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江淮夏季不同对流过程的无人机边界层观测特征分析
1
作者
李厚凝
李昕
+2 位作者
李煜斌
吴泓
曾明剑
《大气科学学报》
北大核心
2025年第1期136-151,共16页
利用2019年7—10月江苏盐城5个站点的旋翼无人机观测资料,对夏季对流天气发生前的大气边界层特征进行分析。选取ERA5和L波段雷达探空对旋翼无人机观测的温度、湿度和风场数据进行了观测偏差和误差的定量化估计。结果表明,在不同高度层,...
利用2019年7—10月江苏盐城5个站点的旋翼无人机观测资料,对夏季对流天气发生前的大气边界层特征进行分析。选取ERA5和L波段雷达探空对旋翼无人机观测的温度、湿度和风场数据进行了观测偏差和误差的定量化估计。结果表明,在不同高度层,无人机观测温度与探空观测的平均偏差为-0.2~0.02℃,观测误差为0.44~0.59℃;相对湿度与ERA5的平均偏差为1.27%~7.14%,观测误差为7.14%~10.71%;风速、风向与探空观测的平均偏差分别为0.40~1.34 m/s和-3.87°~4.98°,观测误差分别为1.24~1.62 m/s和10.50°~23.96°。各变量同两个参考数据集具有较好的一致性,数据准确度满足边界层分析要求。针对3类不同天气背景下的夏季对流天气过程进行了边界层特征分析,无人机观测揭示了重要的信息:对于非天气尺度强迫的弱降水个例,无人机观测捕捉到了降水前边界层顶逆温层高度变化和局地风场辐合,边界层内的状态变化解释了弱降水成因;对于天气尺度强迫且主导系统位置稳定的降水个例,降水由大尺度低层不稳定导致,边界层特征呈现出对大尺度强迫的响应;对于天气尺度强迫且系统快速移动的降水个例,因平流引起边界层内气象要素迅速变化,边界层高度由于冷空气入侵急剧下降,近地层出现风向与主导系统移动方向一致的风速大值区。
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关键词
无人机
观测
对流天气过程
边界层观测
特征
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职称材料
旋翼无人机盐城试验观测资料分析及其在一次浓雾天气观测中的应用
被引量：
12
2
作者
王宏斌
吴泓
+3 位作者
李永
徐家平
祖繁
张志薇
《气象》
CSCD
北大核心
2020年第1期89-97,共9页
2018年3月28-30日、6月20-26日和9月5-13日在江苏省盐城市射阳站开展了旋翼无人机大气边界层垂直结构观测试验,并与L波段雷达探空资料进行对比,验证无人机观测资料精度。结果表明无人机观测的温度、相对湿度、风向、风速廓线与探空观测...
2018年3月28-30日、6月20-26日和9月5-13日在江苏省盐城市射阳站开展了旋翼无人机大气边界层垂直结构观测试验,并与L波段雷达探空资料进行对比,验证无人机观测资料精度。结果表明无人机观测的温度、相对湿度、风向、风速廓线与探空观测资料具有较好的一致性。二者温度、相对湿度的相关系数均为0.98,温度绝对偏差为0.57℃,相对湿度绝对偏差为4.25%,风向相关系数为0.98,绝对偏差为11.5°,二者风速的相关系数为0.91,绝对偏差为1.88 m·s^-1,且无人机探测的风速为对应高度上的瞬时风速,可以更好地反映出边界层内风速细节变化特征。试验期间,无人机观测到一次夏季浓雾过程边界层结构细致变化特征,其观测的雾的边界层结构特征和宏观特征与探空观测基本一致。验证结果表明无人机在边界层气象观测中具有很好的应用前景。
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关键词
无人机
边界层观测
L波段雷达探空
验证
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职称材料
MM5和ETA相似理论近地层方案对农田下垫面通量模拟比较研究
被引量：
3
3
作者
王寅钧
周明煜
+1 位作者
徐祥德
孙绩华
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2013年第4期677-691,共15页
近地层湍流通量计算对于中尺度数值模式有重要意义,湍流通量的参数化是当前大气边界层研究的重要课题之一。选择青藏高原东缘大理观象台边界层通量观测系统,离线测试了WRF区域模式中的两种常用的近地层参数化方案(MM5相似理论非迭代方案...
