的冷锋云系较窄,以深厚对流云为主,回波核心在2～7km,其结构在气旋发展的不同阶段变化不大;(2)逗点头云系范围宽广,在气旋的不同发展阶段,结构和强度有显著差异.气旋初始锋面波动和锋面断裂阶段,逗点头云系有两个降水区:北部为由多个单体组成的大范围层状云区,强回波从地表向上伸展,上空有高空对流泡,建立了播撒云-供水云机制,有利于下部冰晶粒子长大;南部有对流云柱发展.逗点头西部的冷输送带云系主要集中在6km以下,强度弱,冰粒子含量少;(3)气旋暖锋后弯阶段,干侵入加强,冷锋后部的无云区或少云区范围扩大,逗点头云系南北范围收缩、变窄,云系的高度、强度和含水量减弱,冷锋云系也减弱;(4)气旋冷锋云系和逗点头南部的对流云柱以降雨为主,位于高纬度陆地上的逗点头云系以降雪为主,当逗点头云系处于海上有对流不稳定发展,以降雨为主.冷锋云系北部和逗点头云系南部均有由层积云或高积云组成的低云,以毛毛雨为主.冷锋云系和逗点头云系北部100—200km的范围为随高度和距离逐渐变薄的高层云,无降水对应.

基于CloudSat资料的东北地区降水云及非降水云垂直结构特征对比分析

利用2007—2010年CloudSat和CALIPSO卫星资料,首先通过大量个例分析并结合地面逐小时降水量观测资料验证CloudSat卫星识别降水云指标的合理性。在此基础上,统计分析了东北地区(39°~53°N、119°~135°E)的云垂直结构参数,着重分析了降水云系和非降水云系的垂直结构差异和季节差异。结果表明:东北地区云量廓线呈双峰分布特征,有明显的昼夜及季节差异。东北地区以单层云为主,降水也主要产生于这类云系,是东北地区人工增雨作业的主要对象。单层降水云以低云、冷云、冰云或混合云为主,主要云类别是雨层云。双层降水云以高低云或中低云配置为主,且都为冷云;高层以冰云为主,主要类型是卷云和高层云;低层以混合云或冰云为主,主要类型是雨层云、层积云、积云。降水云系与非降水云系存在显著的垂直结构差异,双层云的降水由低层产生。云底高度较低、云体较厚且夹层厚度更薄的云易产生降水。同时,降水云云底温度更高,分布呈现出季节差异。

基于CloudSat资料的中国地区深对流云物理特征研究

利用2007-2010年和2013-2014年Cloud Sat卫星资料,分析了中国11个地理区域的深对流云发生率、冰/液态水路径、冰/液态水含量等分布特征及其季节变化。结果显示,深对流云发生率整体呈现从东南到西北递减的趋势,高值区主要集中在西北地区东南部、西藏东南部、西南地区东部和南部、黄淮西部和南部、江汉、江淮、江南和华南等地,就各个地区不同季节而言,江南地区夏季的值最大,达到10.34%。在垂直高度上,深对流云发生率分布在18 km以下,最大值为11.31%,出现在江南夏季4.08~4.56 km高度上。深对流云中冰水路径最大值出现在华南夏季,液态水路径最大值出现在黄淮秋季,西藏地区的深对流云中冰水路径的比例明显高于液态水路径。冰水含量在垂直高度上存在两个高值区,分别位于6~8 km、14~18 km,最大值发生在江南夏季19.44 km左右高度上,达到1 018.87 mg·m^(-3),季节差异较大的高度位于14~18 km。液态水含量最大值发生在江淮冬季,达到411.50 mg·m^(-3),高度在9.36 km左右,垂直高度上最大值在2~6 km上均有出现。该结果可以更好地揭示深对流云的气候特征,并为人工影响天气以及数值模式中对深对流云物理量的模拟提供一定的参考依据。

基于CloudSat资料对中国低纬度陆地区域卷云物理特征的研究

利用2008年9月—2016年8月的CloudSat卫星资料对发生在我国低纬度陆地区域(5°~36.5°N,78°~124°E)的卷云物理特征进行统计分析,并分别讨论东部沿海、中部、西部3个子区域的卷云物理特征的季节变化。结果表明:卷云的整层发生率西部地区整体低于中部与东部沿海地区。3个子区域整层发生率均在夏季最高、冬季最低。卷云的主要发生高度在5.04~18.71 km,垂直分布中卷云发生率的最大值出现在春季中部地区,为15.34%,高度为9.83 km。冰水路径最大值出现在夏季的东部沿海,液水路径最大值在秋季的西部地区。冰水含量、冰粒数浓度、冰粒有效半径的主要分布高度与卷云的发生高度一致,液水含量、液滴数浓度、液滴有效半径的主要分布高度在5.04~9.35 km。3个子区域卷云冰水含量、冰粒数浓度、冰粒有效半径垂直分布中大多集中在中上部;液水含量垂直分布主要集中在分布高度的中下部。四季卷云雷达反射率因子的最大值在-19.89~-16.78 dBZ,分布高度在7.19~10.55 km。

基于CloudSat资料的青藏高原云分布特征研究

基于2007—2010年CloudSat卫星资料,本文分析了青藏高原云的水平分布及垂直结构分布特征,得出以下结论:(1)青藏高原地区夏季总云量明显多于冬季,且夏季总云量呈现出由东南向西北减少的分布趋势;(2)青藏高原地区云分布频率的垂直结构会随季节的变化而变化,夏季的云分布频率高于其他三个季节,最大云分布频率位于7 km左右的高空;(3)青藏高原地区东部云分布频率大于西部的云分布频率,不同高度层云分布频率变化趋势不同。

