我国大气电学研究的最新进展 被引量：3

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作者 郄秀书 朱江皖 +12 位作者 底绍轩 骆烁名 黄子凡 刘冬霞 张鸿波 袁善锋 刘明远 孙竹玲 徐晨 孙春发 王东方 蒋如斌 杨静 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期51-75,共25页

大气电学主要研究地球大气和近地空间发生的电学过程及其机理和影响,其核心研究内容是雷电物理和雷暴电学。自1980年代以来,中国大气电学研究不断取得新的进展,特别是近年来,得益于高时间分辨率雷电探测技术的进步,大气电学研究不仅在... 大气电学主要研究地球大气和近地空间发生的电学过程及其机理和影响,其核心研究内容是雷电物理和雷暴电学。自1980年代以来,中国大气电学研究不断取得新的进展,特别是近年来,得益于高时间分辨率雷电探测技术的进步,大气电学研究不仅在雷电物理学和雷暴云电荷结构方面取得了重要成果,也在雷电和雷暴对近地空间的影响、强对流天气的雷电特征、以及雷电资料同化和预警预报等方面取得了重要进展。本文从六个方面对近五年来大气电学的主要研究进展进行回顾,包括高精度雷电探测和定位技术、雷电物理过程和机制、雷暴对中上层大气的影响、雷暴云电荷结构的观测和数值模拟、强对流天气的雷电特征与预报、雷电对气候变化的影响与响应等,最后对大气电学未来发展进行展望。 展开更多

关键词 大气电学 雷暴 雷电 强对流天气 资料同化和预警预报

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平流层大气过程研究的前沿与重要性 被引量：39

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作者 吕达仁 卞建春 +7 位作者 陈洪滨 陈月娟 陈泽宇 胡永云 刘毅 刘煜 任荣彩 田文寿 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期221-228,共8页

当前全球气候变化,重大灾害性天气气候事件的预警预测,以臭氧洞出现和臭氧层变化引起的全球环境变化监测预测,以及对临近空间的开发利用已经引起大气科学界对处于对流层大气以上的平流层大气过程的重要关注。扼要介绍了当前这方面的研... 当前全球气候变化,重大灾害性天气气候事件的预警预测,以臭氧洞出现和臭氧层变化引起的全球环境变化监测预测,以及对临近空间的开发利用已经引起大气科学界对处于对流层大气以上的平流层大气过程的重要关注。扼要介绍了当前这方面的研究前沿和重要应用领域,最后提出我国加强平流层大气过程研究的建议。 展开更多

关键词 平流层 临近空间 臭氧层 气候变化 延伸预报

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东亚低纬地区局地Hadley环流特征及其与大气臭氧的关系 被引量：8

3

作者 郭世昌 李琼 +4 位作者 刘煜 吕达仁 苏锦兰 段雪梅 李慧晶 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2012年第4期478-486,共9页

利用1975—2008年NCEP/NCAR的逐月平均风场资料及1975—2001年ECMWF的逐月多层臭氧质量混合比资料,用大气环流三维分解方法研究了东亚低纬度地区之局地Hadley环流的结构及年代际演变特征,分析了该区域局地Hadley环流异常时对应大气臭氧... 利用1975—2008年NCEP/NCAR的逐月平均风场资料及1975—2001年ECMWF的逐月多层臭氧质量混合比资料,用大气环流三维分解方法研究了东亚低纬度地区之局地Hadley环流的结构及年代际演变特征,分析了该区域局地Hadley环流异常时对应大气臭氧的空间距平分布。研究结果表明:(1)东亚低纬度地区局地Hadley环流既与纬圈平均Hadley环流具有明显的季节变化,但又具有明显区别于纬圈平均Hadley环流的自身结构特征:除冬季存在明显向南、向北输送的两闭合环流圈外,局地Hadley环流在其余季节均以向南输送为主;(2)该局地Hadley环流具有不同于纬圈平均Hadley环流的年代际演变特征,在整个研究时段上以振荡变化为主,并没有表现出象纬圈平均值那样明显的增强趋势;(3)区域赤道上空平流层20～50 hPa大气臭氧的正负距平异常中包含有局地Hadley环流的异常信息:当局地Hadley环流异常强时,区域赤道上空20～50 hPa大气臭氧有一显著负距平异常中心,反之亦然。 展开更多

