基于CloudSat-CALIPSO数据的黄土高原地区云特征分析

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作者 尤丹丹 张淑花 +1 位作者 金存银 王倩茹 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第3期583-594,共12页

云是地气系统的重要组成部分,为深入分析黄土高原地区云特征,利用2007-2016年搭载首部云探测雷达云卫星(CloudSat)与云-气溶胶激光雷达和红外探测者观测卫星(The Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation, C... 云是地气系统的重要组成部分,为深入分析黄土高原地区云特征,利用2007-2016年搭载首部云探测雷达云卫星(CloudSat)与云-气溶胶激光雷达和红外探测者观测卫星(The Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation, CALIPSO)资料,选取黄土高原半湿润、半干旱、干旱和寒旱四个区域,对云的宏、微观物理特征进行了分析。结果表明:(1)黄土高原各区域云出现频率年均值达到了55%以上,其中,春、夏季云出现频率最高,秋冬两季相对较低;半湿润区云出现频率高于其他区域,但其他三个区域云出现频率最高的月份均早于半湿润区。(2)各区域中单层云出现频率最高,占到总云量的60%以上,多层云中主要是双层云,约占总云量的25%。云层高度在不同区域表现为春、夏季节大于秋、冬季节,半湿润区的云层高度在四季均大于其他区域。各区域云几何厚度季节变化不显著,均在1~4 km之间,主要以薄云为主,且78.13%的云几何厚度不超过2 km。(3)各区域的云液态水含量年均值均达到了220.5 mg·m^(-3),约为冰水含量年均值的6.5倍,主要分布在8.5 km以下的高度层。随着高度的减小,液态水含量逐渐增多,其中半湿润区云液态水含量大于其他区域。各区域全年冰水含量占比较小,主要分布在16.5 km以下的高度层。(4)液滴有效半径在各区域的值主要集中在12~16μm,在半干旱区的春季出现了最大值,约为24μm;冰粒子有效半径最大值出现在半湿润区的夏季。液滴数浓度在各区域的值集中在60~80 cm^(-3),均小于冰粒子数浓度平均值,其峰值出现在各区域的夏季,冰粒子数浓度的峰值出现在半湿润和半干旱区的春季。该研究结果有助于深入认识黄土高原云的特征,为区域气候模式对黄土高原地区云特征的模拟提供一定的参考依据。 展开更多

关键词 黄土高原 cloudSat-CALIPSO 云垂直结构 宏微观物理特征

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宁夏强对流天气FY-4A卫星云物理参数特征

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作者 邵建 郑鹏徽 +4 位作者 裴晓蓉 张肃诏 程瑶 马贝贝 陈豫英 《气象》 北大核心 2025年第3期337-348,共12页

采用2018—2020年FY-4A多通道扫描成像辐射计观测资料和地面观测资料,利用正态分布检验和相关性分析等统计方法,研究卫星产品在宁夏地区短时强降水、雷电、冰雹三类强对流天气中的分布特征。结果表明:强对流天气对流性的差异导致FY-4A... 采用2018—2020年FY-4A多通道扫描成像辐射计观测资料和地面观测资料,利用正态分布检验和相关性分析等统计方法,研究卫星产品在宁夏地区短时强降水、雷电、冰雹三类强对流天气中的分布特征。结果表明:强对流天气对流性的差异导致FY-4A卫星产品表现出迥异的分布特征。短时强降水时云顶温度、相当黑体温度主要集中在200~280 K,云状差异导致温度区间存在明显不同;雷电、冰雹时,主要区间位于210~270 K;超过50%的短时强降水、75%的雷电和90%以上的冰雹发生在对流层中层以上,即大致5000 m(500 hPa)以上的高空;不同对流天气云滴半径有着明显的差别,短时强降水、雷电、冰雹分别对应着较小云滴、中等云滴和较大云滴;云中液水含量高于500 g·m^(-2)时易发生短时强降水,雷电介于250~400 g·m^(-2),而冰雹则介于400~600 g·m^(-2);中等强度的对流层折叠最深深度有利于强降水和雷电发生维持,而冰雹则需要更深的折叠深度。除云顶温度及雷电、冰雹序列中的云顶高度表现为正态分布或准正态分布特征外,其余产品均呈现非正态分布特征。FY-4A产品与短时强降水显著相关的有对流层折叠最深深度、相当黑体温度、云顶温度和云中液水含量;与雷电显著相关的有对流层折叠最深深度、相当黑体温度和云顶温度;与冰雹显著相关的有云顶高度、对流层折叠最深深度、云中液水含量、相当黑体温度和云顶温度,这些产品应在监测预警中予以重点关注。 展开更多

