冰雹生长物理过程参数化研究

对冰雹生长物理过程的理论与实验研究都表明 ,冰雹生长过程中表面热量与质量传输决定了冰雹生长率及其结构特征。然而 ,许多模式研究者在冰雹的热量平衡方程中 ,关键的热传输系数一直引用Ranz和Marshall在小雷诺数下对水滴蒸发的测定结果进行外推 ,与实际的冰雹状况差距较大。本文利用郑国光在与实际冰雹尺度相对应的雷诺数范围内 ,对热传输系数的测定结果 ,进行参数化处理 ,应用于胡志晋等的一维及三维冰雹生长模式 ,结果发现冰雹的融化、蒸发、干湿增长都有很大不同。其中冰雹的融化率比原模式大 12 %～ 5 0 % ;冰雹的蒸发率比原模式大 10 %～ 2 0 0 % ;冰雹的干湿增长率增大 10 %～ 40 %。     

棉田SPAS水热传输的多层模式

根据能量平衡方程和土壤水热耦合方程，建立土壤－植物－大气系统的多层模式，再综合考虑作物冠层和土壤内部的水热变化，对地表与作物之间的水热传输过程进行了描述，并用棉田的实测资料进行了模拟。     

一个新的湖—气热传输模型及其模拟能力评估

基于原有模型,采用温度为预报变量,改进了数值计算方法,并为模型中的浅湖部分加入了底部沉积层模块,建立了一个新的湖泊一维涡扩散水热传输模型。利用德国Kossenblatter 湖的观测资料（2003 年5～10 月）对模型进行了验证,并与其他四个湖泊模式的模拟结果进行了对比。进一步应用本模型和洱海水上观测站的资料（2012 年1～12 月）详细分析了湖泊水热状态的季节变化和日变化。模拟结果表明:模型可以很好地模拟出洱海水温的季节变化以及日变化,湖泊表面温度和剖面温度的模拟值与观测值吻合很好,最大误差均在2℃ 范围内;湖泊表面通量的模拟效果比温度略差,尤其对感热通量有明显低估,差值约为实测值的33%。这部分偏差可能是由观测误差、缺测数据的填补与订正方法以及模型表面参数化过于简单所共同导致。     

水下无线电能传输研究进展

首先对水下无线电能传输技术进行了分类,然后给出了磁感应式水下无线电能传输的基本结构和工作原理,讨论了该技术的最优工作频率、传输距离、线圈结构选择、涡流损耗与频率分裂现象.随后简要给出了磁谐振式水下无线电能传输技术和电场耦合式水下无线电能传输的研究现状.最后对水下无线电能传输技术有待研究的问题进行了展望.     

广东省大冰雹事件的层结特征与融化效应

本文主要利用L波段常规探空数据、华南区域加密自动站资料以及ERA-Interim 0.125°×0.125°逐6 h再分析资料,依据我国冰雹等级划分标准（GB/T 27957-2011）筛选了2004～2017年发生在广东的23个大冰雹事件（直径≥20 mm）,重点分析其大气层结状态与结构特征,定量诊断了大冰雹的融化效应,并建立了判别大冰雹的物理参数模型。结果表明:（1）大冰雹事件“上干下湿”比非大冰雹（直径≥5 mm且＜20 mm）事件更加清晰,产生大冰雹所需的对流（位势）不稳定建立更依赖于“上干下湿”而不是“上冷下暖”。（2）H_?/H₊（冷云和暖云厚度比值）对于区分大冰雹与非大冰雹具有较好的指示效果,H_?/H₊高于1.6/1对判别产生大冰雹有参考价值。（3）相比于非大冰雹事件,大冰雹事件最大热浮力高度高于?5℃层,有利于托举雹胚进入有效增长层（?10℃～?30℃）,促使雹胚生长为大冰雹。最大热浮力强度≥4℃可作为判别大冰雹与非大冰雹的关键阀值。（4）热传递与对流交换（）对大冰雹融化起主要作用,其贡献率与DBZ（冻结层高度）、（环境平均温度）呈反比关系;冰雹表层水膜因蒸发或重新凝结消耗潜热（）对大冰雹融化影响表现在DBZ高度上的冰雹直径越小、融化贡献率越大,大冰雹融化程度越大。高空的干层向下延伸到较低高度有利于大冰雹不被或少被融化,也是大冰雹事件WBZ（湿球零度层高度）显著低于DBZ的重要原因。（5）基于全文统计内容与对比分析,构建了一个判别大冰雹的物理参数模型,大气层结满足ΔT_d85（850 hPa与500 hPa的露点差）≥46℃、500 hPa的T?T_d≥15℃、1000～700 hPa最小的T?T_d≤2℃、H_? /H₊≥1.6/1,最大热浮力强度≥4℃、最大热浮力高度高于?5℃层时,有利于产生大冰雹。     