关键词 局地Hadley环流 纬圈平均Hadley环流 臭氧质量混合比 大气环流三维分解 东亚低纬度地区

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2012年北京MST雷达(香河站)大气水平风场数据集 被引量：3

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作者 田玉芳 陈泽 吕达仁 《中国科学数据（中英文网络版）》 CSCD 2021年第2期25-35,共11页

大气水平风场是研究大气动力特征、过程以及上下层之间的动力耦合的重要参数。MST(Mesosphere Stratosphere and Troposphere)雷达在大气风场探测中发挥独特的作用,可获取高时空分辨率的大气风场廓线数据。在国家重大科技基础设施项目... 大气水平风场是研究大气动力特征、过程以及上下层之间的动力耦合的重要参数。MST(Mesosphere Stratosphere and Troposphere)雷达在大气风场探测中发挥独特的作用,可获取高时空分辨率的大气风场廓线数据。在国家重大科技基础设施项目子午工程支持下由中国科学院大气物理研究所建设的北京MST雷达位于中国科学院大气物理研究所香河大气综合观测试验站(39.75°N,116.96°E)。本数据集包含2012年北京MST雷达探测的3-25 km大气水平风速、水平风向数据。垂直分辨率600米,探测时间间隔为30分钟。去除异常点后的风场廓线与探空数据有很好的一致性。本数据集可在对流层-下平流层大气风场、波动等大气动力学以及大气过程研究中发挥独特作用。 展开更多

关键词 北京MST雷达 水平风速 水平风向 对流层-下平流层 香河站

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基于系留气艇平台的红外辐射传输算法实验验证 被引量：2

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作者 章文星 吕达仁 +3 位作者 霍娟 王勇 孙宝来 李立群 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2011年第6期654-662,共9页

中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室(LAGEO)建立了以系留气艇为平台的综合探测系统。通过气艇在大气边界层上升、下降过程获得不同高度的气象参数和同时的辐射参数。以气象参数为输入,应用辐射传输模式(MODTRAN4... 中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室(LAGEO)建立了以系留气艇为平台的综合探测系统。通过气艇在大气边界层上升、下降过程获得不同高度的气象参数和同时的辐射参数。以气象参数为输入,应用辐射传输模式(MODTRAN4.0)获得模式辐射输出,将其与实测辐射值作对比,验证MODTRAN4.0模式的准确性,为有关目标识别与遥感提供基础。2006年8月在中国科学院大气物理研究所香河综合观测站利用系留气艇平台进行了验证实验,并对热红外波段的模式对比结果进行分析。结果表明:所建实验系统具备进行模式验证的能力,在热红外波段,MODTRAN4.0模式输出结果与实测辐射亮度之间的相对误差的均方差在边界层大气条件下小于3%。 展开更多

关键词 辐射传输 验证 系留气艇 热红外波段

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飑线系统中的闪电活动与雷达回波特征的相关性研究 被引量：6

6

作者 于函 张鸿波 +7 位作者 刘冬霞 陈志雄 田野 袁善锋 王东方 卢晶雨 周筠珺 郄秀书 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第4期835-844,共10页