关键词 FY-4A卫星 强对流 云物理参数 分布特征

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基于多源观测资料的江淮气旋北部层状云系宏微观特征

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作者 赵舒文 陶玥 +6 位作者 胡向峰 左懂飞 陈羿辰 李军霞 魏蕾 沈淑婧 李祥 《大气科学学报》 北大核心 2025年第1期164-176,共13页

基于卫星、组网天气雷达、毫米波云雷达和飞机等观测资料以及ERA5再分析资料,对2023年4月4日河北南部一次层状云降水过程进行分析。结果表明,此次降水过程是高空槽、江淮气旋以及低空急流共同影响下的江淮气旋北部层状云降水过程。云系... 基于卫星、组网天气雷达、毫米波云雷达和飞机等观测资料以及ERA5再分析资料,对2023年4月4日河北南部一次层状云降水过程进行分析。结果表明,此次降水过程是高空槽、江淮气旋以及低空急流共同影响下的江淮气旋北部层状云降水过程。云系结构分析表明,江淮气旋进入成熟阶段后,云系向东北方向移动,云顶高度介于8至11 km,云系发展深厚。在降水发展时段,云中冰相粒子占主导地位,微物理转化过程主要涉及冰晶的凝华增长、聚并增长以及淞附增长。在降水消散时段,云中同样以冰相粒子为主,但云顶和云底降低,冰晶层变得浅薄,云中存在冰晶繁生过程。 展开更多

关键词 层状云降水 云宏微观特征 飞机观测 多源观测 江淮气旋

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“佩太”风暴影响的西藏暴雪遥感监测及水汽输送特征

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作者 刘俊卿 高勇 +2 位作者 强德厚 陈华 杨丽敏 《高原科学研究》 2025年第2期1-12,共12页

利用FY-2G卫星云参量产品、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)水汽和全球资料同化系统(Global Data Assimilation System,GDAS)资料,结合Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model(HYSPLIT)模式后向... 利用FY-2G卫星云参量产品、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)水汽和全球资料同化系统(Global Data Assimilation System,GDAS)资料,结合Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model(HYSPLIT)模式后向轨迹模拟,探讨了2018年12月18—19日西藏区域性暴雪天气的云宏微观物理特征及其对降雪的短时临近指示作用和水汽输送特征。结果表明:降雪强度与云顶亮温大小呈负相关,一般降雪量>1 mm/h时云顶亮温<-33℃,黑体亮温(Black Body Temperature,TBB)低值区对暴雪短时临近预报有指示作用。云顶高度(云顶温度)升高(降低)区域以及云顶亮温低值区与降雪落区有较好的对应。云系密实程度和云水丰沛程度可预示降雪演变趋势,云顶高度、云顶温度、云光学厚度、云粒子有效半径和液水路径变化先于地面降水1~2 h,可作为降雪临近预报关键指标因子;降雪前大气可降水量显著增加,可降水量峰值或高值时段与强降雪时段密切相关,大气可降水量(Precipitable Water Vapour,PWV)显著变大预示未来一段时间会出现强降雪。不同区域、同区域不同地点的水汽来源不尽相同,一江两河流域水汽主要来自西亚地区,印度半岛有一定贡献;三江流域水汽源来自印度半岛至孟加拉湾一带和地中海-伊朗高原地区;帕里水汽源来自西亚,错那水汽源主要来自印度半岛。 展开更多

关键词 “佩太”风暴 西藏暴雪 云宏微观物理特征 GPS探测 后向轨迹

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94GHz云雷达回波及测云能力分析 被引量：30

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作者 吴举秀 魏鸣 周杰 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期402-416,共15页