不同土壤类型的热通量变化特征

利用2004—2007年中国科学院中国生态系统研究网络(CERN)生态站实测土壤热通量、辐射等资料,分析了不同土壤类型表层热通量的日变化和季节变化,以及不同土壤类型的热通量与总辐射、净辐射的关系。结果表明,由于导热率越大,热量传输就越快;热容量越小,热量传输也越快,造成土壤热通量的日较差和年较差较大,所以黄绵土和紫色土的表层热通量日较差最大(220～280 W.m-2),高寒草甸土和水稻土最小(55W.m-2);季节变化中土壤表层热通量的年较差变化范围在12～28W.m-2之间,灰漠土最大,为28W.m-2,热通量年较差从大到小依次为灰漠土、黄绵土、盐碱潮土、红壤土、紫色土、沼泽土、水稻土和高寒潮土,高寒潮土最小,为12W.m-2。不同土壤类型的热通量与总辐射、净辐射呈正相关关系,但不同土壤类型的土壤热通量在12:00(地方时)所占净辐射的比例各不相同,高寒草甸土最小,约为8%;黄绵土最大,为38%,多数土壤的热通量占净辐射的比例在15%～20%之间,这充分表明不同土壤类型表层热通量的传输存在很大差异。     

黔西南州两次特殊天气系统发生冰雹天气的对比分析

2011年5月1日与2012年4月19日黔西南州出现了2次冰雹天气过程,2次冰雹天气分别是在西南热低压与滇黔静止锋的控制下所发生,但2种天气系统发生冰雹天气较为罕见,本文利用MICAPS 3.1常规资料、NCEP 1.0°×1.0°再分析资料、雷达资料等进行对比分析,揭示了特殊天气系统影响所发生发展冰雹天气的客观规律。     

自动气象站数据采集传输容错系统的设计

介绍存广东省自动气象站GPRS通信组网及资料采集的基础上,利用双传输、双路由、双GGSN等传输模式构架全省自动气象站资料采集双链路通信网络,以实现资料传输的冗余备份和负载均衡;基于Windows Server系统特点和集群技术,构建自动气象站资料采集处理的双机热备份（切换）系统。     

干旱及半干旱区土壤水热传输模式研究

本文发展了一个干旱地区土壤中水分及热量传输模式。首先从土壤孔隙内水汽运动研究入手,阐明了在土壤深层孔隙中水汽压与液面饱和值之间处在平衡态,而土壤表层则处在非平衡态,因而必要在计算表层蒸发的公式中引入必要的土壤表层阻力,才可使模式简单实用。在此基础上建立了考虑液态水及汽态水运动耦合的多层模式,并用HEIFE沙漠站的资料对模式进行了验证,结果表明此模式较好地再现土壤内及地气界面上的水热交换过程,并且也表明干旱地区土壤中水蒸汽输送对水分平衡及蒸发的计算是重要的。这种模式很易推广到气候研究的干旱土壤下垫面的模式中去。     

一个植物冠层物理传输和生理生长过程的多层模式

通过提出一个多层的植物冠层和土壤的模式,对冠层中辐射、热量、水汽和二氧化碳的传输等过程,光合、呼吸等生理过程以及土壤中水、热传输等过程进行了详细描述,并把物理过程与生理过程联系起来,实现了植被与大气的双向反馈;应用此模式于小麦生长期各主要过程的模拟,给出了与观测值一致的结果     

