雨水中氯化物的观测

引言 研究大气组成,雨水成分的地理分布、输送以及随季节的变化,是了解大气中元素散移、转化规律的重要环节;由此也可以了解大气污染状况的程度,还有助于地球化学工作者了解地下水的成因;而云雾物理工作者的目的则在于了解可作为凝结核例如氯化物和硫酸盐的数量、作用以及可能来源等。     

酸雨人工观测与降雨自动监测仪资料的差异

利用广州酸雨观测站2013年1—3月的人工酸雨观测数据与AMR降雨自动监测仪测得的酸雨观测数据进行比较分析,了解两者的差异。通过相关性计算分析可以看出两者的相关性:当p H4.50时,两者差值均值较小;当p H4.50时,两者差值均值较大。通过对比自动监测与人工降水量两者差值,可以看出当差值越大,p H值相差越大。对差值原因进行分析,最终得出AMR降雨自动监测仪的观测资料的可用性。     

连续降雨过程中融化层附近的大气冷却现象

为了考察融化作用所引起的大气冷却现象,1981和1982年间,我们用多普勒雷达和无线电探空仪,在日本筑波市区对九个连续降水过程的融化层个例进行了观测。其中有六个个例显示出融化层附近确有冷空气存在,而另三个表明无冷空气存在。冷空气存在于相对湿度大于90％的云区中,它与地面降水量有关。研究结果表明,冷空气的形成与雪花融化有关。0℃高度以下有一层大致等温,该等温层还向0℃层以上延伸。在等温层以下,我们观测到一个温度直减率很大的不稳定层。等温层向0℃高度以上延伸,说明融化层附近空气发生了垂直混合。     

郑州市降水pH值变化分析

利用郑州市国家基准气候站1994~2005年酸雨观测资料,分析研究了郑州市降水pH值的状况和变化,结果表明:郑州市近几年降水的pH值有逐年减小的趋势,pH值小于5.6的降水次数和频率有增加的趋势;从季节分布来看,降水pH值秋冬比春夏小。酸雨增强的主要原因是煤炭的高消耗排放的SO2量较大,再者是机动车废气排放增加,另外气候条件对酸雨的形成也有影响。     

郑州市降水pH值变化分析

利用郑州市国家基准气候站1994～2005年酸雨观测资料,分析研究了郑州市降水pH值的状况和变化,结果表明郑州市近几年降水的pH值有逐年减小的趋势,pH值小于5.6的降水次数和频率有增加的趋势;从季节分布来看,降水pH值秋冬比春夏小.酸雨增强的主要原因是煤炭的高消耗排放的SO2量较大,再者是机动车废气排放增加,另外气候条件对酸雨的形成也有影响.     

一次冰雹天气过程的多源资料观测分析

利用地基微波辐射计、风廓线雷达和雨滴谱仪等观测资料,对2015年4月28日发生在南京的一次冰雹天气进行了分析,探讨新型探测资料在冰雹监测预警中的应用。结果表明:(1)华北冷涡后部冷空气南下,与低层暖湿气流交汇,是产生这次冰雹的天气背景;高空冷平流叠加在低层暖湿气流之上,使得对流层中低层形成不稳定层结;地面辐合中心及辐合线是降雹的触发机制。(2)微波辐射计监测显示,降雹期间冰雹云中上升气流将底层空气的感热和潜热向上输送,导致2 km以上大气有明显升温,由于低层水汽聚集及冰雹在近地层融化造成降雹时近地层相对湿度、水汽密度增大。冰雹发生在云液态水含量快速增长的波峰上,对冰雹的发生具有较好指示意义。(3)对比南京3站风廓线雷达资料表明各站上空环境风场存在一定差异,六合地区降雹前6 km高度高空急流有利于六合上空形成有利的辐散形势,降雹时0~6 km存在较深厚的垂直风切变,配合地面中尺度低压,降雹最为强烈;南京站降雹时,对流层中下层有一槽过境,而高淳地区冰雹由近地面垂直风切变激发。(4)六合站、高淳站雨滴谱仪分析表明不同降水相态对应的滴谱特征有差异,两站雨滴谱型分别呈指数型、多峰型分布。高淳站雨滴谱仪监测到直径达到15 mm的冰雹粒子,六合站冰雹直径最大为5 mm。两站速度谱大致为单峰型,在较强降水时刻,粒子下落峰值速度在3~4 m·~(-1)。(5)影响六合的超级单体存在钩状回波、回波悬垂、三体散射等雷达回波中尺度特征,地面中尺度低压系统、中低层的中气旋及高层的辐散环流配置造成了雹云中维持较强的旋转上升气流,有利于出现大冰雹。     

