中国东部大陆和邻近海域暖云特性时空分布及其与气象条件的关系 被引量：5

1

作者 贾海灵 马晓燕 熊飞麟 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期737-748,共12页

基于2003~2016年MODIS/Aqua(MODerate resolution Imaging Spectroradiometer)云产品资料(MYD08_D3),分析了中国东部大陆及其邻近海域云量(CF)、云滴有效半径(CER)、和液水路径(LWP)的空间分布以及季节变化,并结合同期ERA-Interim再分... 基于2003~2016年MODIS/Aqua(MODerate resolution Imaging Spectroradiometer)云产品资料(MYD08_D3),分析了中国东部大陆及其邻近海域云量(CF)、云滴有效半径(CER)、和液水路径(LWP)的空间分布以及季节变化,并结合同期ERA-Interim再分析资料的850 hPa垂直速度(ω850hPa)、低对流层稳定度(LTS)、以及MODIS/Aqua水汽产品中的大气可降水量(PWV)资料,分析了云宏微观物理量与动力、热力及水汽条件之间的关系。从空间分布来看,夏季由日本海至中南半岛存在一个东北西南走向的云量高值区,覆盖我国东部地区,冬季云量高值区位于我国南方地区和东部海域上空;云滴有效半径冬、夏分布类似,均为由东南洋面至西北内陆递减;夏季液水路径分布较为均一,冬季空间差异很大,30°N是明显的高低值分界线,这与冬季水汽的分布密切相关。陆地和海洋上云量均呈冬高夏低的变化趋势,陆地大于海洋,而云滴有效半径和液水路径则为夏高冬低,海洋大于陆地。总体来说,云量与PWV和LTS均表现为正相关、与ω850hPa呈负相关,表明低层的上升运动有利于水汽向上输送、凝结形成云,但稳定的大气层结又会阻碍云进一步向上发展,使其被限制在底层空间,由于本文的研究对象为暖云,多为中低云,因而云量较高;云滴有效半径和液水路径均与LTS、ω850hPa表现为负相关,但是对PWV的变化不是很敏感,表明水汽并不是影响云滴尺度和液水路径的主导因素,其主要受动力、热力抬升作用的影响;以上关系在不同区域、不同季节的表现存在一定差异。 展开更多

关键词 MODIS(MODerate resolution Imaging Spectroradiometer)云量 云滴有效半径 液水路径 气象条件

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气象资料同化对PM_(2.5)预报影响的模拟分析 被引量：8

2

作者 胡译文 臧增亮 +3 位作者 马晓燕 梁延飞 赵定池 尤伟 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期523-532,共10页

基于GSI(网格点统计插值)同化系统和WRF-Chem模式,利用高分辨率的气象自动站观测资料和天气雷达资料进行同化和模拟预报,针对2017年11月4～5日发生在我国京津冀地区的一次污染过程,对比研究了气象资料同化对PM_(2.5)模拟效果的影响.结... 基于GSI(网格点统计插值)同化系统和WRF-Chem模式,利用高分辨率的气象自动站观测资料和天气雷达资料进行同化和模拟预报,针对2017年11月4～5日发生在我国京津冀地区的一次污染过程,对比研究了气象资料同化对PM_(2.5)模拟效果的影响.结果表明,WRF-Chem模式能较为准确地预报出北京-石家庄-邯郸的污染带分布和演变,低层风场辐合是污染带形成的主要气象因素;无同化的控制试验由于地层风场辐合较强,高估了污染带上的PM_(2.5)浓度,同化试验减小了低层的风场辐合,同时增高了地面温度并抬升了边界层高度,从而降低了污染带上PM_(2.5)的浓度;预报检验分析表明,同化试验的预报效果整体好于控制试验,0～36h的平均BIAS(标准偏差)和RMSE(均方根误差)分别降低了7.55和5.42μg/m^3,MFB(平均相对偏差)和MFE(平均相对误差)分别降低了28.8%和9.4%,同化试验在预报的第10～30h时段上的改善效果最为显著. 展开更多

关键词 资料同化 GSI PM2.5 WRF-Chem

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京津冀一次重度雾霾天气能见度及边界层关键气象要素的模拟研究 被引量：38

