2011年地面入射太阳辐射变化及其与敏感因子回归分析

太阳辐射是地球上一切生命的源泉,亦是地球天气、气候系统发生发展和演变的能量来源。利用FY2E卫星遥感产品地面入射太阳辐射资料和地面常规观测资料,对2011年鹤壁市地面入射太阳辐射变化特征分析结果表明：鹤壁市2011年地面入射太阳辐射日曝辐量和月累积量的变化有明显的季节性,其年累积量为5721．38MJ·m^-2,日曝辐量3—4月增加迅速,其中3月份环比增长59％。地面入射太阳辐射总体变化趋势可以用一元多项式进行回归拟合,拟合曲线与实测资料的相关系数达0．8。地面最高温度与地面入射太阳辐射存在明显正相关,地面入射太阳辐射增大,地面最高温度就会升高。地面蒸发量对地面入射太阳辐射高度敏感,地面入射太阳辐射增大,地面蒸发量就会增大。通过对地面入射太阳辐射与地面敏感气象要素的多元回归分析发现,地面入射太阳辐射的二元线性回归预测水平高于一元线性回归预测水平。通过地面气象要素的多元线性回归预测,可估算地面入射太阳辐射值,这为相关研究及业务服务等提供了一种获取地面入射太阳辐射的方法。     

对地面温度异常情况的处理

从众多的地面温度观测记录来看,发现了很多地面最高温度表的记录和地面最低温度表的记录,分别比下午和上午地面0cm的值偏低和偏高许多,或者下午(上午)地面0cm温度表与地面最高温度表(地面最低温度表)读数相差较大的异常情况.以下就对这些情况出现的原因及处理方法提出一些看法和见解:     

冬季青藏高原地面辐射平衡

本文根据实测资料建立了冬季青藏高原上地面辐射平衡与日照百分率、地面反射率之间的经验公式,并用此公式试验了纬度、时间、地面反射率和日照百分率对地面辐射平衡的影响。试验结果表明:冬季高原地面辐射能收支的盈亏状况是由地理纬度和地面反射率决定的。天空遮蔽状况(本文用日照百分率表示)仅影响其盈亏值的大小。亦即地面辐射平衡的地理分布形式由地理纬度和地面反射率所决定,但正、负中心的数值还受天空遮蔽状况的影响。冬季青藏高原地面辐射平衡场是一个由地理因子(地理纬度和自然地理带)作用下形成的基本场叠加上一个地面积雪区形成的扰动场。长江和黄河源区的巴颜喀拉山和藏北草原是冬季高原地面加热场最可能出现异常的关键区。     

对地面温度异常情况的处理

从众多的地面温度观测记录来看，发现了很多地面最高温度表的记录和地面最低温度表的记录，分别比下午和上午地面0cm的值偏低和偏高许多，或者下午（上午）地面0cm温度表与地面最高温度表（地面最低温度表）读数相差较大的异常情况。以下就对这些情况出现的原因及处理方法提出一些看法和见解。     

一些陆面要素非均匀分布对模式计算结果影响的理论分析

应用平均参数化方法,从理论上分别研究了地表温度、地面粗糙度、积雪深度和密度非均匀分布对相关物理量计算的影响。结果表明:考虑地表温度的非均匀分布影响后,模式网格上平均地面的长波辐射通量增加,地面饱和水汽压也增加;在相同的地表温度分布变差系数和常温情况下,与长波辐射通量相比,地面饱和水汽压的变化对地表温度非均匀分布较为敏感;地面粗糙度非均匀分布对地面中性曳力系数和BATS型地面积雪覆盖率有一定的影响;积雪深度和密度非均匀分布也对地面积雪覆盖率有一定的影响。     

大尺度降雨异常对地面过程的影响——一类气候反馈机制的初步研究

本文以华北地区春季两个多雨年和两个少雨年为例,研究半干旱地区大范围持续性降雨对地面物理过程的影响。 根据地面边界层热通量和辐射通量的参数化公式以及地面水份倾向方程,计算分析了春季降雨异常增多后地面热状况、热量平衡各分量和水文状况的变化,发现降雨异常增多后,地面土壤温度和地面气温明显降低,土壤湿度和地面蒸发潜热明显增大,地面反照率也有所降低。值得指出的是,地面物理状况的变化相对于降雨异常过程有明显的时间上的后延现象,在空间场上有较好的配合关系。     

