亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)的秦嶺南北水汽和云底高度等參量的差異*

        2022-05-09 07:36:48李金輝周毓荃岳治國宋嘉堯雷連發(fā)
        氣象 2022年4期
        關(guān)鍵詞:寧陜縣長安區(qū)輻射計(jì)

        李金輝 周毓荃 岳治國 王 瑾 宋嘉堯 雷連發(fā)

        1 陜西省人工影響天氣中心,西安 710016 2 秦嶺和黃土高原生態(tài)環(huán)境氣象重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西安 710016 3 中國氣象科學(xué)研究院,北京 100081 4 北方天穹信息技術(shù)(西安)有限公司,西安 710014

        提 要: 利用微波輻射計(jì)分析了秦嶺南北的水汽、液態(tài)水含量、濕度、云底高度等特征,結(jié)果表明:秦嶺北垂直積分水汽量年平均為18.52 kg·m-2,秦嶺南為20.94 kg·m-2, 90%以上水汽秦嶺北平均高度為4.26 km,秦嶺南為3.87 km;垂直積分液水含量,秦嶺南年平均為0.13 kg·m-2,秦嶺北年平均為0.12 kg·m-2,兩者相差不多;秦嶺腹地的空氣濕度大,秦嶺南年平均相對濕度75.3%,秦嶺北年平均相對濕度為59.8%,秦嶺南比秦嶺北平均相對濕度大15.6%;云底高度,秦嶺南年平均為3 817.5 m,秦嶺北年平均為4 396 m,中云云底高度年平均差異不大;降雨時(shí)秦嶺南云底年平均高度為323.3 m,較秦嶺北低,二者相差42.2 m。

        引 言

        秦嶺是中國南北氣候分界線,主體部分在陜西,秦嶺在陜西包括渭南南部、西安南部、寶雞的南部和漢中北部、安康北部、商洛全部(簡稱陜南)。丹江口水庫水量的70%來自于陜南漢江和丹江。漢江是長江最大支流,源于秦嶺南麓的漢中市寧強(qiáng)縣,丹江發(fā)源于商洛地區(qū)西北部的秦嶺南麓,流經(jīng)陜西、河南、湖北三省,在湖北省丹江口市與漢江交匯于丹江口水庫。

        水汽、液態(tài)水含量的觀測方法有:衛(wèi)星反演,機(jī)載探測、氣象探空,微波輻射計(jì)反演等。其中微波輻射計(jì)具有數(shù)據(jù)連續(xù)觀測、分辨率高、操作性強(qiáng)的特點(diǎn),通過反演可得到垂直方向連續(xù)的溫度、相對濕度、水汽密度、云底高度、垂直積分水汽量、垂直積分液水含量等信息。微波輻射計(jì)有一定的缺陷,在有云的情況下,特別是低云和厚云存在時(shí),濕度廓線反演誤差增大,降水時(shí)天線罩上附著的水將嚴(yán)重影響輻射計(jì)的反演精度,但利用納米材料制作天線罩,并配備鼓風(fēng)機(jī)向天線罩表面吹氣等方法可有效減小水膜效應(yīng)。

        微波輻射計(jì)作為一種新型的大氣探測設(shè)備,其探測原理和方法已日趨成熟,觀測數(shù)據(jù)已開始應(yīng)用到雷暴、暴雨、霧的預(yù)警預(yù)報(bào)和模式檢驗(yàn)等方面,顯示出良好的應(yīng)用前景。許皓琳等(2020)利用微波輻射計(jì)分析烏魯木齊和成都兩地機(jī)場雷暴降水水汽條件,能夠展現(xiàn)不同地區(qū)大氣水汽的分布特征,以及降水過程中各層水汽的演變情況。李德俊等(2012)對武漢一次短時(shí)暴雪天氣分析,結(jié)果表明:微波輻射計(jì)探測的溫度、相對濕度、整層水汽密度和液態(tài)含水量等參量隨降水相態(tài)改變均有明顯的變化,同時(shí)還發(fā)現(xiàn)降水強(qiáng)度和比濕有較好的對應(yīng)關(guān)系,降水開始后比濕迅速增加,降水減弱時(shí)比濕快速減少。楊文霞等(2019)使用Ka波段(毫米波)云雷達(dá)、微波輻射計(jì)、微雨雷達(dá)和地面雨量計(jì)對河北省邢臺站出現(xiàn)的一次西南渦弱層狀云降水過程進(jìn)行綜合遙感分析,表明聯(lián)合觀測能獲取更為精細(xì)的云結(jié)構(gòu)演變和降水粒子增長過程,是精細(xì)化識別降水出現(xiàn)和人工增雨潛力區(qū)的有效手段。黃建平等(2010)利用基地微波輻射計(jì)反演蘭州地區(qū)液態(tài)云水路徑和可降水量,結(jié)果表明:95%的云水路徑值都在150 g·m-2以下,95%的可降水量值都在3 cm以下。其他的研究如基于地基微波輻射計(jì)反演四川盆地水汽及云液態(tài)水的初步分析(鄭颯颯,2020),利用地基遙感方法檢測大氣中汽態(tài)、液態(tài)水含量分布特征(段英和吳志會, 1999),一次降水過程云液態(tài)水和降水演變特征的綜合觀測分析(張志紅和周毓荃,2010)等等。綜上所述,微波輻射計(jì)探測水汽總量的精度與探空相比一致性較好,云、液水總量也有較高的精度。

