利用地面资料计算抬升凝结高度的新算法及其在云底高度分析中的应用研究

摘要

云底高度是重要的云宏观物理特征参量，细致了解云的宏微观物理特征参量不仅有助于对天气系统的监测预报，也有助于对全球气候变化，空气质量、边界层湍流以及飞行安全等方面的研究，更是分析研究人工影响天气作业条件和效果检验的重要依据。 本研究在目前已有的获得云底高度不同手段优缺点分析的基础上，介绍了本文计算云底高度的新方法，并与已有方法进行了对比，最后选取对流云和层状云降水过程两个个例对云底高度的演变规律以及与降水的对应关系作了分析。 本文基于在抬升凝结高度以下气块遵循干绝热过程，而气块在干绝热上升过程中位温和比湿为守恒量这一基本原理，发展出了一种利用地面资料计算抬升凝结高度的新方法。介绍了主要的计算原理及步骤，并与目前已有的计算抬升凝结高度的方法作了对比。利用计算所得抬升凝结高度结合地面观测资料以及FY2C卫星云分类资料来近似云底高度。利用本文方法得到的云底高度近似值与Cloudsat云卫星观测的云底高度进行了比较。得出，本文所得云底高度与云卫星观测所得的云底高度在一定条件下有较好的一致性，但两者在某些条件下也存在着差异，并对两者差异的原因进行了初步分析。 最后，鉴于云底高度在天气和人工影响天气作业中的应用，通过个例分析探索利用地面资料在云底高度分析中的应用。选取北京奥运会开幕式当天的对流云降水过程，结合北京自动站资料以及微波辐射计资料，针对对流云降水中云底高度的演变以及云底高度与降水、地面相对湿度的关系作了相关分析；同时分析了09年2月干旱期间一次大范围层状云降水过程中云底高度演变以及与降水，地面湿度的对应关系。初步得出，降水一般发生在云底高度较低的区域，并且云底高度与地面相对湿度呈反相关关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1选题的目的和意义

1.2研究进展

1.2.1关于云的研究概况

1.2.2国内外云底高度研究进展

1.2.3国内外抬升凝结高度研究进展

1.3存在问题

1.4本文研究内容

第二章所用资料介绍

2.1地面观测资料

2.2 MICAPS系统资料

2.3 CLOUDSAT云卫星及资料

2.4 FY-2C卫星反演云参数产品

2.5 FY-2C卫星云分类数据

2.6微波辐射计数据

第三章新算法的研究及其实现

3.1已有的方法

3.1.1常用计算方法

3.1.2大气热力学图解方法：

3.1.3由气压表示的抬升凝结高度的计算方法

3.2相关背景知识

3.3新算法计算原理

3.4新算法计算步骤

3.5本章小结

第四章计算结果及结果对比分析

4.1新算法计算的统计结果

4.2新算法与同类方法的对比

4.3新算法与探空所得结果的对比

4.4与Cloudsat云卫星所得云底高度的对比

4.5本章小结

第五章一次对流云降水过程的云底高度计算及演变规律分析

5.1天气过程分析

5.1.1天气实况及影响系统分析

5.1.2卫星红外云图分析

5.1.3雷达资料分析

5.1.4风廓线资料分析

5.2计算及应用分析

5.2.1 FY2C云分类资料的分析

5.2.2与雨量对应关系的分析

5.2.3与地面相对湿度的对应关系

5.3单站分析研究

5.3.1单站云底高度与降水之间的对应关系

5.3.2云底高度与云光学厚度以及降水之间关系的分析

5.3.3微波辐射计积分液水，相对湿度与云底高度关系的分析

5.4演变规律分析

5.5本章小结

第六章一次层状云降水过程云底高度计算及演变规律分析

6.1天气形势及实况

6.1.1干旱天气背景

6.1.2天气实况与形势

6.2计算及应用分析

6.2.1 FY2C云分类分析

6.2.2云底高度的计算及其与雨量的对比分析

6.3演变规律分析

6.4本章小结

第七章总结、讨论与展望

7.1总结

7.2讨论

7.3展望

参考文献

致 谢