干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 新疆大风、冰雹、暴雨天气外场强化试验

Arid

	新疆大风、冰雹、暴雨天气外场强化试验
	何清; 艾力; 霍文; 刘新春; 钟玉婷; 郑奕; 杨兴华; 杨浩; 胡文峰; 夏凡
完成单位	中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所
登记(发布)日期	2013
中文摘要	1、项目完成情况先后在塔克拉马干沙漠腹地塔中, 北缘肖塘、哈得, 南缘策勒, 青藏高原北侧民丰; 以及百里风区十三间房, 达坂城风区, 三十里风区等地开展大风、沙尘天气观测实验。在天山南坡阿克苏, 天山山区小渠子、白杨沟、巴音布鲁克, 石河子, 乌兰乌苏, 伊宁, 以及北疆阿勒泰, 高原北侧民丰等陆续开展强降水观测实验。在古尔班通古特沙漠腹地和塔克拉玛干沙漠腹地塔中, 北缘肖塘等地展开沙漠大气边界层观测实验。获取、并建立了新疆沙尘天气、大风、暴雨野外试验数据集。具体野外试验和考察情况如下： 1)大风、沙尘天气观测试验针对东灌大风的特点,从2010年9月开始至今利用梯度探测系统和贴地层强风梯度仪在塔克拉玛干沙漠北缘肖塘、沙漠腹地塔中开展了近地层大风沙尘强化观测试验,监测近地层大风风速、风向、湍流、沙尘参数和边界层结构等。 2011年3月12日—5月25日,利用CFL-03风廓线雷达在百里风区十三间房进行春季大风观测,捕捉到强风天气过程2-3次。2011年3月上旬—5月20日,Airda3000Q风廓线雷达在达坂城风区进行春季大风观测,捕捉到强风过程2次。 2010年4月1日～2011年3月1日,利用CFL-03型边界层风廓线雷达在塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站实施风廓线雷达探测沙尘天气的大气科学实验,观测期间,捕捉到典型沙尘天气过程多次,利用雷达气象方程计算分析了典型沙尘暴、扬沙、浮尘天气的雷达回波强度及垂直分布结构,给出了塔克拉玛干沙漠沙尘暴启动爆发的水平风场和垂直速度场特征,讨论了利用风廓线雷达反演沙尘数浓度和大气含沙量的有关问题。2010年6月15日～7月5日,在沙漠腹地塔中进行双风廓线雷达对比探测试验。 2010年7月8日～7月22日,利用Airda3000Q型边界层风廓线雷达在塔里木盆地南缘民丰县进行沙尘天气探测试验。 2011年7月1日—至今,利用CFL-03风廓线雷达在塔中进行沙尘及气溶胶探测实验。 2011年1-8月,借助塔中、肖塘、策勒(塔克拉玛干沙漠)、滴西(古尔班通古特沙漠)4个风沙观测场,继续开展新疆两大沙漠、下垫面迥异地区的沙尘天气观测试验。获取了一批有关沙尘暴灾害天气的野外试验数据。针对2011年的试验分析情况,2012年2月15日-28日对南疆塔克拉玛干沙漠腹地塔中、北缘肖塘哈德以及南缘策勒地区的各探测系统进行了标定和采集程序优化等工作。 2012年2月20日～2月23日,利用Airda3000Q边界层风廓线雷达在新疆三十里风区小草湖进行春季大风观测,捕捉到一次典型强风天气过程。 2012年3月1日～5月下旬,利用Airda3000Q型边界层风廓线雷达在塔里木盆地南缘民丰县进行沙尘天气及黑风暴探测试验,捕捉到沙尘天气过程2次。为开展大风沙尘天气的个例试验并与新疆地区的大风过程进行多对比分析,2012年6月中旬在内蒙古巴丹吉林沙漠北缘拐子湖地区风沙观测试验场建成了配置与塔克拉玛干沙漠腹地、北缘梯度探测系统相同的梯度探测系统和涡动相关探测系统,用于监测巴丹吉林沙漠在大风、沙尘发生时的地气水热、能量和物质交换特征。 2011年8月至今,围绕西天山地区的大风暴雨天气在伊犁巩留恰西地区、巴州江布肯达坂、江巴口子和库车铁力买提达坂安装了4套2m高度的便携式自动气象站,结合该地区的区域自动站开展了大风、降水观测等。 2012年1-7月,借助塔中、肖塘、策勒(塔克拉玛干沙漠)、滴西(古尔班通古特沙漠)4个风沙观测场,继续开展新疆两大沙漠、下垫面迥异地区的沙尘天气观测试验。获取了一批有关沙尘暴灾害天气的野外试验数据。 2)强降水观测试验 2010年7月25日～8月20日,利用Airda3000Q型边界层风廓线雷达在阿克苏开展探测暴雨的大气科学试验,捕捉到阿克苏“7.28”暴雨天气过程。 2011年5月下旬—6月下旬,利用CFL-03风廓线雷达在天山山区小渠子进行强降水观测,观测到短时强降水2-3次。2011年5月下旬—7月中旬,Airda3000Q风廓线雷达在石河子乌兰乌苏进行夏季降水和冰雹观测,无强降水和冰雹发生,仪器出现故障,观测效果不佳。 