        目前陜西布設(shè)了5部微波輻射計(jì),其中4部是中國兵器工業(yè)北方天穹信息技術(shù)(西安)有限公司研制并生產(chǎn)的MWP967KV型地基多通道微波輻射計(jì),1部為德國生產(chǎn)的XGM-1型微波輻射計(jì);分別布設(shè)在秦嶺南安康寧陜縣氣象局、秦嶺北麓西安長安區(qū)氣象局院內(nèi)(2部,其中1部為進(jìn)口)、西安中心的西安市氣象局、西安城北的涇河氣象站。微波輻射計(jì)是分析空中云水資源的有效工具(Cai et al,2020;Zhou et al,2020),以往利用微波輻射計(jì)分析水汽、液水含量等均為個(gè)例的分析,對長序列的分析較少見,本文利用秦嶺南北兩部同型號微波輻射計(jì)(寧陜縣海拔高度為802.4 m、長安區(qū)氣象局海拔高度為445.0 m),研究秦嶺地區(qū)大氣中的水汽、液態(tài)水含量,濕度、云底高度等,對了解空中云水資源,開展人工增雨作業(yè)具有重要的意義。

        1 資料說明與處理

        1.1 資料與方法

        使用國產(chǎn)MWP967KV型地基多通道微波輻射計(jì),具有較高的精度(劉曉璐,2019),每2 min完成一次掃描,每小時(shí)使用30個(gè)掃描資料,所有統(tǒng)計(jì)以小時(shí)為單位,為整點(diǎn)前后30 min的平均值,月、年的平均是小時(shí)平均。采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法,長安微波輻射計(jì)垂直資料是利用涇河氣象站的探空資料訓(xùn)練進(jìn)行反演,寧陜微波輻射計(jì)垂直資料變化是利用漢中氣象站的探空資料訓(xùn)練進(jìn)行反演,日常使用中每半年進(jìn)行一次液氮標(biāo)定,日常實(shí)時(shí)進(jìn)行Tipping標(biāo)定等。資料時(shí)間為2018年8月至2020年2月(長安區(qū)氣象局2018年12月有6 d、2019年1月有7 d、2019年2月有17 d無微波輻射計(jì)資料,利用西安市氣象局微波輻射計(jì)資料替代,寧陜縣氣象局微波輻射計(jì)資料完整)。

        降雨會對微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)反演帶來較大不確定性,為了減小誤差,在計(jì)算垂直積分水汽含量、液水含量、水汽廓線時(shí)利用自帶的降雨傳感器數(shù)據(jù)剔除降雨樣本,同步統(tǒng)計(jì)兩地沒有降雨的資料。由于水汽積分與高度有關(guān),而兩地海拔高度不一樣,為了使得積分?jǐn)?shù)據(jù)具有可比性,兩站點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一從寧陜的海拔高度作為積分水汽和液態(tài)水的起算點(diǎn)。降雨時(shí)云底高度較低,微波輻射計(jì)測的云底高度誤差較小,沒有剔除降雨時(shí)的資料。