3

作者 侯梦玲 王宏 +1 位作者 赵天良 车慧正 《大气科学》 CSCD 北大核心 2017年第6期1177-1190,共14页

本文利用GRAPES_CUACE大气化学模式对京津冀地区2015年12月重度雾霾过程进行了模拟和评估。京津冀地区能见度和PM2.5模拟值与观测值的对比表明:该模式能较好地模拟京津冀地区能见度和PM2.5的逐日变化情况,但模式存在对伴随着重污染发生... 本文利用GRAPES_CUACE大气化学模式对京津冀地区2015年12月重度雾霾过程进行了模拟和评估。京津冀地区能见度和PM2.5模拟值与观测值的对比表明:该模式能较好地模拟京津冀地区能见度和PM2.5的逐日变化情况,但模式存在对伴随着重污染发生的低能见度模拟偏高的问题。以12月5~10日的重度雾霾过程为重点,针对地面风速、边界层高度、相对湿度、PM2.5及其对能见度的影响进行了详细分析,研究结果表明:污染过程中大部分地区过程平均风速低于2 m s-1,边界层平均高度低于600 m,相对湿度较高。模式低能见度模拟偏高可能因为:(1)模式模拟重雾霾时段的PM2.5极大值浓度偏低。(2)模拟相对湿度存在系统性偏低的误差,这一误差对能见度的影响表现为两方面,一是相对湿度会通过影响可溶性气溶胶的吸湿增长过程影响气溶胶质量浓度,导致气溶胶消光系数的计算偏低;二是目前模式中采用的能见度的参数化公式考虑了相对湿度对气溶胶吸湿增长的影响,没有考虑雾滴的直接消光作用。 展开更多

关键词 雾霾 PM2.5 能见度 相对湿度 GRAPES_CUACE模式

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人为气溶胶对中国东部冬季风影响的模拟研究 被引量：11

4

作者 王东东 朱彬 +2 位作者 江志红 廖宏 陈海山 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期541-552,共12页

采用美国国家大气研究中心(NCAR)的公共大气模式CAM5.1研究了人为气溶胶排放增加对中国东部冬季风的影响,同时通过对比中国东部地区不同人为气溶胶排放源的敏感性试验结果,探讨了人为硫酸盐、黑碳及总人为气溶胶(硫酸盐+黑碳)增加对东... 采用美国国家大气研究中心(NCAR)的公共大气模式CAM5.1研究了人为气溶胶排放增加对中国东部冬季风的影响,同时通过对比中国东部地区不同人为气溶胶排放源的敏感性试验结果,探讨了人为硫酸盐、黑碳及总人为气溶胶(硫酸盐+黑碳)增加对东亚冬季风的影响。结果表明:冬季硫酸盐气溶胶排放增加的直接和第一间接效应减少了到达地表的短波辐射通量,引起了陆地地表和对流层低层降温,海平面气压升高,增加了海陆间气压梯度,使得东亚冬季风增强。其第二间接效应导致中国南部大尺度降水率减少;黑碳气溶胶排放增加导致到达地表的短波辐射通量减少和大气中短波辐射通量增加,其半直接效应部分抵消了直接效应,故地表温度变化微小且不显著。加热的对流层低层导致中国南部对流活动和对流降水率增加;总人为气溶胶排放增加导致的大气温度变化表现为弱的降温作用,引起中国北部对流和大尺度降水率减少,而南部对流降水率增加。总人为气溶胶和黑碳气溶胶排放增加是导致中国北(南)部的东亚冬季风增强(减弱)的重要因素。 展开更多

关键词 人为硫酸盐气溶胶 人为黑碳气溶胶 直接效应 间接效应 东亚冬季风

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气溶胶对雷暴云微物理过程和起电影响的数值模拟 被引量：5

5

作者 刘俊 谭涌波 +3 位作者 师正 王梦旖 于梦颖 郑天雪 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期758-768,共11页

将云滴冻结方案植入已有的二维雷暴云起、放电模式,结合一次山地雷暴个例,探讨了气溶胶浓度对雷暴云微物理过程、起电以及空间电荷结构的影响。结果表明:气溶胶浓度增加,云滴数目增多,尺度降低,雨滴含量减少;云滴冻结导致冰晶在低温区... 将云滴冻结方案植入已有的二维雷暴云起、放电模式,结合一次山地雷暴个例,探讨了气溶胶浓度对雷暴云微物理过程、起电以及空间电荷结构的影响。结果表明:气溶胶浓度增加,云滴数目增多,尺度降低,雨滴含量减少;云滴冻结导致冰晶在低温区快速生长,冰晶数浓度增加,尺度减小,当气溶胶浓度高于1000 cm-3后小冰晶难以增长成大尺度的霰粒子,因此霰粒子数浓度先增加后急剧减少。此外,气溶胶浓度的大小不会影响雷暴云的电荷结构特征,但会对云内的起电强度产生明显的作用:当气溶胶浓度较低时,增加气溶胶浓度,更多的冰晶和霰粒子发生碰撞使得云内起电过程增强,空间电荷密度增加;当气溶胶浓度高于1000 cm-3后,少量的霰粒子和小冰晶的出现抑制了非感应起电过程,导致电荷密度降低。 展开更多

关键词 气溶胶 云滴冻结 非感应起电 电荷结构

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南京北郊秋冬季气溶胶散射特性研究 被引量：3

6

作者 时政 邰菁菁 +5 位作者 龚克坚 李岩 王静 赵博 肖伟生 于兴娜 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期531-539,共9页

