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双线偏振雷达资料在数值模式中的应用:模拟器的构建 被引量:22
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作者 王洪 万齐林 +1 位作者 尹金方 丁伟钰 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期229-243,共15页
基于Rayleigh-Gans散射原理构造一个S波段双线偏振雷达模拟器。模拟器考虑了云冰、雪、雨和雹4种水凝物,以水凝物的混合比和数浓度以及水凝物粒子的轴比、相对介电常数、下落倾角为输入量,计算得到水平/垂直偏振反射率因子、差分反射率... 基于Rayleigh-Gans散射原理构造一个S波段双线偏振雷达模拟器。模拟器考虑了云冰、雪、雨和雹4种水凝物,以水凝物的混合比和数浓度以及水凝物粒子的轴比、相对介电常数、下落倾角为输入量,计算得到水平/垂直偏振反射率因子、差分反射率、比差分相位等偏振量。通过二维理想飑线模拟的试验结果表明,模拟器合理地再现了二维理想飑线系统成熟期的主要偏振特征:雹的反射率较高,差分反射率较低(又称Zdr洞);对流云区的Zdr柱;层云区的反射率和比差分相位的0℃层亮带特征;雨滴反射率与差分反射率因子的"雨线"统计特征。利用该模拟器建立了模式变量和偏振雷达观测的联系,有助于未来将偏振雷达观测资料应用于模式预报效果评估及对流尺度资料同化等方面的研究和应用。 展开更多
关键词 双线偏振雷达 水凝物 模拟器 云微物理参数化
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WRF耦合城市冠层模式对珠三角城市群天气模拟影响的评估 被引量:7
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作者 张艳霞 蒙伟光 +1 位作者 戴光丰 蒋德海 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2013年第6期935-946,共12页
基于是否耦合城市冠层模式的3个对比试验(无城市冠层模式:W-NUR;单层冠层模式:W-UCM;多层冠层模式:W-BEP),应用WRF模式模拟了珠江三角洲(简称珠三角)地区发生于2011年6月21日午后的一次强降水过程,发现W-UCM、W-BEP试验的模拟结果均优于... 基于是否耦合城市冠层模式的3个对比试验(无城市冠层模式:W-NUR;单层冠层模式:W-UCM;多层冠层模式:W-BEP),应用WRF模式模拟了珠江三角洲(简称珠三角)地区发生于2011年6月21日午后的一次强降水过程,发现W-UCM、W-BEP试验的模拟结果均优于W-NUR试验,但降水落区与实际观测相比仍有差异。为此应用前期10 d(2011年6月11—20日)的模拟结果,通过对珠三角城市群6个站点基本气象要素模拟效果的评估,重点考察了W-NUR及W-UCM试验结果的差异,并对模拟降水存在差异形成的原因进行分析。评估结果表明:无论是W-NUR还是W-UCM,模拟的10 m高度风速普遍偏强,其中W-NUR模拟的平均风速比观测偏强1.61 m/s,W-UCM偏强1.58 m/s;W-NUR模拟的2 m高度温度及温度露点差均较观测偏低,温度平均偏差-1.28℃,温度露点差平均偏差-1.39℃,而W-UCM模拟的温度及温度露点差较观测偏高,温度平均偏差略高0.14℃,温度露点差平均偏高1.12℃。平均偏差及均方根误差分析反映出,温度模拟的误差最小,其次为温度露点差,风速误差最大,而且模拟温度和温度露点差与观测相关性更好,相关系数分别大于0.60和0.50,通过0.001显著性水平检验,而风速的相关性则相对较弱。总体来看,尽管耦合冠层模式后WRF对地面气象要素的预报有所改善,但模拟的10 m高度风速仍然偏强。就21日强降水过程的模拟来说,由于偏北风偏强造成切变线南压可能是模拟降水落区偏南的一个原因。 展开更多
关键词 城市冠层模式 地面气象要素 数值模拟 影响评估
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2011年南海夏季风爆发期间大气污染物特征的数值模拟 被引量:2
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作者 杨兆礼 郑彬 +1 位作者 吴兑 黄辉军 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期73-82,共10页
利用2006年Global emissions data和2011年NCEP Final Analysis资料作为WRF-chem3.0模式的初、边值条件,模拟了2011年4月25日-5月25日南海夏季风爆发前后一个月,区域为70~160°E,0~40°N范围内的季风区海盐、PM10、COx、... 利用2006年Global emissions data和2011年NCEP Final Analysis资料作为WRF-chem3.0模式的初、边值条件,模拟了2011年4月25日-5月25日南海夏季风爆发前后一个月,区域为70~160°E,0~40°N范围内的季风区海盐、PM10、COx、SO2、NOx及O3等各种大气化学污染物的三维空间基本分布情况,结果发现在近地面950hPa和400hPa高度附近,由季风爆发引起的南海地区偏西和偏南风分量加强等风场形势的改变,导致了相应各种污染物浓度在分布上的较大变化,尤其在南海地区,由于出现较强风场辐合导致该地区的污染物浓度明显高于其它区域。还发现在垂直方向上,各种污染物的分布都分别受到了由季风爆发期间引起的偏西和偏南风分量变化的影响较明显。同时,季风爆发前陆地上的污染物浓度明显大于海洋上的污染物浓度,而随着季风爆发,大部分污染物的这种海陆浓度差异会大幅减小。 展开更多