数值预报同化系统中观测资料误差分析

在观测资料同化系统中,观测误差均方差与背景场误差均方差共同决定着观测信息与背景场信息的相对重要性以及这些信息在空间及不同变量间的扩展方式,故在资料同化系统中起到决定性作用.因此,观测误差均方差的合理估计是非常重要的.采用贝塞尔函数拟合方法,从探空观测资料与背景场的偏差(IV)协方差中分离出探空资料的观测误差均方差与模式的背景场误差均方差;再从其他观测资料偏差协方差中扣除背景场误差均方差来估计其它观测误差均方差.观测误差均方差分析使用2006年8月1-31日观测资料,国家气象中心T213L31全球中期分析预报系统的6小时预报作为背景场.结果显示估计的观测误差均方差是比较合理的.     

在酸雨观测中温度与pH值的关系及减少误差的办法

通过温度与pH值的关系,找出减少因温度而引起的测量pH值误差的办法.     

2000—2016年中国再分析辐射资料与观测值对比

大气再分析辐射资料克服了传统的地面观测资料缺乏和台站分布不均的缺点,以及卫星遥感反演算法的适用性和传感器精度等问题,采用不同的模型对太阳辐射状况进行动态模拟,并结合实际观测数据对模型进行校正,建立了长时间序列和不同分辨率的数据产品。尽管目前再分析辐射产品评估已经有较多的研究,但是针对我国长时间序列太阳辐射变化的不同再分析辐射资料间的精度对比评估较少,尤其缺乏不同再分析辐射资料空间差异性研究。选取2000—2016年NCEP/DOE、ERA-Interim、GLDASV2.1三种不同空间分辨率的再分析辐射资料,通过对比三种资料与我国辐射观测数据的差异,对三种再分析辐射资料在空间分布和时间序列的适用性进行详细的精确度评估。结果表明,从年资料对比来看,2000—2016年中国区域NCEP辐射资料显著高于其他三种资料,与观测值平均偏差约为1 342.2 MJ/(m²a),东部地区高估现象严重。ERA辐射资料平均偏差为681.8 MJ/(m²a),中国西部、华北及华中地区高估严重。GLDAS辐射资料平均偏差最小为130.2 MJ/(m²     

连续两次冰雹天气过程的多源资料分析

运用多源探测设备资料,对2018年3月12—13日发生在贵州省中西部地区的连续两次冰雹天气过程的大气环流场、环境物理量和对流单体结构特征做了综合分析,得到以下结论:全省受南支槽前西南气流影响,地面辐合线和低层暖平流为省西部边缘低涡的发展和维持提供动力条件,贵阳微波辐射计观测到的水汽参量在强对流过程到达前均有波动增长,在对流系统过境期间达到峰值,层结稳定度参数也反映出同样的特征,系统过境期间层结不稳定增大。冰雹前期中高空层的"干侵入"结构增强了环境位势不稳定度,过程期间低层风场具有较强的辐合运动,多个对流单体在移动过程中合并成为一个有组织的对流系统,并得到第二次发展,雷达回波强度达到60 dBz以上,回波顶高达到11 km以上,强度≥45 dBz回波延伸至-20℃温度层高度以上,从而造成贵州中西部连续两次冰雹灾害天气。     

2018年6月贵州一次持续性降水天气过程分析

该文利用常规气象降水观测资料和NCAR提供的1°×1°的FNL再分析资料,对贵州2018年6月20—24日大范围持续性降水天气过程进行分析,结果表明:100 hPa受南亚高压影响,贵州处在高压前部的高层辐散、低层辐合气流中,有利于产生上升运动。500 hPa亚欧大陆稳定的两槽一脊环流形势,导致北方弱冷空气从贝加尔湖高压脊前不断南下至长江流域。850 hPa主要受低空急流和切变线的影响,低空急流将西南暖湿气流源源不断地输送到中国南方;切变线稳定位于浙江中部至贵州北部,同时贵州的水汽通量辐合区位于切变线南侧,利于水汽辐合上升。贵州全省处在低层辐合、高层辐散的垂直运动负值区中,有良好的上升运动条件。水汽和动力条件的配合,是造成此次贵州大范围的持续性降水天气的主要原因。     

Analyses of the global distribution of precipitation

The global distribution of area-averaged precipitation is extremely difficult to determine with precision. In this paper we will explain why satellite measurements are necessary for the production of global analyses of precipitation, summarize some of the various methods which have been used to estimate rainfall from satellite observations over the past two decades, and describe an attempt to use a mix of remotely sensed estimates and surface observations of rainfall to produce analyses of the large-scale rainfall for the globe. We will discuss the relationship between two types of satellite-derived precipitation estimates over the oceans from 40°N to 40°S, and then will conclude with a discussion of some possible physical mechanisms which might be responsible for the observed correlation between area-averaged rainfall and cloudiness.     