浅谈地面气象记录月报表的审核

地面气象记录报表是气象台站所积累的气象情报资料原始档案,自动站在全月观测数据文件的基础上采用计算机加工处理完成地面气象记录月报表。地面气象记录月报表根据上级业务部门的规定或本站气象服务的需要,按照统一格式和编制要求进行编制。台站按照《地面气象观测规范》、《地面气象测报业务系统软件操作手册》、《地面气象观测数据文件和记录簿表格式》中的规定和要求编制,修改地面气象观测数据文件（A文件）和分钟观测数据文件（J文件）。     

青藏高原地面-对流层系统的能量收支

利用CCM3中的辐射模式CRM，计算了1月和7月地－气系统、地面－对流层系统和地面辐射能收支，研究了青藏高原地面－对流层系统辐射能收支的冬、夏季节特征及其与地面和地－气系统辐射能收支的关系，并与东部平原地区和高原北侧干旱地区比较。文中还讨论了云和高原冬季地面积雪对辐射能收支的影响，比较了大气辐射加热和地面感热通量对夏季高原对流层大气加热的贡献。     

近36年德令哈市地面温度的变化特征及突变分析

利用1981—2016年德令哈市国家基本气象站地面温度和气温数据资料,从年、季和月3个方面研究地面温度的变化特征。结果表明:近36a德令哈市年平均地面温度、地面最高温度和地面最低温度分别以0.811℃/10a、0.063℃/10a和1.247℃/10a的气候倾向率呈上升趋势;各季平均地面温度和地面最低温度呈上升趋势,春季平均地面最高温度呈上升趋势而夏秋冬三季呈下降趋势;月平均地面温度和地面最高最低温度的变化呈单峰式特点,各月平均地面温度和地面最低温度呈上升趋势,平均地面最高温度1—6月份呈上升趋势,7—12月份呈下降趋势;年平均地面温度和地面最低温度分别在1997年和2001年出现突变,年平均地面最高温度未出现突变;年、季、月平均地面温度与平均气温呈显著的正相关。     

青藏高原太阳辐射能量的支出状况

到达地面的太阳辐射量,并不是全为地面所获得。地面吸收一部份,同时反射一部份。被地面吸收的部份称为吸收辐射,被地面反射的部份称为反射辐射。另外,地面在吸收太阳短波辐射后,本身要放出长波辐射;同样,大气和云层接受了辐射能量后也要放出长波辐射,大气长波辐射回到地面的部份,称为大气逆辐射。地面长波辐射与大气逆辐射之差,表示地面散失的长波辐射,称为有效辐射。反射辐射和有效辐射都是地面辐射的支出部份。 某地获得太阳辐射能量的多少,不单要看它收入多少太阳辐射能量,还必须了解它支出的太阳辐射能量有多少。现在,我们就着重分析一下青藏高原地区太阳辐射能量的支出状况。     

中国南北方雷暴及人工触发闪电电特性对比分析

通过对我国南北方雷暴及人工触发闪电电特性的对比分析，发现南北方雷暴及人工触发闪是电特性有很大差异。北方雷暴电荷结构呈三极性，人工触发闪电是在地面电场为正的情况下成功的。主要由连续电流和双极性电流脉冲组成，最大放电电流为１ｋＡ，中和电葆量只有几库仑；南方雷暴则为偶极性，触发闪电由连续电流和我次回击组成，电流峰值在于１０ｋＡ。触发闪电时地面电场均为负极性，其中在４ｋＶ／ｍ以上；触发高度在北方最低为２６     