关键词 南海夏季风 大气污染物 扩散特征 数值模拟
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一次华南超级单体风暴的S波段偏振雷达观测分析 被引量:51
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作者 王洪 吴乃庚 +1 位作者 万齐林 詹棠 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期92-103,共12页
利用珠海与澳门共建的中国首部S波段业务双偏振雷达探测资料、风廓线资料和地面加密观测资料,对2015年4月20日发生在珠海附近的一次典型华南春季冷锋触发的超级单体风暴的偏振观测特征进行了分析。天气分析表明,风暴发生于地面冷锋和低... 利用珠海与澳门共建的中国首部S波段业务双偏振雷达探测资料、风廓线资料和地面加密观测资料,对2015年4月20日发生在珠海附近的一次典型华南春季冷锋触发的超级单体风暴的偏振观测特征进行了分析。天气分析表明,风暴发生于地面冷锋和低空切变线附近,中等对流不稳定(对流有效位能为1300 J/kg)和较强风垂直切变(0—6 km风矢量差为20 m/s)环境中。环境总理查逊数为18,与中纬度典型超级单体的生成环境接近,风暴相对螺旋度为2.9 s^(-1)。偏振观测分析表明,大雹粒子的翻滚使冰雹区具有水平反射率因子高(>50 dBz)、差分反射率低(-1—0.5 dB)的特点;雨和冰相粒子的混合导致了相关系数的下降(小于0.9);比差分相位观测对冰雹并不敏感(比差分相位与水平反射率因子的线性拟合率仅为0.05)。在混合相粒子和液相粒子的共同作用下,融化层附近存在差分反射率增大、相关系数减小的现象。风暴侧前方下沉气流偏东侧边界(水平反射率因子梯度高值区)存在一条"差分反射率弧"(差分反射率高值区),主要由大雨滴构成,粒子分选机制合理解释了其形成原因。同时,相对较大的环境风使差分反射率弧更加远离(相对北美观测事实)风暴主体。风暴水平反射率因子中心附近存在"差分反射率柱",与大雨滴被上升气流(连续分布的正径向风)带入高层冻结且失去取向稳定而导致差分反射率值迅速减小有关。 展开更多
关键词 双偏振雷达 超级单体 冰雹 差分反射率特征
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多普勒雷达资料同化在“7.21”北京特大暴雨个例中的应用 被引量:29
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作者 王洪 王东海 万齐林 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期679-696,共18页
基于WRF(Weather Research Forecast)模式和GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)同化系统,研究了同化4部多普勒雷达探测资料对"7.21"北京特大暴雨过程中降水预报的改善作用。GSI系统直接同化径向风,而采用云分析的方式... 基于WRF(Weather Research Forecast)模式和GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)同化系统,研究了同化4部多普勒雷达探测资料对"7.21"北京特大暴雨过程中降水预报的改善作用。GSI系统直接同化径向风,而采用云分析的方式间接同化反射率。2012年7月20日21时—21日00时(世界时)雷达探测资料同化试验采用30 min循环同化径向风和反射率资料。结果表明,循环同化雷达探测资料改善了短时(0—6 h)和短期(0—24 h)降水预报,ETS评分提高了约0.2。同化反射率资料增加了初始场的水凝物,改善了温度场分布,直接影响了降水的形成,同时还使650—250 hPa位势高度的均方根误差平均降低了8 gpm。直接同化径向风资料对中尺度风场产生了一定影响。ETS评分结果表明:同化反射率资料的效果要优于同化径向风。 展开更多
关键词 GSI系统 多普勒雷达资料 “7.21”北京特大暴雨
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面向资料同化的S波段双偏振雷达质量控制 被引量:12
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作者 王洪 孔凡铀 +2 位作者 Jung Youngsun 吴乃庚 尹金方 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期546-558,共13页