        1.2 垂直積分水汽與氣象探空資料相關(guān)分析

        秦嶺北麓的長安區(qū)氣象局微波輻射計(jì)垂直積分水汽與涇河氣象站探空(兩者距離37 km)比較,相關(guān)系數(shù)為0.97, 因長安微波輻射計(jì)放置位置距離涇河探空站較近,因此利用涇河氣象站探空反演的垂直積分水汽與長安區(qū)氣象局實(shí)際的垂直積分水汽相關(guān)性較好(圖1a)。秦嶺南寧陜微波輻射計(jì)垂直積分水汽與漢中探空比較(兩者距離153 km),相關(guān)系數(shù)為0.88,主要由于兩地相距較遠(yuǎn),受到水汽水平分布不均勻的影響,相關(guān)性變小(圖1b)。

        圖1 (a)長安區(qū)站和(b)寧陜站微波輻射計(jì)垂直積分水汽與探空對比Fig.1 The integrated water vapor compared with sounding (a) Chang’an Station, (b) Ningshan Station

        2 秦嶺南北垂直積分水汽、垂直積分液水含量變化特征

        2.1 秦嶺南北垂直積分水汽變化

        水汽主要在低層,由于兩地海拔高度有差異,寧陜縣氣象站比長安氣象站海拔高度高約357.4 m,為了使得兩地?cái)?shù)據(jù)具有可比性,長安積分水汽總量起算高度與寧陜一致,選取兩個(gè)站點(diǎn)沒有降雨同一時(shí)段進(jìn)行分析,逐月統(tǒng)計(jì)積分水汽平均值,秦嶺北長安區(qū)氣象站與秦嶺南寧陜縣氣象站的垂直積分水汽量,年度變化趨勢一致(圖2)。11月至次年3月垂直積分水汽量偏小,4、5、6月逐漸增加,7月和8月達(dá)到大值,9月又逐漸減小。秦嶺南寧陜縣氣象站微波輻射計(jì)垂直積分水汽量年平均為20.94 kg·m-2,月平均變動(dòng)范圍為10.87~46.73 kg·m-2,月平均最大與最小相差4.3倍,秦嶺北垂直積分水汽量年平均為18.52 kg·m-2,月平均變動(dòng)范圍為8.43~40.1 kg·m-2,月平均最大與最小相差4.76倍,秦嶺北垂直積分水汽變率更大。

        圖2 2018年11月至2020年2月寧陜縣氣象站與長安區(qū)氣象站垂直積分水汽對比Fig.2 Comparison of the integrated water vapor between Ningshan Weather Station and Chang’an District Weather Station from November 2018 to February 2020

        2.2 水汽廓線對比

        對4 km以下的水汽廓線進(jìn)行了月平均統(tǒng)計(jì),可以看出在高空水汽含量趨近一致,秦嶺南寧陜站水汽密度廓線月平均基本都大于秦嶺北部,越往低空水汽相差越大,另外從季節(jié)上看夏季水汽密度相差較大,冬季差異小(圖3)。

        圖3 2018年11月至2020年2月寧陜縣氣象站與長安區(qū)氣象站水汽密度廓線月平均統(tǒng)計(jì)對比Fig.3 Monthly statistics of water vapor density profile between Ningshan Weather Station and Chang’an District Weather Station from November 2018 to February 2020

        2.3 秦嶺南北垂直積分液水含量變化

        秦嶺南寧陜縣氣象站垂直積分液水含量月平均在0.04~0.42 kg·m-2,平均為0.13 kg·m-2,月平均垂直積分液水含量最高與最低相差10.5倍,秦嶺北長安區(qū)氣象局垂直積分液水含量月平均變動(dòng)范圍為0.04~0.25 kg·m-2,平均為0.12 kg·m-2,月平均垂直積分液水含量最高與最低差6.25倍(圖4),秦嶺南與秦嶺北年平均垂直積分液水含量相差不大,秦嶺南的垂直積分液水含量變率更大。

        圖4 同圖2,但為垂直積分液水含量Fig.4 Same as Fig.2, but for integrated liquid water content

        2.4

        平均而言,秦嶺南寧陜縣氣象站地面年平均相對濕度為75.3%,秦嶺北長安區(qū)氣象站地面年平均濕度為59.8%,秦嶺南比秦嶺北年平均相對濕度大,相差15.6%。秦嶺南2、3、4月平均相對濕度小(<70%),而秦嶺北12、1、2、3月平均相對濕度小(<60%)(表1)。90%以上水汽平均高度,秦嶺南寧陜縣氣象站年平均為3.87 km,月最高與最低相差820 m,秦嶺北麓的長安區(qū)氣象局年平均為4.26 km,月最高與最低相差870 m,秦嶺北麓水汽月平均變化更大一些,可以看出秦嶺南部相比北部低空更富含水汽。表1還可以看到月平均相對濕度較小時(shí),月平均降水量少。