广西大范围冰雹预报问题

本文对以下几个问题进行分析研究: 产生冰雹的天气形势问题;2.冰雹的落区问题;3.冰雹预报的起报场问题;4.冰雹产生的定性诊断问题。 一些技述规定:1.24小时内,我区有0个县站以上(含10个县站)出现冰雹,称为一次大范围冰雹过程;2.形势分型是以500hpa为主,地面天气图为辅。3.分型范围:东经40度以东欧亚地区。     

边界层对流对示踪物抬升和传输影响的大涡模拟研究

利用"西北干旱区陆气相互作用野外观测实验"加密观测期间敦煌站的实测资料以及大涡模式, 通过一系列改变地表热通量和风切变的敏感性数值试验, 分析了地表热通量和风切变对边界层对流的强度、形式, 以及对对流边界层结构和发展的影响。模拟结果显示风切变一定, 增大地表热通量时, 由于近地层湍流运动增强, 向上输送的热量也较多, 使对流边界层变暖增厚, 而且边界层对流的强度明显增强, 对流泡发展的高度也较高。当地表热通量一定, 增大风切变时, 由于风切变使夹卷作用增强, 将逆温层中的暖空气向下卷入混合层中, 使对流边界层增暖增厚, 但是对流泡容易破碎, 对流的强度也较弱。另外通过在模式近地层释放绝对浓度为100的被动示踪物方法, 用最小二乘法定量地分析了地表热通量和风切变分别与示踪物抬升效率和传输高度的关系。分析结果表明, 风切变小于10.5×10-3 s-1时, 增大地表热通量加强了上层动量的下传, 使示踪物的抬升效率也线性增大;地表热通量小于462.5 W m-2时, 增大风切变减弱了边界层对流的强度, 从而使示踪物的抬升效率减弱。当风切变一定时, 示踪物的平均传输高度随地表热通量增加而增大, 而地表热通量一定, 只有风切变大于临界值时, 示踪物平均传输高度才随风切变的增加而增大, 而临界风速的大小由地表热通量决定。     

1998年4—5月安顺地区冰雹路径及环流特征分析

１９９８年４－５月,安顺地区冰雹天气特别突出,灾情较历年电。该文分析了冰雹路径和５００ｈＰａ天气形热特点,同时对雹日与西环流指数的关系进行了分析,另外,对特殊个例的环流特征作了概述。     

山西高原大冰雹与小冰雹的环境参量对比分析

本文利用1956-2017年山西省109个气象站的逐日冰雹观测资料研究了山西冰雹的空间分布特征,发现全省冰雹日数由东北向西南依次减少,与海拔有很好的对应关系,山地冰雹发生日数高于盆地,冰雹频发区主要集中在北部和东部山区。以冰雹直径2 cm为阈值,将冰雹分为大冰雹与小冰雹两类,统计了2008-2019年山西两类冰雹站的比例,结果表明山西高原以小冰雹为主,大冰雹仅占3.9%,盆地大冰雹比山区多,大冰雹容易发生在陡峭山地与盆地或河谷的交界处。为了进一步研究大冰雹与小冰雹产生环境条件的差异,选了2008-2019年山西的23个大冰雹日和44个小冰雹日,基于订正的观测探空对表征冰雹天气的动力、热力和水汽等环境条件的多个环境参量进行了统计分析,以箱须图的形式给出了环境参量的分布。结果表明：大、小冰雹日的水汽差异最为显著,大冰雹日对流层低层水汽含量相对丰富,中层则比小冰雹更干,二者地面露点中位数分别是16℃和14℃,700～400 hPa之间的平均温度露点差中位数分别是14.8℃和12.7℃,整层可降水量中位数分别为26.7 mm和23.7 mm;二者的垂直温度直减率差异不明显,但850 hPa与5...     