重点利用英国的94 GHz Galileo测云雷达,结合35 GHz云雷达、地面雨滴谱仪、雨量计和探空资料等,分析了94 GHz雷达的回波特征及测云能力。结果表明:(1)94 GHz云雷达能清楚反映出云及弱降水过程的云系结构变化和云内小尺度变化,可以探测到... 重点利用英国的94 GHz Galileo测云雷达,结合35 GHz云雷达、地面雨滴谱仪、雨量计和探空资料等,分析了94 GHz雷达的回波特征及测云能力。结果表明:(1)94 GHz云雷达能清楚反映出云及弱降水过程的云系结构变化和云内小尺度变化,可以探测到雾,雾的多普勒速度杂乱;(2)94 GHz云雷达区别于厘米波雷达的较显著的回波特征是层状云降水的0℃层亮带下面雷达反射率因子降低不明显或没有降低及0℃层亮带上面存在0℃层暗带,分别是因为雨滴较大及冰晶较大产生非瑞利散射引起的,暗带区域的宽度一般在600 m以下,暗带区域的许多冰晶聚合物最大尺度可超过3 mm,有些暗带区域的许多冰晶聚合物最大尺度可超过6.8 mm,多普勒速度及谱宽显著增大的地方是融化层顶;(3)与35 GHz测云雷达相比,由于衰减和非瑞利散射,降水时的94 GHz雷达反射率因子远小于35 GHz雷达反射率因子,使探测到的高云云顶高度偏低,但94 GHz云雷达抑制地物杂波的能力更高,在晴空低云探测方面具有优势。这些结果为中国正在研制的94 GHz云雷达回波可靠性分析提供了参考。94 GHz云雷达与其他探测手段结合,可揭示各种天气形成的物理机制,对天气预报、云物理的发展、人工影响天气、气候变化的研究均有重要意义。 展开更多

关键词 94 GHz测云雷达 回波特征 云物理特性 0℃层暗带

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一次华北暴雨的云物理特征及霰雹分类对云和降水影响的数值研究 被引量：8

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作者 陶玥 李宏宇 洪延超 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第1期166-178,共13页

利用中尺度模式ARPS模拟了2005年7月22日一次典型华北暴雨过程的云物理特征,对比分析了高密度大冰雹下落末速度增大时对云和降水的发展演变、云系宏微观结构、垂直风场以及云系的宏观热力场的影响。结果表明,产生这次暴雨的中尺度对流... 利用中尺度模式ARPS模拟了2005年7月22日一次典型华北暴雨过程的云物理特征,对比分析了高密度大冰雹下落末速度增大时对云和降水的发展演变、云系宏微观结构、垂直风场以及云系的宏观热力场的影响。结果表明,产生这次暴雨的中尺度对流系统经历了对流云团发展、加强及合并过程,其高层为冰晶、雪,中层为霰/雹、过冷云水,低层主要是雨水;霰/雹形成和融化的冷云过程对雨水的形成起重要作用。高密度大冰雹下落末速度增大时:(1)对暴雨区降水量、云的分布、厚度和含水量有较明显的影响;(2)可以引起云中高含水量区合并,累积含水量减小,含水量中心位置发生变化;(3)云系有提前进入消散阶段的趋势;(4)对云中霰/雹和雨滴的垂直分布范围及其含水量极大值影响显著,霰/雹含水量区向下延伸约1km,雨滴含水量最大值高度也随之降低。同时霰/雹含水量减小,而雨滴含水量增加;(5)上升气流的发展受到抑制,云顶高度降低,云中含水量减小,伴随微物理过程的相变潜热也随之减小。 展开更多

关键词 云物理特征 霰雹分类 云和降水 华北暴雨

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山东秋季积层混合云云物理结构个例分析

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作者 王俊 周毓荃 +2 位作者 龚佃利 盛日峰 周黎明 《安徽农业科学》 CAS 2012年第1期463-466,共4页

[目的]分析山东秋季一次积层混合云云物理结构。[方法]综合利用多普勒雷达资料、激光雨滴谱仪观测的雨滴谱资料、L波段探空秒数据以及其他常规资料,分析了2009年8月29日积层混合云云物理结构。[结果]这是一次典型的积层混合云降水过程,... [目的]分析山东秋季一次积层混合云云物理结构。[方法]综合利用多普勒雷达资料、激光雨滴谱仪观测的雨滴谱资料、L波段探空秒数据以及其他常规资料,分析了2009年8月29日积层混合云云物理结构。[结果]这是一次典型的积层混合云降水过程,主体降水持续10 h,雨强最大为6.5 mm/h,一般雨强<3.0 mm/h,雨强随时间有明显的起伏变化。雨滴浓度为5～300个,雨滴谱以双峰和多峰型为主。探空秒数据分析的云垂直结构显示,降水云以冷云为主,暖层发展不充分。多普勒雷达资料分析表明,整个降水过程可以分为4个阶段:降水前期、初始、发展成熟和减弱阶段,不同阶段的回波结构明显不同。[结论]该研究为探讨此次降水机制和人工增雨潜力奠定了理论基础。 展开更多