气溶胶散射特性对了解气溶胶的辐射效应具有重要意义。为进一步了解南京北郊秋冬季气溶胶散射特性,利用积分浊度仪观测了2015年和2016年秋冬季大气气溶胶散射系数,对比分析了秋冬季气溶胶散射系数的变化特征,并对散射特性相关参数Angst... 气溶胶散射特性对了解气溶胶的辐射效应具有重要意义。为进一步了解南京北郊秋冬季气溶胶散射特性,利用积分浊度仪观测了2015年和2016年秋冬季大气气溶胶散射系数,对比分析了秋冬季气溶胶散射系数的变化特征,并对散射特性相关参数Angstrom波长指数、后向散射比和不对称因子进行了讨论。结果表明,2015年1月平均气溶胶散射系数达到(359.52±254.24) Mm^(-1),是2016年秋冬季平均散射系数(98.95±36.13) Mm^(-1)的3.6倍,最高日平均散射系数可达877.6 Mm^(-1)。2015年冬季气溶胶散射系数频率分布范围较广(52-1 363 Mm^(-1)),而2016年秋冬季气溶胶散射系数主要集中在160 Mm^(-1)以下的低值区。气溶胶散射系数日变化在2015年冬季呈"三峰型"分布;而在2016年秋冬季呈"双峰型"分布。南京北郊2015年1月、2016年秋季和冬季气溶胶Angstrom波长指数平均值分别为1.08、1.3和1.2,由此可知2016年秋冬季的气溶胶粒子以细粒子为主控粒子,而2015年冬季颗粒物粒径相对较大。2015年1月气溶胶粒子的后向散射比(0.097±0.006)低于2016年秋冬季的值(0.123±0.009),表明2015年冬季气溶胶中含有一定比例粒径较粗的粗颗粒物(粒径>1.5μm),而2016年秋冬季气溶胶粒子以粒径小于1.5μm的细粒子为主。其中2015年1月不对称因子高于0.67的样本约占总样本量的70%;而2016年秋冬季不对称因子主要集中在0.55-0.65之间,说明2015年冬季气溶胶粒子的粒径相对较大,且气溶胶粒子的散射以前向散射为主。 展开更多

关键词 气溶胶 散射系数 Angstrom波长指数 后向散射比 不对称因子

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不同水汽条件下气溶胶对雷暴云电过程影响的数值模拟研究 被引量：3

7

作者 林晓彤 师正 +2 位作者 谭涌波 李璐滢 汪海潮 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期458-476,共19页

为全面了解水汽在气溶胶影响雷暴云电过程中的作用,本研究在已有的二维雷暴云起、放电模式基础上,通过改变相对湿度和气溶胶初始浓度(文中气溶胶浓度均指气溶胶数浓度)进行敏感性数值模拟试验。结果表明:(1)随着气溶胶浓度升高,雷暴云... 为全面了解水汽在气溶胶影响雷暴云电过程中的作用,本研究在已有的二维雷暴云起、放电模式基础上,通过改变相对湿度和气溶胶初始浓度(文中气溶胶浓度均指气溶胶数浓度)进行敏感性数值模拟试验。结果表明:(1)随着气溶胶浓度升高,雷暴云产生更多的小云滴,降水过程受到抑制。而当水汽含量升高时,云滴数浓度的增长速度更快,雨滴数浓度升高,缓解了降水变弱的趋势。(2)水汽含量较低时,随着气溶胶浓度升高,更多小云滴被带入冻结层形成大量小冰晶,霰粒含量升高,雷暴云起电过程增强。气溶胶浓度升高至一定的量级(3000 cm^(−3))时,冰晶尺度减小和雨滴浓度降低抑制霰粒生长,雷暴云起电过程受到削弱。感应起电和非感应起电过程随气溶胶浓度升高呈先增强后减弱的趋势。水汽含量的升高促进了冰相粒子的增长,起电过程呈现持续增强的趋势,气溶胶浓度为3000 cm^(−3)时起电率达到极值,电荷密度的增幅扩大。(3)水汽含量较低时,雷暴云难以发展成深厚的系统,气溶胶浓度变化对其影响不明显,电荷结构由三极性发展,在消散期演变为偶极性电荷结构;水汽含量较高时,雷暴云迅速发展成深厚的系统,随着气溶胶浓度升高,在雷暴发展旺盛阶段电荷分布表现为多层复杂结构。研究显示水汽含量在气溶胶浓度变化对雷暴云微物理、起电过程及电荷结构的作用中扮演重要角色。 展开更多

关键词 水汽含量 气溶胶 起电率 电荷结构 数值模拟

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华东高海拔地区夏季气溶胶数浓度及谱分布特征 被引量：9

8

作者 杨素英 张铁凝 +3 位作者 李艳伟 赵秀勇 余欣洋 王启花 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期379-389,共11页