2011年7月下旬—2011年8月下旬,利用Airda3000Q风廓线雷达继续在天山山区小渠子进行强降水观测。 2012年6月15日～7月18日,利用CFL-03型边界层风廓线雷达在伊宁开展探测夏季强降水的大气科学试验,捕捉到一次短时强降水天气过程。 2012年6月初～至今,利用Airda3000Q边界层风廓线雷达在天山山区白杨沟进行强降水观测,观测到短时强降水过程多次。 2012年7月20～至今,利用CFL-03型边界层风廓线雷达在天山山区巴音布鲁克气象站开展探测降水云体的大气科学试验,捕捉到一次短时强降水天气过程。 2011年11月-2012年1月,利用Airda3000Q型边界层风廓线雷达在北疆阿勒泰探空站进行了暴雪观测。 2011年7月1-7月31日,在青藏高原北侧民丰站和天山南坡阿克苏进行了一天4次的加密探空观测试验,共获取248组秒级探空数据。为了开展冰雹强度和暴雨研究,2011年8月和2012年4月下旬,在伊宁市和昭苏县安装布设微波辐射计、GPS水汽探测仪、雨滴谱仪,并与乌鲁木齐的微波辐射计和雨滴谱仪组成了冰雹强度观测站网。通过该设备能够开展强降水和冰雹过程温湿度廓线、大气总可降水量、雨滴谱分布及反射率因子等要素的观测,已采集原始资料达14.3GB左右。 3)沙漠及周边地区大气边界层观测试验 2010年10月14-31日在古尔班通古特沙漠腹地开展了为期18天的沙漠大气边界层观测试验。通过系留探空、风廓线雷达等手段, 对半固定半流动下垫面沙漠的边界层结构进行了探测。重点对边界层内的风速变化进行了探测,发现了北疆沙漠区大风天气急流配置等特征。观测期间捕获了两次区域性小型天气过程、一次系统性天气过程。 2011年3月开始,在沙漠北缘肖塘、沙漠腹地塔中地区开展了基于二维超声风速仪的观测试验,捕捉了沙尘天气发生时的边界层结构特征。 2011年6月对塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站地气能量平衡系统进行改造,捕捉了沙漠腹地大风、降水、沙尘天气下的地气能量变化。 2011年7月10-16,在塔克拉玛干沙漠腹地开展了基于大孔径闪烁仪的野外观测试验。 4)野外考察 2011年5月上旬,项目组对百里风区和三十里风区进行了野外考察,实地勘察了大风常发区的地貌环境,并开展了野外观测试验和土壤样品采样等工作。 2011年6月中旬,项目组成员在南疆沙漠、戈壁地区进行了地理剖线考察和遥感观测试验。针对沙漠、戈壁地区特殊的下垫面类型,开展了可见光和红外光谱观测试验,为模式参数提供科学依据。 2011年8月5-14日,在天山山区西部开展了山区大风、冰雹、雷暴调查,同时在巴音布鲁克周边山区达坂建立了四套自动气象站。 2、创新点和关键技术 (1)自主研发了全自动高精度沙尘收集器。探索了地表跃移沙粒的全自动连续测量技术,引入方向测定仪、高精度电子天平、防沙空心轴承等传感器和部件,采用嵌入式设计,自主研发了全自动高精度沙尘收集器,集成研制了沙尘通量监测系统,实现了地表跃移沙粒的全自动连续测量。 (2)建立了基于风廓线雷达的沙尘暴监测技术新方法。利用风廓线雷达深入开展了对沙尘暴的探测试验研究,计算归纳了沙尘暴的回波强度量值范围,发现沙尘暴天气现象在雷达回波强度图上有着清晰的印痕,可判识沙尘输送的高度和厚度,定量反演了沙尘暴期间高空沙尘粒子数浓度和质量浓度,建立了基于风廓线雷达的沙尘暴监测技术新方法。 (3)提出了判识浮尘、扬沙和沙尘暴天气的散射系数指标,解析了古尔班通古特沙漠北缘黑碳气溶胶来源及扩散轨迹。归纳了浮尘、扬沙和沙尘暴天气的散射系数分布范围,沙尘暴散射系数集中在2000-2500Mm-1,扬沙集中在 300-400Mm-1,浮尘天气在300Mm-1左右;观测到沙尘暴过程沙尘质量浓度值可达到39496.5g﹒m-3;发现浮尘天气的PM10/TSP比值远高于扬沙和沙尘暴天气,分别为70.0%、19.1%和38%。 (4)提出了贴地层沙尘水平输送通量计算新方法根据连续监测的地表沙粒运移数据,同时期测量的贴地层沙尘水平通量数据,分析二者的关系,建立了相关方程Q = 0.0512counts,从而为贴地层沙尘水平通量的估算提供了方便快捷的方法。
中文关键词	大风 ; 冰雹 ; 暴雨 ; 风廓线雷达 ; 春季大风观测
成果类型	应用技术
中图法分类号	P426.6
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001740299
来源机构	中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243307
推荐引用方式 GB/T 7714	何清,艾力,霍文,等. 新疆大风、冰雹、暴雨天气外场强化试验[Z]. 应用技术,2013.