1999年6月黔东南州罕见强降水天气过程的成因分析

应用各类实时信息资料，分析了1999年6月黔东南州3次强降水和6月降水特多的原因。分析发现，中小尺度天气系统更换的发生发展是产生强降水的直接原因，而有利的环境背景是导致中小尺度天气系统的生成与发展的必要和充分条件；特殊有利的地形地貌的强化作用是中小尺度系统发展加强的重要因素。可大致分为3类：冷锋结合型，低涡结合型，西风小槽发展型。黔东南州三面环水并有清水江自西向东贯穿的特殊地面条件为中小尺度天气系统提供了充足的水汽。     

黔东南州一次区域性强降水天气过程分析

从天气学原理出发，应用常规天气图和T213数值预报产品资料，从环流形势、影响系统和物理量场等方面对2003年4月18日20时～19日08时黔东南地区出现的一次区域性强降水天气过程进行分析，结果表明：高空槽、中低层低涡切变、低空SW风急流和地面冷锋配合，是造成这次区域性强降水的关键。     

Some observations on the acidity and composition of rainwater in Sydney,Australia, during the summer of 1980–81

During the summer of 1980–81, a rudimentary form of wet-only event sampling was employed to collect a total of 294 rainwater samples at 12 sites spread across the metropolitan region of Sydney, Australia's largest city. From the samples were determined conductivity, pH, ammonium, chloride and nitrate ion concentrations as well as deposited water volume. Supplementary data consisting of city-wide averaged SO₂, NO₂, NO, and O₃ concentrations and 950 mb wind speed and direction were obtained for times coinciding with the period during which each event occurred.The pH of rainwater upwind of the city and unaffected by urban/industrial emissions was found to be usually 5, whereas the volume-weighted mean pH of all the metropolitan samples was 4.4, indicating that local emissions significantly increased rainwater acidity in the near field. Time available for conversion of precursors to acids averaged 1–2 h only.Considerable day-to-day variability in rainwater composition was observed. Factors identified as contributing to this variability included precursor gas concentration, wind speed, wind direction, amount of water deposited per event and possibly time of day. These results show that physical/meteorological factors cannot be excluded from consideration if variance in rainwater composition data is to be explained.     

Radar observations of precipitation production in thunderstorms

Abstract

Precipitation production is investigated for 9 intense thunderstorms that developed over the Lowveld in South Africa. A C‐band radar is used to observe the 3‐dimensional reflectivity pattern. Using an empirical relation between reflectivity factor and precipitation content and integrating over the storm volume provides an estimate of the total precipitation content aloft. Likewise, an area integration of the instantaneous rain rate at cloud base yields an estimate of the rate of total outflow. At their maturing stage, the storms had precipitation contents of 0.2 to 5.0 Tg and rainfall rates of about 0.3 to 2.0 Gg s^?1. The total accumulation of rain at the ground ranged from 1 to 10 Tg. The characteristic storm updraft, defined as the ratio of the area‐averaged rainfall rate to the volume‐averaged precipitation content, was about 5 ms^?1 for all storms. The time evolution of integral storm parameters is also presented and related to the overall storm development. The precipitation production values observed in the Lowveld storms compares well with previous estimates reported for large thunderstorms observed in Alberta and New England.     

结合毫米波雷达提取降水条件下风廓线雷达大气垂直速度的研究

风廓线雷达主要是利用大气湍流对电磁波的散射作用,在晴空条件下对大气风场等进行探测。在降水天气下,风廓线雷达能同时接收到大气湍流回波和雨滴的散射回波信号,其探测到的回波功率谱中降水信号谱和大气湍流信号谱叠加在一起,使得大气的运动被雨滴的运动信息所掩盖,给后续的大气风场反演带来误差。而毫米波云雷达在降水天气下仅能探测到云雨粒子的回波而无法探测到大气湍流回波,基于这一差异结合毫米波云雷达资料对风廓线雷达功率谱数据进行订正,剔除其中的降水回波信息,进而获取正确的大气运动垂直速度。通过一次典型弱降水天气过程的雷达资料对该方法进行了可行性验证,并将计算得出的大气垂直速度与传统双峰法提取的大气运动垂直速度及原始风廓线雷达垂直速度进行了对比分析,显示在弱降水天气下该方法能有效消除降水对风廓线雷达垂直速度测量的影响,提高弱降水天气下测速准确率,并且在湍流谱极其微弱的情况下该方法也能准确地获取到大气运动垂直速度信息。但是云雷达回波在降水时会有衰减,虽然是弱降水也会导致在高层距离库上的订正效果变差,故目前只适用于弱降水时低距库处的降水订正。      