利用2014年7月黄山光明顶观测获得的气溶胶数浓度、气溶胶数谱数据,对黄山夏季气溶胶数浓度及谱分布特征进行分析,并在此基础上对气溶胶数谱进行了对数正态分布拟合。研究结果表明:黄山夏季气溶胶平均数浓度约为3 518.27 cm^(-3),主要... 利用2014年7月黄山光明顶观测获得的气溶胶数浓度、气溶胶数谱数据,对黄山夏季气溶胶数浓度及谱分布特征进行分析,并在此基础上对气溶胶数谱进行了对数正态分布拟合。研究结果表明:黄山夏季气溶胶平均数浓度约为3 518.27 cm^(-3),主要集中在爱根核模态;气溶胶平均数浓度日变化呈双峰分布,峰值浓度的出现伴随着小粒子的增多。气溶胶数浓度与相对湿度和风速成负相关,高浓度的气溶胶多出现在较弱的东南风时;积聚模态气溶胶数浓度受风向影响显著。不同气团背景下气溶胶数谱差异集中在小于100 nm和500~1 000 nm粒径范围。爱根核模态气溶胶在高湿的西南气团影响下数浓度最低、谱较窄,而高温、低湿的东南气团对应的气溶胶数浓度最高、谱最宽,北方气团对应的气溶胶数浓度和谱宽居中;500~1 000 nm粒径范围气溶胶数谱分布特征与之相反。不同背景的气溶胶数谱和体积谱均可采用爱根模态、积聚模态1和积聚模态2三个模态进行对数正态分布拟合,但不同气团背景下的各模态谱型参数差异较大。 展开更多

关键词 华东 高海拔地区 气溶胶 数谱分布 对数正态分布

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一次暖云强降水主导的对流单体闪电活动特征 被引量：17

9

作者 刘泽 郭凤霞 +3 位作者 郑栋 张阳 吴翀 姚雯 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期185-196,共12页

利用中国气象局雷电野外科学试验基地(CMA_FEBLS)三维闪电观测数据,结合广州双偏振雷达观测数据,分析了2017年5月7日广东一次暖云强降水对流单体的闪电活动及其与云降水结构的关系.该单体在4 h内产生1250个闪电,地闪比例约24%.绝大多数... 利用中国气象局雷电野外科学试验基地(CMA_FEBLS)三维闪电观测数据,结合广州双偏振雷达观测数据,分析了2017年5月7日广东一次暖云强降水对流单体的闪电活动及其与云降水结构的关系.该单体在4 h内产生1250个闪电,地闪比例约24%.绝大多数闪电出现在4~12 km高度,对应温度层为0℃至-40℃;闪电放电活动的峰值高度出现在8.5 km,对应环境温度约-19℃.分析的强降水单体宏观上呈现上正、中负、下正的三极性电荷结构,中部负电荷核心区约为-8℃至-15℃.在闪电活动区域中,由干雪粒子主导区域占比约82%,霰粒子主导区域占比约11%,且大部分与闪电活动关联的霰粒子主要位于4~8 km高度.总闪频数与30 dBZ雷达回波顶高、-20℃温度层上大于20 dBZ的回波体积具有较好的相关性.闪电活动的平均位置高度与20 dBZ雷达回波顶高和-20℃温度层上大于30 dBZ的回波体积具有较好的相关关系.闪电活动与最大降水强度之间具有较好的时序对应关系,单个闪电表征降水量的值为107 kg/fl量级. 展开更多

关键词 极端降水 暖云降水 三维闪电活动 双偏振雷达 云降水结构

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大气冰核谱对雷暴云微物理过程及起电影响的数值模拟 被引量：4

10

作者 王梦旖 谭涌波 +3 位作者 师正 刘俊 于梦颖 郑天雪 《高原气象》 CSCD 北大核心 2019年第3期593-603,共11页

利用已有的二维对流云模式,讨论了三种不同的冰核谱对雷暴云微物理、起电及电荷结构的影响。模拟结果表明:(1)不同的冰核谱环境对雷暴云中冰相粒子的含量及分布具有明显作用。冰核谱的垂直温区越大,产生的冰相粒子分布越广。在冰核浓度... 利用已有的二维对流云模式,讨论了三种不同的冰核谱对雷暴云微物理、起电及电荷结构的影响。模拟结果表明:(1)不同的冰核谱环境对雷暴云中冰相粒子的含量及分布具有明显作用。冰核谱的垂直温区越大,产生的冰相粒子分布越广。在冰核浓度较大的个例中,冰晶和霰粒子的含量高,更多的小冰相粒子出现在海拔更高的区域;(2)高温区冰核的数量会对上升气流速度产生显著影响。高温区的冰核越多,冰相粒子在微物理发展过程中释放的潜热越多,上升气流强,对流发展越旺盛;(3)在低温区冰晶浓度高的谱环境个例中,雷暴云中的非感应起电率和感应起电率高,导致起电量增加。高温区冰核多的谱环境,大量冰晶和霰获得正电荷形成次正电荷区,电荷结构呈现三极性;而高温区冰核少的谱环境,参与起电的水成物粒子少,易形成偶极性电荷结构。 展开更多