关键词 积层混合云 云物理结构 雨滴谱 多普勒雷达资料

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一次热带海洋对流云微物理过程的数值模拟 被引量：8

8

作者 王思慜 银燕 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2011年第4期519-528,共10页

为了理解微物理过程以及次生对流云对热带对流云团发展演变过程的影响,利用二维云分辨模式对2006年1月20日靠近澳大利亚西北部的印度尼西亚暖池附近的一次对流云降水过程进行数值模拟,分析了对流云发展演变不同阶段各种微物理过程的特征... 为了理解微物理过程以及次生对流云对热带对流云团发展演变过程的影响,利用二维云分辨模式对2006年1月20日靠近澳大利亚西北部的印度尼西亚暖池附近的一次对流云降水过程进行数值模拟,分析了对流云发展演变不同阶段各种微物理过程的特征,尤其对次生对流的形成以及并合过程进行了深入分析。结果表明:本个例所研究的热带对流云团具有发展速度快、云顶高度高等特点,冰相过程是降水形成的主要决定因素,主对流云消散阶段的下沉气流是次生对流生成的前提条件,加上温度场和湿度场的配合就能生成次生对流;次生对流不仅促进其他次生对流的形成,还能延长主对流云的生命史。 展开更多

关键词 大气物理学 云微物理特征 数值模拟 热带对流云团

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结合物理与几何特性的机载LiDAR数据分类方法 被引量：1

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作者 赵毅强 张琦 +2 位作者 刘长龙 武唯康 李尧 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期1-12,共12页

机载LiDAR数据分类是根据数据特征为每个点指定类别标签。针对现有方法忽略全波形与点云在物理特性上的关联、缺乏对邻域几何和语义相关性的深入挖掘,从而导致捕获局部结构能力不足的问题,搭建了结合目标物理与几何特性的分类方法,实现... 机载LiDAR数据分类是根据数据特征为每个点指定类别标签。针对现有方法忽略全波形与点云在物理特性上的关联、缺乏对邻域几何和语义相关性的深入挖掘,从而导致捕获局部结构能力不足的问题,搭建了结合目标物理与几何特性的分类方法,实现了由全波形和点云组成的机载LiDAR数据端到端分类。首先,构建了特征融合模块,提取了全波形时序特征和点云几何特征,依据两种数据物理意义上的关联,通过双低秩矩阵实现了全波形与点云特征级融合。其次,构建了邻域特征增强模块,挖掘点对相关性,增强对局部几何结构的学习。最后基于层次化编解码结构搭建了分类网络。该网络在机载LiDAR数据集上测试,达到平均精度0.96、平均召回率0.90、平均F1分数0.92,证明了网络的有效性。 展开更多

关键词 机载激光雷达 数据分类 特征融合 全波形 三维点云 物理特性

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中国天山西部区域云降水物理野外观测科学试验研究若干进展 被引量：1

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作者 杨涛 杨莲梅 +1 位作者 李建刚 仝泽鹏 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2023年第10期1602-1611,共10页

天山西部区域是中亚地区降水量最多的区域,其向西开口独特河谷地形与西风环流构成了中亚区域独有的云降水物理过程,降水形成积雪、冰川和径流对中亚社会经济和生态环境形成重要影响。随着国家“丝绸之路经济带”建设的推进,对中亚水资... 天山西部区域是中亚地区降水量最多的区域,其向西开口独特河谷地形与西风环流构成了中亚区域独有的云降水物理过程,降水形成积雪、冰川和径流对中亚社会经济和生态环境形成重要影响。随着国家“丝绸之路经济带”建设的推进,对中亚水资源、气象防灾减灾和生态环境保护提出了严峻的科技挑战,而该区域云降水物理过程的观测和研究是科技基础,仍处于起步阶段,不能满足国家战略和中国气象事业发展需求,为此于2019年建设了天山西部区域云降水物理野外观测科学试验基地,并对云宏微物理、层状云/对流云雨滴谱、中/西天山雨滴谱特征异同、冷锋暴雪微物理等开展了相关研究并取得了前沿成果,本文对此进行提炼总结,以期推动中亚地区云降水物理学科发展。 展开更多