地面电晕离子对空中引雷始发过程的影响

利用已建立的“地面电晕离子的演化模式”对甘肃省平凉地区一次雷暴过程的空中电荷密度和环境电场的演化情况进行了模拟,发现地面尖端产生的电晕离子如果不被俘获便可在１ｍｉｎ左右内到达５００ｍ的高度上。对空中引雷火箭发射前的空中电场分析表明,引雷成功的关键除有足够长的导线以使导线两端的电场产生畸变外,另一个重要的条件是火箭－导线系统顶端能处于强的环境电场中以满足顶部流光的产生和持续传输。另外,低空较强的环境电场对火箭－导线系统下端下行流光的发展和空气间隙的击穿有重要的促进作用。一次空中引雷触发高度上的电场大于５０．０ｋＶ／ｍ,火箭－导线系统下行正流光持续传输的电场值为１９．０ｋＶ／ｍ,放电过程首先起始于火箭－导线系统下端正流光的产生。根据多年的实验资料,建议实际引雷试验时,以５００ｍ高度上的电场为参考来决定火箭的发射时刻,北方雷暴大于５０ｋＶ／ｍ,南方雷暴大于２５ｋＶ／ｍ。     

人工触发闪电电流测量及特征性分析

通过对１９９３年７月２７日的人工触发闪电电流、跨步电压的直接测量结果的分析发现,在正电场下触发的慢型放电过程由连续电流和双极性的电流脉冲过程组成,其放电特性与雷暴的电特性有关。闪电电流最大值为１．２ｋＡ,持续时间为２５ｍｓ,中和电荷量为８．９Ｃ。跨步电压与电流的测量结果相一致,是一种间接测量电流的方法。     

强雷暴天气的闪电和雷达回波特征个例分析

利用粤港澳闪电定位系统、广州多普勒天气雷达和自动气象站等资料, 分析了2017年6月2日发生在广州市中北部的一次强雷暴天气过程的地闪变化特征及闪电与雷达回波特征的关系。(1)本次强雷暴天气是华南一起典型的以西南急流和切变线为环流背景的强对流天气过程。在整个雷暴生命史中以负地闪为主, 占69.3%;正闪在雷暴发展的初始和结束阶段占比较大。(2)闪电频数分布与强雷达回波区域存在着较好的对应关系, 闪电活动位置稍有提前, 地闪频数峰值的时间比雷达回波峰值时间平均提前了11.1 min。(3)回波顶高是产生闪电的先决条件, 闪电较多分布在回波顶高9~15 km范围内, 地闪频数峰值落后于回波顶高峰值12~18 min。      

闪电放电特征和雷暴电荷结构研究

文章综述了近10年来对闪电物理过程和雷暴电荷结构等方面的主要研究进展。利用自行研制的高时间分辨率新型闪电探测和定位技术,获得中国不同地区的闪电特征及放电参数,组织首次青藏高原综合闪电观测实验,揭示高原雷暴及其闪电活动的特殊性,并利用数值模式探讨其成因;将原子结构理论应用于闪电光谱研究,并进行闪电光谱的实验观测和理论研究,获得可见光频段的闪电光谱记录;完善空中人工引发闪电技术,解决近距离严酷电磁环境条件下闪电的光、电信号测量技术,寻找闪电双向先导传输的光学和甚高频辐射证据,并利用人工引发闪电技术对防雷设施进行试验研究;另外,在闪电与天气、气候关系的研究方面也进行了初步探讨。     

一次强雷暴天气与大气环境场的关系分析

雷电是电荷聚集到一定程度的放电现象,当雷暴云中电荷累积,在地面附近大气就会有相应的感应电场,因此通过大气电场脉冲波形变化,结合雷达回波资料,可以判断雷暴云的发展阶段。本文分析了2010年8月11~12日陕西省有闪电定位监测网络以来最强的一次雷电天气过程。该过程全省范围内共发生闪电23 570次,8月11日单日闪电14 470次,整个过程以负闪为主,闪电频数高,同时伴随强降水发生。分析发现,此次强雷电天气过程与大气环境场具有以下对应关系:强雷电的发生与西太平洋副热带高压强盛控制陕西大部分地区且呈东西带状分布、西风槽东移南压关系密切;另外还与潜在对流性稳定度指数、抬升指数、能量场和位势稳定度具有较好的相关性;高雷电密度区域与区域性暴雨的强降水落区有一定的对应关系,但强雷电往往先于强降水出现,雨量最大区域与雷电强度最大区域并不对应。     