关键词 冰晶 冰核谱 电荷结构 数值模拟

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石家庄地区气溶胶和CCN垂直廓线的飞机观测分析 被引量：7

11

作者 沙桐 马晓燕 +1 位作者 银燕 李军霞 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期521-530,共10页

利用2010年春夏之交石家庄地区11架次的气溶胶和云凝结核(CCN)飞机同步观测资料,对比分析该地区云天和晴天气溶胶粒子的垂直廓线、不同高度气溶胶数谱特征,以及CCN的垂直分布、活化特性等。结果表明:云天气溶胶数浓度均值为1553.28cm^-3... 利用2010年春夏之交石家庄地区11架次的气溶胶和云凝结核(CCN)飞机同步观测资料,对比分析该地区云天和晴天气溶胶粒子的垂直廓线、不同高度气溶胶数谱特征,以及CCN的垂直分布、活化特性等。结果表明:云天气溶胶数浓度均值为1553.28cm^-3,有效直径均值为0.52μm,比晴天数浓度(883.82cm^-3)大76%,有效直径(0.37μm)大41%。云天气溶胶数浓度呈指数型递减分布,有效半径在2500m以下随高度变化不明显,2500m以上随高度逐渐增大。晴天气溶胶数浓度在800~1500m内有累积,有效半径随高度没有明显的变化趋势。不同高度上气溶胶谱型基本一致,云天和晴天在气溶胶小尺度端(<0.3μm)谱分布是连续的,在0.3μm处数谱均明显下降。云天和晴天CCN数浓度均随高度增大而减小,且各个高度层上云天CCN数浓度均大于晴天。云天CCN活化比率随高度变化不明显,晴天CCN活化比率随高度增大。气溶胶粒子尺度与CCN活化比率之间呈线性正相关。 展开更多

关键词 石家庄地区 飞机观测 气溶胶 云凝结核 垂直廓线

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黄山夏季气溶胶多尺度吸湿性的参数化方案构建研究 被引量：2

12

作者 王启花 杨素英 +4 位作者 李艳伟 银燕 张泽锋 陈魁 赵丽君 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期989-1001,共13页

利用2014年7月在黄山光明顶观测的气溶胶吸湿性参数(κ)和气溶胶离子化学组分、有机碳(OC,organic carbon)数据,对多尺度气溶胶吸湿性参数进行分析,并在此基础上建立了多尺度κ的参数化方案。研究结果表明,影响黄山夏季气溶胶来源的主... 利用2014年7月在黄山光明顶观测的气溶胶吸湿性参数(κ)和气溶胶离子化学组分、有机碳(OC,organic carbon)数据,对多尺度气溶胶吸湿性参数进行分析,并在此基础上建立了多尺度κ的参数化方案。研究结果表明,影响黄山夏季气溶胶来源的主要气团包括西南气团、北方气团以及东南气团。黄山夏季κ的变化范围为0.2—0.48,且随粒径增大成先增大后减小的分布特征;气溶胶粒径在0.15—1.1μm的强吸湿段,κ>0.3,而在粒径小于0.15μm和粒径大于1.1μm弱吸湿段,κ<0.3。不同气团背景下κ分布不同,气溶胶粒子在小于1.1μm的粒径段,当受西南气团影响时,κ值最大,而受东南气团影响时,κ值最小;在气溶胶粒径大于1.1μm时,κ在两个气团背景下呈现与气溶胶粒径小于1.1μm时相反的分布特征。影响粒径小于1.1μm气溶胶吸湿能力的主要水溶性化学组分为NH_4^+、SO_4^(2-)、水溶性有机碳(WSOC,water soluble organic carbon),而影响大于1.12μm粒径范围气溶胶吸湿能力的主要水溶性化学组分为NH_4^+、SO_4^-、NO_3^-、WSOC和Ca^(2+)。由气溶胶多尺度离子化学组分和WSOC构建的气溶胶κ的参数化方案,在小于1.1μm和大于1.1μm的粒径范围内的表达式分别为κ_(reg)=0.12+0.45f_(NH_4^+)+0.63f_(SO_4^(2-))+0.18 f_(WSOC)和κ_(reg)=0.01+0.78f_(NH_4^+)+0.76f_(NO_3)+0.8f_(SO_4^(2-))-0.28f_(Ca^(2+))+0.14f_(WSOC)(f为对应组分的质量份数)。两个参数化方案均能较好地预报κ,预报值κreg与κ的计算值间存在较好的相关关系,相关系数通过了置信度99%的显著性检验,且预报误差在30%范围内。 展开更多

关键词 气溶胶 化学组分 吸湿性 参数化

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一次暖云降水主导的暴雨过程中电荷结构特征及其成因的模拟研究 被引量：2