近地层湍流通量计算对于中尺度数值模式有重要意义,湍流通量的参数化是当前大气边界层研究的重要课题之一。选择青藏高原东缘大理观象台边界层通量观测系统,离线测试了WRF区域模式中的两种常用的近地层参数化方案(MM5相似理论非迭代方案A和ETA相似理论迭代方案B),并将参数化方案计算结果与边界层铁塔涡动相关法的观测值进行对比分析。在大理观象台观测场不同植被随季节交替的状况下,根据边界层铁塔4层高度风速拟合,发现近地层空气动力学粗糙度随季节变化特征明显。将拟合的空气动力学粗糙度输入模式参数化方案进行通量计算。结果表明:稳定度是影响近地层参数化方案精度的重要因素,在不稳定条件下方案B低估了动量通量,方案A优于方案B,而在稳定条件下方案A低估了动量通量,方案B优于方案A,两种方案总体来看误差不大。对于大理边界层通量观测场农田植被交替的环境条件,不同季节下垫面植被类型的差异,以及植被的稀疏对近地层参数化方案湍流通量计算结果的精度有显著影响。方案B考虑了空气动力学粗糙度z_0和热量粗糙度z_(0h)的差异,不稳定条件下感热通量计算结果在裸土或稀少植被条件下明显优于方案A。针对方案B不稳定条件下感热通量计算结果在裸土下垫面仍出现高估的现象,使用了Zeng等1998年提出的用辐射地表温度订正裸土下垫面感热能量方法后,计算结果也有明显改善。
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关键词
WRF模式
近地层湍流通量
参数化
大理
边界层观测
资料
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职称材料
题名
江淮夏季不同对流过程的无人机边界层观测特征分析
1
作者
李厚凝
李昕
李煜斌
吴泓
曾明剑
机构
中国气象科学研究院
中国气象科学研究院-江苏省气象局南京气象科技创新研究院
江苏省强对流灾害风险预警重点实验室/中国气象局交通气象重点开放实验室
南京信息工程大学大气物理学院
出处
《大气科学学报》
北大核心
2025年第1期136-151,共16页
基金
江苏省自然科学基金项目(BK20211396)
国家重点研发计划青年科学家项目(2022YFC3080500)
+3 种基金
国家自然科学基金项目(42322507,42275167)
江苏省科技支撑计划项目(BE2022851)
江苏省科研基金重点项目(KZ202304)
中国气象服务协会气象科技创新平台重点项目(CMSA2023ZA001)。
文摘
利用2019年7—10月江苏盐城5个站点的旋翼无人机观测资料,对夏季对流天气发生前的大气边界层特征进行分析。选取ERA5和L波段雷达探空对旋翼无人机观测的温度、湿度和风场数据进行了观测偏差和误差的定量化估计。结果表明,在不同高度层,无人机观测温度与探空观测的平均偏差为-0.2~0.02℃,观测误差为0.44~0.59℃;相对湿度与ERA5的平均偏差为1.27%~7.14%,观测误差为7.14%~10.71%;风速、风向与探空观测的平均偏差分别为0.40~1.34 m/s和-3.87°~4.98°,观测误差分别为1.24~1.62 m/s和10.50°~23.96°。各变量同两个参考数据集具有较好的一致性,数据准确度满足边界层分析要求。针对3类不同天气背景下的夏季对流天气过程进行了边界层特征分析,无人机观测揭示了重要的信息:对于非天气尺度强迫的弱降水个例,无人机观测捕捉到了降水前边界层顶逆温层高度变化和局地风场辐合,边界层内的状态变化解释了弱降水成因;对于天气尺度强迫且主导系统位置稳定的降水个例,降水由大尺度低层不稳定导致,边界层特征呈现出对大尺度强迫的响应;对于天气尺度强迫且系统快速移动的降水个例,因平流引起边界层内气象要素迅速变化,边界层高度由于冷空气入侵急剧下降,近地层出现风向与主导系统移动方向一致的风速大值区。
关键词
无人机
观测
对流天气过程
边界层观测
特征
Keywords
UAV observations
convective weather processes
boundary layer observation characteristics
分类号
P412.24 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
旋翼无人机盐城试验观测资料分析及其在一次浓雾天气观测中的应用
被引量：
12
2
作者
王宏斌
吴泓
李永
徐家平
祖繁
张志薇
机构
中国气象局交通气象重点开放实验室
江苏省气象科学研究所
南京市气象局
江苏省气象服务中心
出处
《气象》
CSCD
北大核心
2020年第1期89-97,共9页
基金
江苏省自然科学青年基金项目(BK20161073)
江苏省重点研发计划(社会发展)(SBE2016710052)
+1 种基金
中国气象科学研究院基本科研业务费专项(2019Z007)
江苏省第五期“333工程”科研项目(BRA2018420)共同资助
文摘