基于北京宽频带闪电网(Beijing Broadband Lightning Network,简称BLNet)获得的全闪三维定位和多普勒天气雷达等资料,详细分析了2015~2017年北京暖季7次强飑线过程的闪电活动与雷达回波强度之间的关系。结果表明,闪电主要发生于前部线... 基于北京宽频带闪电网(Beijing Broadband Lightning Network,简称BLNet)获得的全闪三维定位和多普勒天气雷达等资料,详细分析了2015~2017年北京暖季7次强飑线过程的闪电活动与雷达回波强度之间的关系。结果表明,闪电主要发生于前部线状对流云区内且集中分布在30 d BZ以上的强回波区域,少部分的闪电分布在后部的层状云区域内。从闪电辐射源三维分布结构可以发现,闪电活动大部分处在6~11 km的高度范围。将能够同时反映强回波深度和面积的0~-30°C温度区域内大于30 d BZ雷达回波体积(V)作为强回波指标,并与闪电活动进行统计分析发现,整体上在7次飑线过程中,总闪频数和V存在较好的相关性,其中5次过程的闪电频数峰值同时或提前于V的峰值出现,二者的时滞相关系数超过0.61,提前时间为0~96 min。另外两次过程中闪电峰值落后于V峰值,落后时间分别为30 min和60 min。研究结果不仅对认识闪电与对流活动的关系有重要的科学意义,也可为闪电资料在数值模式中的同化应用提供科学依据。 展开更多

关键词 飑线 闪电活动 大于30 dBZ雷达回波体积 滞后相关

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三频雷达遥感云参数能力的模拟与初步分析 被引量：1

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作者 霍娟 段民征 +1 位作者 韩瑽琤 毕永恒 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第5期2004-2014,共11页

短波雷达在观测云内粒子微物理属性方面具有优势,是探测全球水循环重要环节——云的强有力探测工具。本文简要回顾了云雷达探测的理论基础,从雷达探测基本原理出发,借助小粒子电磁波散射理论和方法,建立了一套多波长雷达观测正演(前向)... 短波雷达在观测云内粒子微物理属性方面具有优势,是探测全球水循环重要环节——云的强有力探测工具。本文简要回顾了云雷达探测的理论基础,从雷达探测基本原理出发,借助小粒子电磁波散射理论和方法,建立了一套多波长雷达观测正演(前向)模型(Radar Simulation Package,简称RSP),并利用RSP对当前主流的三种典型波长X波段(9.5 GHz、3 cm)、Ka波段(35 GHz、8 mm)和W波段(94 GHz、3 mm)短波雷达的遥感探测能力开展了模拟分析。通过与瑞利法计算结果相比较,证实RSP法的计算精度可靠准确。基于RSP法模拟结果,建立了液水含量(LWC)与雷达反射率因子(Ze)、有效粒子半径(re)与Ze之间幂指数形式的反演关系;建立了利用不同云层高度处两波长的反射率因子差值,反演云层平均LWC的反演关系等。本文工作对如何利用雷达探测参数提取液态云滴的微物理参数方法进行了探讨,一方面为多波长雷达探测云特征获得更准确的理论认识,另一方面为云微物理参数的反演提供理论依据和分析手段。 展开更多

关键词 雷达 毫米波 微物理反演 云 模拟

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北京地区雷电灾害天气系统的动力-微物理-电过程观测研究 被引量：7

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作者 郄秀书 袁善锋 +24 位作者 陈志雄 王东方 刘冬霞 孙萌宇 孙竹玲 Abhay SRIVASTAVA 张鸿波 卢晶雨 肖辉 毕永恒 冯亮 田野 徐燕 蒋如斌 刘明远 肖现 段树 苏德斌 孙成云 徐文静 张义军 陆高鹏 Da-Lin ZHANG 银燕 余晔 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2021年第1期46-62,共17页