13

作者 张坤 郭凤霞 +6 位作者 谭涌波 蔡彬彬 刘泽 张志伟 初雨 邹迪可 吴泽怡 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期478-489,共12页

为了认识以暖云强降水为主导的对流单体中的电荷结构特征及其形成原因,利用加入了起放电参数化方案的WRF模式,模拟了2017年5月7日广州局地突发的以暖云降水为主导的特大暴雨过程,分析讨论了此次过程中一个单体成熟发展阶段的电荷结构的... 为了认识以暖云强降水为主导的对流单体中的电荷结构特征及其形成原因,利用加入了起放电参数化方案的WRF模式,模拟了2017年5月7日广州局地突发的以暖云降水为主导的特大暴雨过程,分析讨论了此次过程中一个单体成熟发展阶段的电荷结构的特征及其成因。结果表明,此次以暖云降水为主导的特大暴雨过程中的单体对流强度较弱,云顶高度低于同地区典型对流过程,强回波区由大雨滴形成,范围较小,顶较低,对流运动向0℃层以上输送的过冷水较少,不利于冰相粒子形成,导致大小冰相粒子含量均较少,其中含量最多的冰相粒子为雪花,其次依次为霰、冰晶、冰雹。云内起电较弱,以非感应起电为主。非感应起电主要以对流区中-15℃层以下正的起电率为主,感应起电率以对流区中的负极性为主。对流区中空间净电荷呈三极性结构,其中中部负电荷区和底部正电荷区中心电荷密度及电荷区范围相当,上部正电荷区相对较弱,范围较小。对流区外围仅有弱的中部负电荷区和底部正电荷区。中部负电荷区由带负电荷的冰晶和雪花共同主导,上部正电荷区由带正电荷的雪花主导,底部正电荷区主要是由带正电荷的霰粒子及带正电荷的雨滴主导。强起电区和放电区重合,主要集中在回波中心上部35~50 dBZ的对流区。 展开更多

关键词 暖云降水 暴雨 WRF 水成物粒子 电荷结构

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中国北方未来沙尘起沙通量变化的数值模拟研究 被引量：2

14

作者 赵剑琦 马晓燕 田蓉 《大气科学》 CSCD 北大核心 2023年第2期359-372,共14页

本研究利用WRF-Chem(Weather Research and Forecasting model with online coupled Chemistry)模式对未来中国北方沙尘起沙过程变化进行了模拟预测。为了提高预测结果的准确度,研究综合考虑了气溶胶、温室气体和植被覆盖率等因素对天... 本研究利用WRF-Chem(Weather Research and Forecasting model with online coupled Chemistry)模式对未来中国北方沙尘起沙过程变化进行了模拟预测。为了提高预测结果的准确度,研究综合考虑了气溶胶、温室气体和植被覆盖率等因素对天气、气候和起沙过程的影响。预测结果显示,2016~2029年西北部沙尘源地起沙量高于北部沙尘源地,地形和气候的差异是导致两地起沙过程及其季节变化差异的主要原因。两个沙尘源地四季起沙通量呈总体减少而部分季节增加的趋势,西北部沙尘源地起沙通量在春季总体呈上升趋势,在夏、秋和冬季呈下降趋势;北部沙尘源地起沙通量在春、夏和冬季呈下降趋势,在秋季呈微弱上升趋势。两个沙尘源地各季起沙通量的变化趋势由近地面风速主导,植被覆盖率、降水和地面温度等因素对起沙通量的年际波动有着重要影响。 展开更多

关键词 动力降尺度 WRF-Chem模式 起沙通量变化预测 起沙通量变化驱动因素分析

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利用地基微波辐射计资料反演0～10km大气温湿廓线试验研究 被引量：39

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作者 鲍艳松 钱程 +2 位作者 闵锦忠 侯叶叶 陆其峰 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期163-171,共9页

实测与模拟的微波辐射计亮温存在偏差,导致基于BP神经网络模型的大气温湿廓线反演精度的降低。研究了一种基于资料订正后的BP神经网络反演大气温湿廓线的方法。首先,基于2014年6月南京江宁探空资料,利用MonoRTM模式,模拟中心频率在22.23... 实测与模拟的微波辐射计亮温存在偏差,导致基于BP神经网络模型的大气温湿廓线反演精度的降低。研究了一种基于资料订正后的BP神经网络反演大气温湿廓线的方法。首先,基于2014年6月南京江宁探空资料,利用MonoRTM模式,模拟中心频率在22.234 GHz^58.800 GHz范围内22通道亮温;对比模拟和实测南京站微波辐射计资料,建立实测微波辐射计资料订正模型。然后,以南京地区2011—2013年探空资料为输入,模拟22通道亮温数据,并基于模拟的22通道亮温数据和当地探空资料,利用BP神经网络算法,建立大气温度、水汽密度、相对湿度廓线反演模型。最后,利用构建的订正模型,对2014年7月试验获取的微波辐射计资料进行订正,并将订正后的微波辐射计资料输入BP神经网络反演模型,反演0~10 km高度58层的大气温度、水汽密度和相对湿度,对比实际探空资料以及微波辐射计二级产品,评估分析反演效果。实验结果表明:所建的反演模型提高了大气温湿廓线反演精度,大气温度、水汽密度和相对湿度均方根误差范围分别为1.0~2.0 K、0.20~1.93 g/m^3和2.5%~18.6%。 展开更多