        表1 秦嶺南寧陜縣氣象局、秦嶺北麓長安區(qū)氣象局平均濕度及90%以上水汽平均高度Table 1 Average humidity and moisture height above 90% of weather stations of Ningshan County in south of Qinling Mountains, and Chang’an District at northern foot of Qinling Mountains in Shaanxi Province

        2.5 秦嶺南北云底高度分布特征

        利用微波輻射計(jì)反演云底最大高度可達(dá)到9 999 m,云底高度越高誤差越大,為了準(zhǔn)確確定云層云底高度,按照氣象學(xué)分類將云底高度小于2 000 m的統(tǒng)計(jì)為低云,將云底高度在2 000~5 000 m統(tǒng)計(jì)為中云,云底高度5 000以上,因人工增雨作業(yè)難于影響不統(tǒng)計(jì)。孫麗(2019)利用CloudSat衛(wèi)星觀測資料對云垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,研究了典型系統(tǒng)影響下的作業(yè)云系垂直結(jié)構(gòu)特征,為人工增雨作業(yè)提供參考。利用微波輻射計(jì)反演云高方面,丁虹鑫等(2018)利用云雷達(dá)和微波輻射計(jì)聯(lián)合反演大氣濕度廓線,相關(guān)系數(shù)平均為0.862,均方差誤差為14.9%,胡樹貞等(2020)進(jìn)行了云雷達(dá)與云宏觀特征對比分析,發(fā)現(xiàn)云雷達(dá)探測云高準(zhǔn)確性高,與基于探空識別的云底高度平均偏差為100 m左右。

        將1小時(shí)中有一半時(shí)間有降雨的云層統(tǒng)計(jì)為降雨時(shí)段,統(tǒng)計(jì)云底高度,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2。秦嶺南寧陜縣氣象站年平均云底高度為3 817.5 m,3、4、5、6、7、8月平均云底高度較高,達(dá)到4 091.5 m以上。全年中云年平均云底高度為3 337.0 m,月平均云底高度在3 115.0~3 466.6 m,月平均相差351.6 m。低云年平均云底高度為1 021.7 m,月平均云底高度在788.8~1 208.4 m,相差419.6 m。降雨時(shí)年云底平均高度是323.3 m。相對來說平均雨量較大的月份平均低云云底高度較低。

        表2 2018年11月至2019年10月秦嶺南寧陜縣氣象局平均云底、中云、低云、降雨時(shí)云底高度Table 2 Average height of cloud base at the Ningshan Weather Station in south of Qinling Mountains of Shaanxi Province from November 2018 to October 2019

        表3表明,秦嶺北麓長安區(qū)氣象局年平均云底高度為4 396.0 m,冬季平均云底高度較低。全年中云年平均云底高度為3 329.8 m,月平均云底高度在3 126.7~3 673.2 m,相差546.5 m。低云年平均云底高度為896.6 m,月平均云底高度在515.5~1 153.7 m,相差638.2 m。降雨時(shí)年云底平均高度是356.5 m。相對來說,平均雨量較大的月份平均低云云底高度較低。

        表3 同表2,但為秦嶺北麓長安區(qū)氣象局Table 3 Same as Table 2, but for Chang’an District Weather Station at the northern foot of Qinling Mountains

        總體來說:秦嶺南寧陜縣氣象站年平均云底高度比秦嶺北麓長安區(qū)氣象站低578.5 m。秦嶺南寧陜縣氣象局中云年平均云底高度與秦嶺北麓長安區(qū)氣象局相差7.2 m,相差不大。秦嶺南寧陜縣氣象站降雨時(shí)云底年平均高度比秦嶺北麓長安區(qū)氣象站低33.2 m。相對來說,平均雨量較大的月份平均低云云底高度較低。