南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编2.数据治理技术与应用

在南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编项目实施过程中,数据管理是一项重要工作。文章从数据管理者的角度,以数据为研究对象,以数据治理为研究核心,探讨数据的科学管理工作,构建一个简单的数据治理模型,包含安全体系、组织体系、标准体系、资源体系、共享体系、对接体系共6大体系,为项目数据以及南海海洋数据的数据治理工作提供保障。文章重点围绕数据安全体系、数据标准体系、数据资源体系做简要论述。

南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编3.数据共享服务及应用

在南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编项目实施过程中,数据共享是一项重要工作。文章主要介绍南海科考历史资料整编综合数据库暨“数字南海”平台的设计与建设。首先阐述“数字南海”的设计与开发重点,实现数据管理共享的流程集约化和资源利用高效化;其次以“航次一张图”和“岛礁一张图”模块介绍数据的交互分析应用及动态可视化应用。“数字南海”平台建设按照项目目标,统一规划部署、统一标准体系、统一数据平台、统一成果发布,数据服务贯穿项目实施的全生命周期,推动形成共商共建共享共赢的数据工作发展新格局。

南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编1.资料整编技术及应用

南海宽广深厚、资源丰富、自然条件复杂、地理位置重要,是我国的核心利益。自20世纪50年代以来,我国先后组织了十数次大规模的南海与诸岛海洋科学综合考察,取得了大批重要原始数据。但是,早期资料无电子化手段,记录标准不一、质控标准不一、归档标准不一、原始资料散落或濒于遗失,抢救与整编需求迫切。南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编项目规范化整编了1950年至2019年共353个项目664个航次超过200多种要素的历史数据,构建了包含水文气象、海洋化学、生物生态、渔业资源、地质环境、岛礁地质样品等第一手实测的宝贵科学数据的综合数据库,同时对整编数据完成了相关科学分析,新形成一些分析数据产品,出版了《南海科学考察历史资料整编丛书》1套共12部,以及其他专著7部。本系列文章共3篇,文章1针对历史数据的系统整编,简要论述规范化整编的实施步骤,针对技术难点提出相应实践策略;文章2针对整编数据的科学管理,简要论述南海海洋数据治理技术研究与实践;文章3针对整编数据的共享服务,简要论述“数字南海”的建设实践与创新应用。通过本系列文章完整地论述南海科考历史资料整编综合数据库暨“数字南海”的研究过程与实践经验,为其他海洋科学考察资料系统整编提供参考。

基于EEMD分解法对北武当观测站形变资料受气压干扰特征分析

本文通过选取北武当观测站的水平摆、伸缩仪,对观测数据受气压干扰明显的典型事件进行分析,研究气压变化如何对观测数据变化产生的影响,并对原始观测数据采用EEMD分解出含有干扰信息的IMF分量;对IMF分量进行Hilbert变换得出Hilbert时频图。结果表明,水平摆和伸缩仪受气压干扰明显,且气压干扰具有延时性。总之,通过EEMD方法对北武当观测站测向资料的分析,说明这种方法对气压干扰的研究有较好的效果,提高了识别干扰信息的能力。

数值预报中气象卫星资料同化前处理技术进展

在数值天气预报变分同化中,利用同化前处理将卫星资料完成有效信息优选、资料拼接和稀疏化、初级通道选择、下边界参数耦合等处理,实现卫星资料同化对数值天气预报业务的正贡献,是决定海量卫星资料同化效率、质量和效果的重要环节。针对多种格式的卫星资料,中国气象局研发标准格式的高时效卫星资料拼接等技术,有效减小整轨卫星资料时间滞后对数值天气预报业务的负面影响。对于风云气象卫星资料,将云和降水检测、资料质量分析等处理置于同化前处理中,实现多光谱资料融合的同化预质量控制,保证了风云卫星微波温度探测资料和红外高光谱资料的同化正贡献。利用统一资料格式对预处理卫星资料进行再处理,拓展针对卫星成像和主动探测资料的处理,将卫星资料同化的部分质量控制功能置于卫星资料同化前处理中,是风云卫星资料同化前处理技术发展的重要趋势。

西文装帧形式资料修复研究——以北京市档案馆馆藏西文装帧形式资料为例

西文装帧形式资料蕴含重要的历史文化信息,具有较强的学术研究价值和历史保存价值。论文以北京市档案馆馆藏西文装帧形式资料为研究对象,对馆藏西文装帧形式资料破损状况进行调查,指出其病害类型、分析修复难点,并在此基础上提出西文装帧形式资料的修复原则、修复流程,结合其结构特点和材料特性总结、设计出针对各类病害的修复技术手段,以期为西文装帧形式资料的修复工作提供参考与借鉴。

应用测井资料小波变换与伪成像技术精细划分深部隔夹层

隔夹层影响流体渗流,控制油水及剩余油分布,深层取心成本高,常规测井曲线分辨率低且薄互层信号模糊,深部隔夹层识别难度大。通过对关键井岩心研究,得出了隔夹层敏感测井曲线及其响应特征,采用小波分解和重构,对常规敏感测井曲线进行了高分辨率处理,降低了邻层平滑效应,突出了薄层界面测井响应特征,薄层识别分辨率提高了近1倍。综合利用隔夹层地层倾角矢量模式和伪成像特征,确立了深部隔夹层判识划分方法,应用实例表明,该方法可精细识别隔夹层,相比常规方法,隔夹层辨识能力显著提升,井间小层对比精度提高38%,解释了油水界面倾斜问题,得出了剩余油分布规律。