关键词 地基微波辐射计 BP神经网络 大气廓线 反演精度

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冰晶核化对雷暴云闪电行为影响的数值模拟研究 被引量：3

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作者 谭涌波 向春燕 +2 位作者 马肖 夏艳羚 张鑫 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期328-341,共14页

为了探讨冰晶核化对雷暴云闪电行为的影响,通过已有的三维对流云起、放电模式探讨对比了3种冰晶核化方案,分别为原模式中的经验公式YS方案及与气溶胶相关的DE方案和LP方案。研究表明冰晶核化方案对雷暴云内冰晶微物理发展特征、起电及... 为了探讨冰晶核化对雷暴云闪电行为的影响,通过已有的三维对流云起、放电模式探讨对比了3种冰晶核化方案,分别为原模式中的经验公式YS方案及与气溶胶相关的DE方案和LP方案。研究表明冰晶核化方案对雷暴云内冰晶微物理发展特征、起电及放电过程均有一定影响。模拟结果显示:(1)考虑了气溶胶的两种新参数化方案中冰晶粒子在高温区(高于-13.8℃)出现,在雷暴云发展过程中DE方案和LP方案冰晶的垂直分布均大于YS方案。(2)DE方案和LP方案中高温区出现的冰晶所带电荷极性有明显的反转现象,导致雷暴云电荷结构产生差异;雷暴云发展旺盛时刻DE方案和LP方案出现三级性电荷结构,而YS方案在整个雷暴云过程都是偶极性,并且DE方案和LP方案中电荷空间分布区域更加广泛。(3)不同核化方案下雷暴云放电特征存在差异,YS方案在偶极性电荷结构背景下没有负地闪产生,而DE方案和LP方案中次正电荷区的存在促进了负地闪的发生,并且负先导出现在较低的高度范围内;DE方案和LP方案中电荷量级较大,因此云闪发生频次以及正、负先导传播次数增加明显。 展开更多

关键词 冰晶 核化方案 起电率 电荷结构 放电特征

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城市近地层气态污染物的垂直分布特征 被引量：7

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作者 周焱博 竺夏英 +5 位作者 潘月鹏 田世丽 刘全 孙扬 安俊琳 王跃思 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1752-1759,共8页

为研究大气污染物在近地层内的垂直分布规律,2009年2月10—25日利用被动采样器在北京325 m气象铁塔10个高度(8、15、47、80、120、160、200、240、280、320 m)对SO_2、NO_2、O_3、NH_3和苯系物(苯benzene、甲苯toluene、乙苯ethylbenzen... 为研究大气污染物在近地层内的垂直分布规律,2009年2月10—25日利用被动采样器在北京325 m气象铁塔10个高度(8、15、47、80、120、160、200、240、280、320 m)对SO_2、NO_2、O_3、NH_3和苯系物(苯benzene、甲苯toluene、乙苯ethylbenzene和二甲苯xylene)共8种大气污染物浓度进行了同步观测.结果表明,北京城区冬季污染物浓度具有明显的垂直变化特征,污染物浓度从近地面开始逐渐上升,在80—160 m以内的某一高度到达峰值后逐渐下降;200—300 m范围内,大气污染物浓度的垂直变化幅度相对较小,浓度值与地面接近;200 m以下各种污染物浓度的变化比较剧烈,浓度极大值出现的高度有所不同,O_3、SO_2和NH_3极大值位于160 m,苯和NO_2极大值出现在120 m,甲苯、乙苯和二甲苯极大值在80 m处.污染物在不同高度富集可能与污染源排放高度、城市冠层的热动力作用和气象因素有关,区分这些因素的各自贡献尚需进一步研究. 展开更多

关键词 气态污染物 城市边界层 垂直分布 逆温层 北京

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2014-2019年北京和南京地区PM2.5和臭氧质量浓度相关性研究 被引量：29

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作者 孙金金 黄琳 +5 位作者 龚康佳 王雪颖 李婧祎 秦墨梅 于兴娜 胡建林 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第6期656-664,共9页