        3 結(jié)論與討論

        (1)秦嶺南北垂直積分水汽量變化趨勢一致,11月至次年3月垂直積分水汽量偏小,4、5、6月逐漸增加,7月和8月達(dá)到大值,9月又逐漸減小。秦嶺北垂直積分水汽量年平均為18.52 kg·m-2,秦嶺南垂直積分水汽量年平均為20.94 kg·m-2。

        (2)秦嶺南安康寧陜縣氣象站垂直積分液水含量年平均為0.13 kg·m-2,月平均垂直積分液水含量在0.04~0.42 kg·m-2。秦嶺北長安區(qū)氣象站垂直積分液水含量年平均為0.12 kg·m-2。月平均垂直積分液水含量在0.04~0.25 kg·m-2。秦嶺南的垂直積分液水含量變率更大。

        (3)秦嶺南比秦嶺北相對濕度大,年平均相差15.6%,秦嶺南寧陜縣氣象站90%以上水汽年平均高度為3.87 km,秦嶺北麓的長安區(qū)氣象站90%以上水汽年平均高度為4.26 km。

        (4)秦嶺南年平均云底高度比秦嶺北年平均云底高度低578.5 m。中云年平均云底高度相差 7.2 m,相差不大。降雨時(shí)秦嶺南云底年平均高度比秦嶺北年平均云底高度低33.2 m。相對來說,平均雨量較大的月份平均低云云底高度較低。

        (5)人工增雨作業(yè)不能影響水汽,而微波輻射計(jì)能夠很好地檢測大氣中汽態(tài)、液態(tài)水含量、云底高度、濕度、溫度等分布特征,對開展人工增雨作業(yè)具有重要意義。

        猜你喜歡
        寧陜縣長安區(qū)輻射計(jì)
        以博學(xué)擔(dān)當(dāng) 勇立行業(yè)潮頭
        ——王艷君和她創(chuàng)辦的長安區(qū)洪英培訓(xùn)學(xué)校
        鄉(xiāng)音(2022年12期)2022-12-24 06:32:12
        風(fēng)云四號A星多通道掃描成像輻射計(jì)第一幅彩色合成圖像
        上海航天(2021年3期)2021-07-21 14:02:12
        基于CLEAN算法對一維綜合孔徑輻射計(jì)成像誤差的校正
        我的小寵物
        寧陜縣安坪村脫貧質(zhì)量調(diào)查
        青年生活(2019年31期)2019-09-10 05:30:06
        寧陜縣森林撫育存在問題及對策
        寧陜縣海棠園村 黨員管理也要搞“精準(zhǔn)”
        微波輻射計(jì)對昆明霧天的監(jiān)測及應(yīng)用
        用于目標(biāo)輻射特性測量的W波段輻射計(jì)
        創(chuàng)建整三載碩果滿枝頭—河北省石家莊市長安區(qū)人大常委會開展“人大代表之家”工作的實(shí)踐
        无遮挡很爽视频在线观看| 性裸交a片一区二区三区| 国产美女露脸口爆吞精| 一本大道久久a久久综合| 国产一区二区三区在线观看免费版| 亚洲桃色视频在线观看一区| 一本一本久久aa综合精品| 免费一区在线观看| 激情综合五月天开心久久| 亚洲第一区二区精品三区在线 | 久久免费看黄a级毛片| 大桥未久亚洲无av码在线| 国产美熟女乱又伦av果冻传媒| 亚洲国产精品色一区二区| 中文字幕国产精品一二三四五区| 99久久婷婷国产综合精品电影| 综合色久七七综合尤物| 精品国产污黄网站在线观看| 男人的天堂av高清在线| 精品国产aⅴ无码一区二区 | 中文字幕在线乱码亚洲| 在线观看视频播放| a级毛片免费观看视频| 日本一区二区久久精品亚洲中文无| 蜜臀av一区二区三区免费观看| 国产婷婷色综合av蜜臀av| 人妻无码aⅴ中文系列久久免费| 日韩精品资源在线观看免费| 欧美精品欧美人与动人物牲交| 欧美成年黄网站色视频| caoporon国产超碰公开| 自拍视频在线观看首页国产| 欧美日韩国产码高清综合人成| 国品精品一区二区在线观看| 亚洲综合av一区在线| 日本真人边吃奶边做爽电影| 久久亚洲精品无码va大香大香 | 美女扒开大腿让男人桶| 少妇人妻偷人精品一区二区| 久久国产av在线观看| 国产最新女主播福利在线观看|