2018年3月28-30日、6月20-26日和9月5-13日在江苏省盐城市射阳站开展了旋翼无人机大气边界层垂直结构观测试验,并与L波段雷达探空资料进行对比,验证无人机观测资料精度。结果表明无人机观测的温度、相对湿度、风向、风速廓线与探空观测资料具有较好的一致性。二者温度、相对湿度的相关系数均为0.98,温度绝对偏差为0.57℃,相对湿度绝对偏差为4.25%,风向相关系数为0.98,绝对偏差为11.5°,二者风速的相关系数为0.91,绝对偏差为1.88 m·s^-1,且无人机探测的风速为对应高度上的瞬时风速,可以更好地反映出边界层内风速细节变化特征。试验期间,无人机观测到一次夏季浓雾过程边界层结构细致变化特征,其观测的雾的边界层结构特征和宏观特征与探空观测基本一致。验证结果表明无人机在边界层气象观测中具有很好的应用前景。
关键词
无人机
边界层观测
L波段雷达探空
验证
Keywords
unmanned aerial vehicle(UAV)
boundary layer observation
L-band radar sounding
validation
分类号
P412 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
MM5和ETA相似理论近地层方案对农田下垫面通量模拟比较研究
被引量：
3
3
作者
王寅钧
周明煜
徐祥德
孙绩华
机构
南京信息工程大学
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室
国家海洋环境预报中心
云南省气象科学研究所
出处
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2013年第4期677-691,共15页
基金
自然科学基金重点项目(41130960)
自然科学基金项目(41175010)
+3 种基金
中国工程院咨询项目:气候变化对三江源及青海湖水资源影响评估
未来趋势评估及应对
中国工程院咨询项目:我国旱涝事件集合应对战略研究
中日合作计划JICA项目
文摘
近地层湍流通量计算对于中尺度数值模式有重要意义,湍流通量的参数化是当前大气边界层研究的重要课题之一。选择青藏高原东缘大理观象台边界层通量观测系统,离线测试了WRF区域模式中的两种常用的近地层参数化方案(MM5相似理论非迭代方案A和ETA相似理论迭代方案B),并将参数化方案计算结果与边界层铁塔涡动相关法的观测值进行对比分析。在大理观象台观测场不同植被随季节交替的状况下,根据边界层铁塔4层高度风速拟合,发现近地层空气动力学粗糙度随季节变化特征明显。将拟合的空气动力学粗糙度输入模式参数化方案进行通量计算。结果表明:稳定度是影响近地层参数化方案精度的重要因素,在不稳定条件下方案B低估了动量通量,方案A优于方案B,而在稳定条件下方案A低估了动量通量,方案B优于方案A,两种方案总体来看误差不大。对于大理边界层通量观测场农田植被交替的环境条件,不同季节下垫面植被类型的差异,以及植被的稀疏对近地层参数化方案湍流通量计算结果的精度有显著影响。方案B考虑了空气动力学粗糙度z_0和热量粗糙度z_(0h)的差异,不稳定条件下感热通量计算结果在裸土或稀少植被条件下明显优于方案A。针对方案B不稳定条件下感热通量计算结果在裸土下垫面仍出现高估的现象,使用了Zeng等1998年提出的用辐射地表温度订正裸土下垫面感热能量方法后,计算结果也有明显改善。
关键词
WRF模式
近地层湍流通量
参数化
大理
边界层观测
资料
Keywords
WRF model, Surface layer turbulent flux, Parameterization scheme, PBL tower observation
分类号
P435 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
江淮夏季不同对流过程的无人机边界层观测特征分析
李厚凝
李昕
李煜斌
吴泓
曾明剑
《大气科学学报》
北大核心
2025
0
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下载PDF
职称材料
2
旋翼无人机盐城试验观测资料分析及其在一次浓雾天气观测中的应用
王宏斌
吴泓
李永
徐家平
祖繁
张志薇
《气象》
CSCD
北大核心
2020
12
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职称材料
3
MM5和ETA相似理论近地层方案对农田下垫面通量模拟比较研究
王寅钧
周明煜
徐祥德
孙绩华
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2013
3
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职称材料
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