自2014年以来,中国细颗粒物(PM2.5)浓度大幅度下降,但臭氧(O3)浓度逐年缓慢上升,厘清PM2.5和O3(P-O)相关性尤为关键.在本研究中,2014—2019年北京和南京PM2.5年均质量浓度下降幅度分别为-6.86和-6.15μg·m^-3·a^-1;而日最大8... 自2014年以来,中国细颗粒物(PM2.5)浓度大幅度下降,但臭氧(O3)浓度逐年缓慢上升,厘清PM2.5和O3(P-O)相关性尤为关键.在本研究中,2014—2019年北京和南京PM2.5年均质量浓度下降幅度分别为-6.86和-6.15μg·m^-3·a^-1;而日最大8小时平均O3质量浓度(MDA8 O3)年均增长幅度为1.50和1.75μg·m^-3·a^-1.研究期间,北京地区MDA8 O3质量浓度小于100μg·m^-3,P-O呈负相关;而当质量浓度大于100μg·m^-3时,P-O为正相关.通过Pearson相关系数研究P-O两者相关性.在两个城市每月相关性分析中,在每日时间尺度5—9月为强的正相关;而小时时间尺度11月至次年2月趋于负相关.在北京,P-O每月和季节相关性变化大于南京.在日变化中,夏季在16时为强的正相关,春秋两季在13—17时为弱的正相关,而在春、秋和冬季8时,却为强的负相关. 展开更多

关键词 PM2.5 臭氧 相关性分析 北京 南京

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冰晶异质核化对雷暴云电过程影响的数值模拟 被引量：2

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作者 李璐滢 师正 +2 位作者 谭涌波 汪海潮 林晓彤 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期468-477,共10页

引入一种新型冰晶异质核化方案,基于二维雷暴云模式,探讨雷暴云电过程对三种异质核化的响应。结果表明:浸润核化是冰晶生成的最重要异质核化过程,较高数浓度的冰晶消耗雷暴云内液态水含量,抑制淞附过程,导致霰粒子比含水量低,表现为较... 引入一种新型冰晶异质核化方案,基于二维雷暴云模式,探讨雷暴云电过程对三种异质核化的响应。结果表明:浸润核化是冰晶生成的最重要异质核化过程,较高数浓度的冰晶消耗雷暴云内液态水含量,抑制淞附过程,导致霰粒子比含水量低,表现为较强的负极性非感应起电率;接触核化生成的冰晶量最少,仅对雷暴云中下层3~5 km处的冰晶有贡献,同时霰粒子数浓度较低,导致该方案下的起电过程最弱;沉积核化主要影响云砧处的冰晶,有利于提高霰收集云滴的效率,表现为极高的霰比含水量,促进低温区非感应起电过程的发生。总体上来看,三个方案下的电荷结构均由较复杂的多极性发展为偶极性。其中浸润方案中主正电荷区的抬升最明显,而接触方案过低的冰晶分布高度与沉积方案过高的冰晶分布高度,都直接导致了次正电荷区更快消散。 展开更多

关键词 异质核化 冰核 非感应起电 电荷结构 数值模拟

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放电后电荷重置对雷暴云电荷结构及闪电行为的影响 被引量：1

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作者 夏艳羚 谭涌波 +2 位作者 向春燕 马肖 张鑫 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2017年第4期487-498,共12页

为探究放电后电荷重置对雷暴云电过程的影响,在已有的三维雷暴云起、放电模式中分别加入两种不同的电荷重置方案:一种是植入法即放电后闪电通道上的感应电荷与原空间电荷叠加(简称ZR方案);另一种是中和法即放电后直接按一定比例降低闪... 为探究放电后电荷重置对雷暴云电过程的影响,在已有的三维雷暴云起、放电模式中分别加入两种不同的电荷重置方案:一种是植入法即放电后闪电通道上的感应电荷与原空间电荷叠加(简称ZR方案);另一种是中和法即放电后直接按一定比例降低闪电通道处的空间电荷浓度(简称ZH方案)。利用长春一次探空个例进行敏感性试验,发现放电后重置方式的不同会导致闪电特征存在明显差异:1)ZR方案下的云闪发生率比ZH方案下的云闪发生率少。闪电放电后ZR方案在云中植入异极性电荷,对雷暴云中电荷的中和量比ZH方案多,摧毁云中电场的能力更强;2)ZR方案下的正、负地闪发生率均比ZH方案多。相对于ZH方案,ZR方案中主正电荷区的分布范围大于主负电荷区,导致其出现了更多的正地闪;ZR方案中的云顶屏蔽层与主正电荷区的混合程度高,混合时间长,导致ZR方案在主正电荷区与主负电荷区之间触发了更多的负地闪;3)ZR方案下的闪电通道长度比ZH方案下的闪电通道长度短。ZR方案在云中植入异极性电荷,导致云中难以形成大范围同极性电荷堆,闪电通道传播局限在一对较小的异极性电荷堆内,而ZH方案不改变云中电荷分布,存在大范围同极性电荷堆,闪电通道传播范围较大。 展开更多

关键词 放电 电荷重置 电荷结构 闪电发生率 通道长度

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