雷暴云电结构与闪电关系初探

利用雷暴云偶极性电结构理论,结合卫星和雷达资料分析了不同荷电结构下地面电场。结果表明:当正电荷中心高度越高、负电荷中心高度越低,形成的地面负电场越大,越有利于地闪的形成;负地闪发生后或云砧下方,地面电场成正极性,易引发正地闪;地闪分布与雷达回波、卫星云图中雷暴云位置基本一致,结合雷达和卫星资料可初步判断正/负地闪发生位置。     

海南文昌地区夏季雷暴地面电场观测及分析

为了了解海南文昌地区雷暴电环境的基本特征,利用安装于距地面3.5 m 楼顶的大气电场仪和雨量资料,分析了文昌夏季阵性降水对应不同类型的电场特征、单体雷暴活动电场演变规律及降水和闪电之间的关系。通过分析发现过观测场顶部无闪电的阵性降水过程地面电场极值较小,电场和降水基本呈现反向同步的变化特征。过顶单体雷暴在闪电发生前,地面电场提前产生扰动,明显的扰动一般提前于电场过零点约15～30 分钟,第1 次闪电发生一般提前于降水20～30 分钟。统计多次较强单体雷暴过程发现,阵性降水之前和降水过程中闪电比较密集,降水后期闪电较少发生,降水强度和闪电频次有一定的正比例关系。典型单体雷暴进入衰退期电场变化呈现出较为明显的阻尼振荡(EOSO)。      

基于雷达和微波辐射计的湖北省冷季“高架雷暴”特征分析

利用常规观测、加密自动气象站、三维闪电定位仪、天气雷达和地基微波辐射计资料等,对湖北冷季（2014年11月）发生的3次高架雷暴过程进行了分析。（1）3次过程发生在地面冷锋后部地面冷气团中,主要以短时强降水和频繁的雷电活动为主,是典型的冷季“高架雷暴”,对流区位于地面冷锋后部500 km左右。（2）地面到925 hPa的冷垫,迫使暖湿气流爬升,在925 hPa逆温层附近触发对流,冷垫之上西南暖湿气流越强,对流越旺盛,雷达径向速度剖面可以明显看到1 km之下的冷垫。（3）冷季高架雷暴雷电活动剧烈,CG（地闪）占总闪比例60%以上,而+CG则占CG的40%左右,闪电频次和降水有很好的时空对应关系,CG出现在较强降水中心附近及周围,IC和CG突增对降水均有一定的时间提前量。CG更靠近强回波中心,且和≥30 dBZ的回波位置对应较好,IC则分布在雷暴单体外侧回波强度≥15 dBZ的区域。0 ℃等温线以上的（最大）回波强度达到43 dBZ以上或者18 dBZ回波顶高超过7.5 km是湖北冷季高架雷暴是否发生雷电的重要预警因子。（4）地基微波辐射计温度、湿度廓线和探空曲线基本吻合,可以看到明显的冷垫、逆温层及西南急流。基于微波辐射计资料计算的不稳定指数变化特征对冷季高架雷暴的短临预报有重要的实际应用价值。当A指数、TT指数、K指数和T_850-500出现快变抖动时,伴随抖动加剧可以判断将会有雷暴天气发生,当波动曲线开始下降并变得平稳,表示雷暴减弱消亡;θ_{se 850}在雷暴出现后跃增并在320 K附近抖动,雷暴结束后下落到290 K的平稳状态;T_d850在雷暴活跃阶段近乎为0 ℃;T_850-500在雷暴发生前是一个缓慢下降的过程,雷暴结束后大气趋于稳定。      

四川省复杂地貌区域雷电活动中大气电场特征研究

利用四川省2009~2019年大气电场仪监测资料,分析了省内平原和高原地区雷电活动中地面电场的变化特征。结果表明:平原地区雷电过程持续时间为30~350min,平均持续时间约为158min;根据地面电场变化趋势,分为两类:地面电场值主要为负的偶极性的电荷结构,地面电场值由正到负的三极性电荷结构。高原地区雷暴云电荷累积速度快,击穿空气发生早,雷电过程发展到旺盛阶段的用时短,雷电过程持续时间为30~360min,平均持续时间约为93min,其分类与平原地区一致。