Some observations of thep H of precipitation elements

Summary A year of observations ofp _H values of individual rain drops and snowflakes near Boston, Mass., showed acidic values ranging from 3 to 5.5 with a mean value of 4. There was no systematic relation betweenp _H and the duration of rainfall. Drizzle and light rain had the lowest values, heavy rain and solid precipitation had the highest. There is a tendency for smaller drops to have lower values ofp _H than the larger ones. Measurements of dew and frost showed also a range from 3 to 5.5 with a mean value of 4.3.

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Zusammenfassung Beobachtungen desp _H-Wertes von einzelnen Regentropfen und Schneeflocken während eines Jahres in der Nähe von Boston zeigten eine Schwankung zwischen 3 und 5,5 mit einem Mittelwert von 4. Eine systematische Beziehung zwischenp _H und Regendauer wurde nicht gefunden. Tropfen von Sprühregen und leichtem Regen hatten die niedrigsten Werte, während die höchsten Werte bei heftigen Schauern und gefrorenen Niederschlagsarten beobachtet wurden. Es besteht eine Neigung zu niedrigeremp _H bei kleinen Tröpfchen als bei großen Tropfen. Messungen an Tau und Reif ergaben ebenfalls Werte zwischen 3 und 5,5 mit einem Mittelwert von 4,3.

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Résumé Des observations des valeurs dup _H de différentes gouttes de pluie ou de flocons de neige, faites près de Boston pendant une année, indiquent une variation comprise entre 3 et 5.5 avec une moyenne de 4. L'auteur n'a pas trouvé de relation systématique entre lep _H et la durée des précipitations. Des gouttes de bruine et celles de légères chutes de pluie indiquaient les valeurs les plus basses, tandis que pendant de fortes averses et des précipitations sous forme solide on obtenait les valeurs les plus élevées. Il y a davantage une tendance à un petitp _H lorsque les gouttes sont petites que lorsqu'elles sont grandes. Les mesures faites sur des gouttes de rosée et sur du givre donnèrent également des valeurs comprises entre 3 et 5.5 avec une moyenne de 4.3.

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With 3 Figures.     

淮河流域持续性强降水过程的环流变化特征

利用淮河流域4省20：00-次日20：00逐日降水量资料,界定了1961-2006年淮河流域持续性强降水过程,并利用NCEP资料,应用合成分析方法对强降水过程和前期环流特征进行了研究。结果表明,从持续性强降水开始之前到强降水过程中乌拉尔山附近阻高减弱,贝加尔湖以北到鄂霍次克海附近的阻高偏强;西太平洋副热带高压在500hPa上表现为西伸北抬,但在850hPa上西伸明显,基本无北抬;南亚高压范围明显扩大,尤其是淮河流域以北地区200hPa高度明显增大,在中国东部到日本上空200hPa急流中心也有明显变化。850hPa西南急流的建立与西太平洋副热带高压的西伸有关,同时乌拉尔山附近高压减弱,冷空气南下,东西气压梯度增大也有利于西南急流的建立。     

一次强对流降水及雨水蒸发对其影响的数值研究

基于中尺度数值模式(WRF v3.4),对发生在湖北省红安地区的一次强对流降水天气过程进行了数值模拟。结果表明,此次强对流天气是在水汽充足,高层辐散、低层辐合以及不稳定能量较大的条件下发生发展的。模式模拟得到的地面累积降水和雷达反射率因子与实况相符,云下雨水蒸发过程显著。进行敏感性试验,将雨水蒸发率分别降至1/2、1/4以及完全关闭后,雷达回波强度减弱,对流演变特征发生变化。蒸发过程的减弱使得降水始发阶段以及后期消散阶段的降水强度增强,在对流旺盛阶段降水强度减弱。同时雨水蒸发过程减弱导致云中上升气流减弱,冰雪晶及霰粒子含水量极大值减小、极大值所在高度降低。可见,雨水蒸发对对流云团动力、热力结构及云微物理结构以及云物理过程均有一定程度的影响。