在国家"973"项目"雷电重大灾害天气系统的动力-微物理-电过程和成灾机理"(简称:雷暴973)资助下,2014~2018年连续五年在北京组织开展了雷电(也称闪电)灾害天气系统的暖季综合协同观测实验,旨在获得对北京及周边城市... 在国家"973"项目"雷电重大灾害天气系统的动力-微物理-电过程和成灾机理"(简称:雷暴973)资助下,2014~2018年连续五年在北京组织开展了雷电(也称闪电)灾害天气系统的暖季综合协同观测实验,旨在获得对北京及周边城市群区域的雷电天气系统特征和规律的实际认识,探索雷电资料在数值预报模式中的同化方法,以期改进雷电重大灾害天气系统的预报效果.主要观测设备包括:由16个子站构成的雷电(全闪)三维定位系统、2台X波段双线偏振多普勒雷达和4台激光雨滴谱仪等,协同观测还充分利用了中国气象局在京津冀地区的中尺度气象观测网.观测结果表明,受地形和环境条件影响,飑线和多单体雷暴是影响北京地区的两类主要的雷电灾害天气系统,它们除产生频繁的雷电活动外,还常伴随突发性局地短时强降水和冰雹,造成城区突发洪涝灾害.雷电密度的高值区位于北京昌平区东部、顺义区的中部和东部以及中心城区.超强雷暴(占总雷暴数的5%)、强雷暴(占比35%)和弱雷暴(占比60%)对总雷电分布的贡献分别为37%、56%和7%.北京城区的热岛效应对过境雷暴增强产生了重要作用,超强雷暴在中心城区的雷电频数可以高达每分钟数百次.雷电活动与雷暴云的热动力、微物理特征之间存在紧密联系,因此雷电频数可以作为冰雹、短时强降水等灾害性天气的指示因子.在对流可分辨数值预报模式中,建立并引入雷电资料同化方案,通过调整或修正模式的热动力和微物理参量,可明显提高模式对强对流和降水的预报效果. 展开更多

关键词 雷电(全闪)三维定位 双线偏振多普勒雷达 雷电灾害天气系统 雷电资料同化 冰雹 短时强降水

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夏季青藏高原对流层-平流层交换过程及其气候效应的若干问题 被引量：13

9

作者 卞建春 范秋君 严仁嫦 《气象科技进展》 2013年第2期22-28,共7页

亚洲是目前世界上经济发展最快的地区,其所带来的区域气候环境问题以及对全球气候环境的可能影响成为当前科学界关注的一个重要课题。一些研究表明,夏季亚洲季风区是边界层大气成分(包括污染物)进入全球平流层的一个重要通道,其中青藏... 亚洲是目前世界上经济发展最快的地区,其所带来的区域气候环境问题以及对全球气候环境的可能影响成为当前科学界关注的一个重要课题。一些研究表明,夏季亚洲季风区是边界层大气成分(包括污染物)进入全球平流层的一个重要通道,其中青藏高原由于高大地形的作用而具有重要的地位。从以下几个方面介绍了研究进展及存在的问题:夏季亚洲季风区上对流层/下平流层(UTLS)大气成分及对流层顶气溶胶层的分布特征、卷云及深对流活动特征、夏季南亚高压反气旋环流特征及其对大气成分分布的作用。指出南亚高压反气旋控制区不仅是对流层示踪物的高值区和平流层示踪物的低值区,同时也是气溶胶和卷云覆盖率的大值区,因而是全球比较特殊的地区,从而可以进一步通过大气辐射、微物理、异相化学等过程对区域甚至全球气候环境产生重要影响。比较了亚洲季风区与北美季风区大气成分在UTLS区域分布的异同,讨论了深对流快速输送和大尺度缓慢输送这两种不同尺度过程在大气成分分布的可能作用,尤其对于不同大气成分输送作用的差异,并讨论了南亚高压两种不同模态对UTLS区域大气成分分布的重要作用。最后提出了未来青藏高原对流层—平流层相互作用及其气候效应研究中需要关注的一些关键科学问题。 展开更多

关键词 平流层—对流层交换 青藏高原 亚洲夏季风 南亚高压 深对流 大气化学

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亚印太交汇区低纬上空不同层次大气臭氧的时空变化分析

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作者 李琼 郭世昌 +4 位作者 刘煜 吕达仁 段雪梅 苏锦兰 李慧晶 《云南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期179-186,共8页