关键词 野外观测试验 云降水 宏微物理特征 研究进展 中国天山西部区域

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三峡库首区一次典型降雪形势的预报分析 被引量：2

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作者 罗剑琴 张翠 +3 位作者 刘俊 叶丹 夏羽 张强 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2022年第S01期26-37,共12页

利用常规地面和高空观测资料、EC(ERA5)、NCEP(FNL)再分析资料及EC和日本高分辨率模式资料,分析三峡库首区一次典型降雪环流形势下降雪预报失误的主要原因和三峡库首区所处特殊地形对降雪天气系统的影响机制。结果表明此次降雪空报的原... 利用常规地面和高空观测资料、EC(ERA5)、NCEP(FNL)再分析资料及EC和日本高分辨率模式资料,分析三峡库首区一次典型降雪环流形势下降雪预报失误的主要原因和三峡库首区所处特殊地形对降雪天气系统的影响机制。结果表明此次降雪空报的原因有:(1)冷空气过强,地面暖倒槽填塞,边界层下沉运动明显、抬升条件差;(2)对冰晶层水汽条件差、湿度垂直分布不利条件估计不足;(3)模式的降水量级和相态预报存在较大偏差;(4)受高大山体阻挡,冷空气绕流,气旋式环流在东部平原地区加强;(5)翻山冷空气下沉增温,冬季三峡河谷区域水体的增温效应使得边界层低层降温有限。 展开更多

关键词 三峡库首区 预报失误 地形影响 云物理特征

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一次豫东暖区暴雨特征分析

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作者 康庄 康邵钧 《安徽农业科学》 CAS 2017年第18期148-150,共3页

利用常规气象资料、数值预报产品、卫星云图和雷达回波等观测资料,从环流特征、影响系统、物理量场等方面,对2016年7月19—20日豫东地区一次暴雨特征进行分析。结果表明,此次暴雨主要有暖区对流降水造成,范围广,强度大,主要影响系统有... 利用常规气象资料、数值预报产品、卫星云图和雷达回波等观测资料,从环流特征、影响系统、物理量场等方面,对2016年7月19—20日豫东地区一次暴雨特征进行分析。结果表明,此次暴雨主要有暖区对流降水造成,范围广,强度大,主要影响系统有副热带高压、低涡、切变线和低空急流等。动力条件有低层正涡度增大,辐合加强,有利于上升运动。西南和东南急流提供充沛水汽,暖云层和湿层厚,层结不稳定,降水效率高,雨强大。云图表现为斜压叶状云系,雷达为多单体涡带状回波。 展开更多

关键词 暖区暴雨 环流特征 影响系统 卫星云图 雷达回波 物理量场

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2014年7月14日高原低涡降水过程观测分析

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作者 赵平 袁溢 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期532-543,共12页

利用第三次青藏高原大气科学试验的多种雷达、雨滴谱仪以及MODIS卫星观测资料、常规气象站地面和高空观测资料,针对2014年7月14日发生在青藏高原中部那曲地区的一次降水过程,研究了降水的时空变化特征,触发不同阶段降水的天气尺度和中... 利用第三次青藏高原大气科学试验的多种雷达、雨滴谱仪以及MODIS卫星观测资料、常规气象站地面和高空观测资料,针对2014年7月14日发生在青藏高原中部那曲地区的一次降水过程,研究了降水的时空变化特征,触发不同阶段降水的天气尺度和中尺度环流系统以及相关的云降水物理特征。从降水演变特征看,这次降水过程包括3个阶段,即发生在下午的强降水阶段和夜间的两个弱降水阶段。从影响系统看,下午的降水主要由天气尺度的高原低涡发展引起,此时那曲位于低涡中心前部的中尺度辐合线上;发生在晚上的降水主要与高原低涡前部的暖湿东南气流爬越地形有关,东南气流为产生降水提供了有利的水汽、大气不稳定和浅薄的动力抬升条件。从云降水微物理特征看,高原低涡降水初期,低涡前部的上升运动深厚,对流发展明显,而后期的对流性减弱。东南气流爬坡引起的地形降水表现出层状云降水的特征,高原低涡降水的雨滴谱分布较宽(0.3~4.9 mm),而夜间降水过程的雨滴谱分布较窄(0.3~2.1 mm)。 展开更多

关键词 高原低涡 地形云降水 云物理特征

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