双偏振雷达是强对流天气分析和云微物理研究的重要探测设备,将多普勒天气雷达升级为双偏振雷达是我国未来几年强对流天气监测发展建设的重点计划,而双偏振雷达资料质量控制是其中的关键技术问题。针对国内首批业务布建的广东省S波段双... 双偏振雷达是强对流天气分析和云微物理研究的重要探测设备,将多普勒天气雷达升级为双偏振雷达是我国未来几年强对流天气监测发展建设的重点计划,而双偏振雷达资料质量控制是其中的关键技术问题。针对国内首批业务布建的广东省S波段双偏振雷达网研发建立了一套完整的质量控制技术方案,除了重点解决非气象回波外,还考虑了非标准波束遮挡和径向高频脉动问题。在飑线、暴雨和台风3类华南季风区强天气个例的应用表明,基于模糊逻辑的水凝物分类、偏振量(零滞后互相关系数、信噪比和比差分相位)阈值检查和杂波剔除能有效剔除非气象回波,抑制异常传播波束导致的虚假回波;线性内插较好地弥补了非标准波束遮挡带来的观测缝隙;中值滤波和滑动平均既过滤了偏振观测量在雷达径向的高频脉动,又保留了主要的偏振雷达观测特征。质量控制后的气象回波约占有效观测(反射率因子大于-30 dBZ)的40%,其偏振量取值分别为反射率因子大于5 dBZ、零滞后互相关系数大于0.8和差分反射率为-0.2~4 dB。 展开更多
关键词 双偏振雷达 质量控制 非气象回波
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珠三角地区闪电活动与大气化学污染的关系 被引量:3
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作者 杨兆礼 万齐林 +3 位作者 吴兑 廖菲 黄辉军 毛伟康 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2013年第6期947-954,共8页
研究了以广东省东莞站为代表的珠江三角洲(简称珠三角)地区及作为对比的粤西遂溪站为代表的海边地区降水样品的化学成分与闪电活动间的关系,分析了珠三角地区污染源对降水化学成分的影响,通过进行相关分析发现,在珠三角地区,除了臭氧不... 研究了以广东省东莞站为代表的珠江三角洲(简称珠三角)地区及作为对比的粤西遂溪站为代表的海边地区降水样品的化学成分与闪电活动间的关系,分析了珠三角地区污染源对降水化学成分的影响,通过进行相关分析发现,在珠三角地区,除了臭氧不明显外,空气中的二氧化硫、二氧化氮及可吸入颗粒物浓度(没有进入降水中)与闪电发生的次数都存在显著的负相关关系;还发现闪电降水具有十分明显的化学特征地区性差异,即相对其它地区,浓度较高的化学成分其闪电降水的化学浓度都明显高于非闪电降水,而浓度较低的化学成分其闪电降水的化学浓度都低于非闪电降水,这进一步证明了pH值与雷电活动的关系并非主要由湿清除过程引起,而与雷电活动有较密切的关系。闪电活动与降水中某些离子浓度、降水的电导率及pH值间存在显著的相关关系,总的来说,闪电活动与当地的典型化学成分浓度有显著的相关关系,例如闪电活动在海边地区与海盐性离子有显著的相关关系、在珠三角地区与主要由工业化和城市化环境所引起的各种离子有显著的相关关系。 展开更多
关键词 大气物理学 大气化学污染 闪电活动 相关分析 显著性水平
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双偏振雷达资料同化对一次台风降雨模拟的影响 被引量:1
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作者 王德立 孔凡铀 +1 位作者 王洪 陈训来 《气象科技进展》 2019年第3期153-159,共7页
双偏振雷达同时或交替进行水平偏振和垂直偏振方向的观测,其观测量可以更加准确描述降水云微物理特征。这些云微物理特征与强对流系统发生发展密切相关。因此利用雷达偏振量观测来改进强对流天气数值预报具有非常重要的现实意义。在利... 双偏振雷达同时或交替进行水平偏振和垂直偏振方向的观测,其观测量可以更加准确描述降水云微物理特征。这些云微物理特征与强对流系统发生发展密切相关。因此利用雷达偏振量观测来改进强对流天气数值预报具有非常重要的现实意义。在利用包含非标准遮挡去除、水凝物分类筛选、偏振量阈值检查、杂波剔除和平滑等步骤的质量控制模块实现双偏振雷达资料质量控制基础上,使用改进的ARPS云分析模块实现双偏振雷达资料的同化。改进的ARPS云分析模块主要通过基于T-matrix方法的雷达算子以及水凝物分类算法实现偏振量的同化。首先利用水平反射率因子(Zh)、差分反射率(ZDR)、差传播相移率(KDP)、零滞后互相关系数(ρHV)和模式背景场气温进行水凝物模糊逻辑分类从而确定三种主要水凝物类型(雨、雪、雹/霰)各自占比,然后根据基于T-maxtrix方法的雷达算子分析出这三种水凝物的混合比。利用广州、清远、韶关和阳江等四部S波段双偏振雷达资料对2018年台风天鸽个例进行同化分析模拟试验。结果表明,偏振量同化使得该台风初始分析场的水凝物分布更加合理,水汽混合比减小,700hPa台风周围出现干舌;偏振量同化对这次台风强降雨短时预报有一定正影响。 展开更多
关键词 双偏振雷达 资料同化 云分析 台风
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