利用ECMWF 195709～200208共45 a的多层臭氧质量混合比月平均资料,详细分析了亚印太交汇区(AIPO)低纬地带上空平流层、对流层各层次上臭氧浓度的分布特征.结果表明:①区域上空对流层、平流层及臭氧总量大尺度特征均显著,纬度带分布特征... 利用ECMWF 195709～200208共45 a的多层臭氧质量混合比月平均资料,详细分析了亚印太交汇区(AIPO)低纬地带上空平流层、对流层各层次上臭氧浓度的分布特征.结果表明:①区域上空对流层、平流层及臭氧总量大尺度特征均显著,纬度带分布特征明显;②对流层和平流层臭氧各个季节变化趋势相反,平流层臭氧和臭氧总量各个季节变化趋势一致;同一层次夏季臭氧浓度变化趋势与其他3个季节变化趋势相反;③区域上空20～3 hPa是臭氧浓度的高值区,50～30 hPa臭氧平均变化幅度最大;④对流层臭氧距平变化在整个高度上较为一致,正、负距平随季节绕赤道做南、北半球摆动,且存在季节性突变;⑤赤道上空有明显从平流层上层随季节逐渐往较低层传播的臭氧正负距平现象. 展开更多

关键词 臭氧质量混合比 亚印太交汇区 EOF分析 垂直积分

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近10a全球气溶胶光学厚度变化特征及其可能原因 被引量：9

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作者 蔡惠文 杨军 +1 位作者 李晓静 夏祥鳌 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2012年第6期961-966,共6页

基于2000年3月～2011年2月中分辨率光谱成像仪(MODIS)3级(Level3)日平均气溶胶光学厚度(AOD)数据分析了全球AOD变化趋势。近10a来AOD减小的区域主要在欧洲和北美地区,增大的区域主要集中在东南亚、南美南部阿根廷和智利以及非洲东侧塞... 基于2000年3月～2011年2月中分辨率光谱成像仪(MODIS)3级(Level3)日平均气溶胶光学厚度(AOD)数据分析了全球AOD变化趋势。近10a来AOD减小的区域主要在欧洲和北美地区,增大的区域主要集中在东南亚、南美南部阿根廷和智利以及非洲东侧塞舌尔群岛附近。西欧和美国AOD夏季减小趋势最明显。亚马逊AOD减小的峰值出现在秋季。南美南部AOD主要在5～9月呈现增大趋势。东亚地区AOD在冬季增大的趋势最明显,增大值最高可达每年0.0036。除了7～9月印度其他月份的AOD都呈现增大趋势,增大的峰值出现在冬季。非洲地区AOD值在冬季和春季有所减小,而夏、秋两季则是增大的。 展开更多

关键词 气溶胶光学厚度 变化趋势 MODIS

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亚洲季风区深对流系统的区域分布和日变化特征 被引量：13

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作者 吴学珂 郄秀书 袁铁 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2013年第4期556-569,共14页

利用TRMM卫星12年的观测资料,分析了亚洲季风区20dBZ回波顶高大于14km的深对流系统的分布特征,结合NCEP再分析资料对深对流系统的空间分布特征成因进行了探讨,并对不同地形条件下的深对流系统进行了对比研究.结果表明,深对流系统主要发... 利用TRMM卫星12年的观测资料,分析了亚洲季风区20dBZ回波顶高大于14km的深对流系统的分布特征,结合NCEP再分析资料对深对流系统的空间分布特征成因进行了探讨,并对不同地形条件下的深对流系统进行了对比研究.结果表明,深对流系统主要发生在陆地上,夏季风爆发前,深对流系统主要分布在20°N以南;季风爆发后,深对流系统的分布向中纬度地区发展并以青藏高原南麓地区最活跃.青藏高原上的深对流系统的发生频数较中国中东部高,但水平尺度小,对流强度较弱,而中国中东部地区的深对流系统虽然发生频数较低但对流强,且闪电频数大.洋面上的深对流系统表现为最小红外亮温小(对应云顶高),40dBZ回波最大面积比陆地上大但出现高度较低,闪电频数少.陆地上的深对流系统主要集中发生在午后至午夜,青藏高原上的深对流更加集中的发生在午后至傍晚,海洋上发生在凌晨至日出前的深对流系统较其他时段多,但日变化幅度不大,热带海洋性大陆深对流的日变化与大陆上类似. 展开更多

关键词 深对流系统 亚洲季风区 TRMM卫星 区域分布 日变化

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