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卫星反演云物理参数研究及其在人工影响天气中的应用

黄毅梅  
【摘要】:卫星资料在人工影响天气业务中的应用主要是以看图像的方式,由于缺乏对云系特别是实施人工影响所关心的大范围云顶高度、云顶温度和云粒子有效半径等物理量定量反演产品,使卫星资料在业务中的应用效果受到限制。 本文在毛节泰、李娟等研究的根据SBDART辐射传输模式得到云顶温度、高度及云粒子有效半径这几个云物理参量与卫星两个红外通道的亮度温度的相关关系,并结合重复调用辐射模式的迭代法,得到云顶高度、温度以及云粒子有效半径的方法的基础上,对反演方法进行了改进,提出了使用多站实时探空与卫星红外1、2通道资料联合反演云顶高度、温度和云粒子有效半径的方法。本文通过把反演方法改进后反演结果与实测资料进行精细化对比,表明了引入实时探空资料参与反演计算会提高反演的精度。 为了解决在反演计算中云区识别的问题,本文提出了使用地面温度与云顶亮温差值来识别云区,实现了在实际应用中综合使用卫星资料、地面观测资料、探空资料和地形资料进行云区识别的技术方法。通过使用2005年7~12月份的资料进行统计分析,得出无云情况下地面温度与云顶亮温差值平均值为5.039385℃,且具有较大的日变化性,由此提出了按时次分别求取阈值用以识别云区,并通过分析表明这种方法是合理的。通过个例分析,还初步得出该云区识别方法具有以下特点:可用于全天候的情况;不受地形地貌等因素的影响;不仅反演的中、高云区域与实测比较一致,而且反演的低云区域也比较一致。 本文把反演的结果与雷达RHI回波顶高和自动气象站15分钟累积雨量进行了多个例对比分析,初步得出:反演的云顶高度在靠近雷达站的位置一般略高于雷达回波顶高,但随着离雷达站距离的增加,前者与后者差值将增大;对于较稳定的层状云降水,一般降水区域云粒子有效半径大于10μm,但对于对流性降水和积层混合云降水并不完全符合这一情况,此外有效半径大于10μm并非是产生降水的充分条件,有许多站虽然满足这一条件,但并没有产生降水。 本文还通过对一次人工增雨作业过程的分析,初步讨论了卫星反演产品在人工增雨作业指挥中的指导作用。说明利用反演得到的云顶温度、高度和云粒子有效半径可以选择最佳增雨作业区域,结合作业前后这三个参数变化的情况可以初步检验


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