总日射表热偏移订正方法研究进展

准确的太阳总辐射测量对于校准卫星观测数据、验证辐射传输模式以及研究气候变化、定量评估太阳能资源是非常重要的。由于大部分总日射表采用热电堆原理制成,环境热噪声不可避免地影响了总日射表的测量精度,造成"热偏移"误差。近年来随着气候变化研究的深入开展,对于地面观测辐射的精度要求越来越高,有关总日射表热偏移物理机制及其订正方法的研究引起了国内外诸多学者的关注。该文综述了国内外有关研究进展:①总日射表热偏移的提出;②总日射表热偏移特征及其物理机制;③总日射表热偏移订正方法。并对存在的问题进行适当的评述,从而为我国的国产总辐射表热偏移物理机制及其订正方法的研究工作提供一定的参考和启示。     

通用气象报文传输系统

目前气象部门的监测网络状况有以下特点:监测与网络业务发展迅速,新的监测业务不断增加,而且业务微机须直接联结到远程发报服务器,网络设备与维护负担加重,但不增加相应的人员编制;新增业务发报软件多为临时软件,或是FTP脚本,或是从网上下载的上传软件,不利于学习、维护与管理,针对性的专用发报软件开发滞后。鉴于以上特点,同时为减轻业务人员工作量与新增业务快速增长的矛盾,提高网络运行效率以及方便管理,我们开发了通用气象报文传输系统,基本统一了气象观测数据的传输方式与传输软件,同时使传输软件自动化与智能化。1研究方法1.1设计思…     

气候模式中云的垂直重叠及其辐射传输问题研究进展

概述了全球气候模式中云的垂直重叠的处理方法及其辐射物理过程的最新研究进展。从云垂直重叠模型的构造、模型在气候模式中的实现方式,得到与观测一致的云重叠结构所采用的数据和方法、重叠云的辐射传输等方面,给出了针对这一国际研究难点问题的最新研究进展。关于气候模式中云的垂直重叠问题的研究至今已取得了许多成果,表现在:重叠模型上有了更为科学的描述形式(如指数衰减重叠);重叠云的辐射传输也有了更快速的处理方法(如蒙特卡洛独立柱近似)并被广泛应用;连续的三维云遥感观测(如CloudSat/CALIPSO)和云分辨尺度的三维云模式的发展为在气候模式中精确描述云的垂直结构提供了丰富的观测资料和模式数据。但是,气候模式中现有的云重叠结构处理及其辐射传输方法还远不够完善,仍然存在很多没有解决的问题需要在未来进行探索。     

圆锥形冰雹阻力系数的实验研究

阻力系数是冰雹运动空气动力学研究的重要参量。本文采用实验方法研究了圆锥形冰雹的阻力系数,给出了不同锥角不同底面曲率的圆锥形冰雹阻力系数与雷诺数之间的关系。     

三维冰雹分档强对流云数值模式研究 I.模式建立及冰雹的循环增长机制

针对现行冰雹云参数化模式中假定冰雹谱服从特定的负指数分布,冰雹增长率依赖其加权平均末速度以及粒子间的数浓度转换不守衡等局限性,作者建立和发展了一个包括云滴、云冰、雨滴、雪团、霰和雹的云中主要水成物场及凝结、撞冻等37种主要微物理过程,可用于预测和研究三维强冰雹云降雹过程的冰雹分档模式,模式能够提供在雹云参数化模式中无法提供的关于冰雹增长与分布的信息.研究共分三部分:模式的建立及冰雹的循环增长机制;冰雹的分档分布特征;冰雹产生与增长的微物理过程.第一部分,通过建立模式及模拟一个多单体风暴个例,对多单体中冰雹的增长机制进行了数值模拟研究.     

三维冰雹分档强对流云数值模式研究：Ⅰ、模式建立及冰雹的循环增机制

针对现行冰雹云参数化模式中假定冰雹谱服从特定的负指数分布，冰雹增长率依赖其加权平均末速度以及粒子间的数浓度转换不守衡等局限性，作者建立和发展了一个包括云滴、云冰、雨滴、雪团、霰和雹的云中主要水成物场及凝结、撞冻等37种主要微物理过程，可用于预测和研究三维强冰雹云降雹过程的冰雹分档模式，模式能够提供在雹云参数化模式中无法提供的关于冰雹增长与分布的信息，研究共分三部分；模式的建立及冰雹的循环增长机制；冰雹的分档分布特征；冰雹产生与增长的微篁,经一部分，通过建立模式及模拟一个多单体风暴个例，对多单体中冰雹的增长机制进行了数值模拟研究。