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在对流层，大气重力波活动往往与强对流过程密切相关，它能够释放不稳定能量，造成短时强降水、雷暴的产生;强对流也能够激发周期范围几分钟到几小时的重力波，并对其周期、振幅、波速产生影响。尤其是，局地暴雨做为我国频发的强对流，往往与大气重力波的激发作用有关。另外，台风也是一种大尺度强对流系统，能够激发多尺度的大气重力波，并可以远距离传播。近几十年来，学者们已经利用观测和数值模拟研究了大气重力波的波动特性、波源等。虽然大气重力波对局地暴雨、台风等其他强对流过程至关重要，但是，前人观测对流层内大气重力波的仪器大多并不具备较高的时间和空间分辨率，因此前人研究关注的往往是重力波在强对流过程一段时间的平均态特征，研究大气重力波的周期、振幅、波速等动态演变特征较少，并且基于大气重力波观测数据定位波源的位置、研究重力波先兆活动的特征也非常少。
本文利用中国科学院大气物理研究所自主研发的高精度微压计仪器观测大气重力波，研究广东省佛山市、天津市、河北省强对流期间大气重力波的动态演变特征，并提出了一种利用大气重力波先兆活动预警强对流的可能适用的新方法。另外，利用最小方差法、波束形成法对重力波信号源进行了定位。主要结论如下:
(1)利用佛山市单台微压计数据，通过傅里叶变换方法分析了佛山市一次局地暴雨过程、两次台风“天鸽”和“帕卡”过程的重力波动态谱特征，发现佛山地区一次局地暴雨、两次台前飑线发生前，重力波都呈现出振幅间歇性增大，周期范围不断增宽的过程，并且大振幅重力波(≥110Pa)都提前于暴雨、台风出现，这比雷达、卫星识别出强对流早了约3～5h，重力波这一特征或许可以做为强对流预警的新方法。还发现，局地暴雨、两次台风都对重力波有积极的反馈作用，主要表现为会增大波的振幅和激发更短周期(≤50min)的重力波。相比台风“帕卡”，强台风“天鸽”过程重力波振幅更大、周期范围更宽，更利于激发更短周期(≤50min)重力波。
(2)利用佛山地区2017年1月～2019年10月高精度微压计数据，统计分析佛山地区不同类型雷暴过程大气重力波的频谱特征，结果表明:雷暴与重力波的生成、发展密切相关，长周期(90～270min)、短周期(1～90min)重力波在不同类型的雷暴天气有明显的差异。不同类型雷暴期间，都有大振幅(≥110Pa)、宽周期范围的长周期重力波;不同类型雷暴激发的短周期重力波具有共同特征，表现为周期10～90min、中心振幅11～48Pa，但是近距离雷暴对长、短周期重力波的发展更积极，尤其是，更有利于激发更短周期(1～20min)重力波。近距离雷暴期间，强雷暴比弱雷暴对长、短周期重力波有更积极的影响。部分雷暴发生前约129～200min，会有长、短周期重力波先兆活动，其中，长周期(90～270min)重力波平均中心振幅83～111Pa、短周期(20～90min)重力波平均中心振幅12～46Pa;近距离或强雷暴更有利于重力波先兆活动的发生、发展。重力波先兆活动这一特征或许对雷暴预警有意义。
(3)利用微压计组网数据，对我国中东部地区两次强对流过程采集的大气重力波信号分别使用三点阵最小方差法、波束形成法进行波源定位，发现两次强对流过程微压计组网采集的重力波信号都来自于自西向东移动的强对流;其中，三点阵最小方差法、常规波束形成法定位大气重力波的波源表明波源来向都与强对流所在方位基本一致，这表明两种方法的定向精度较高。但是，三点阵最小方差法对于波源的定距误差较大，个别时次会失败，常规波束形成法定距波源的位置与强对流位置较为接近。三点阵最小方差法、常规波束形成法虽然定位大气重力波的波源位置有误差，但仍然可以有效识别出波源的大致位置，上述两种定位算法应用于重力波的波源识别是可行的。
本文利用中国科学院大气物理研究所自主研发的高精度微压计仪器观测大气重力波，研究广东省佛山市、天津市、河北省强对流期间大气重力波的动态演变特征，并提出了一种利用大气重力波先兆活动预警强对流的可能适用的新方法。另外，利用最小方差法、波束形成法对重力波信号源进行了定位。主要结论如下:
(1)利用佛山市单台微压计数据，通过傅里叶变换方法分析了佛山市一次局地暴雨过程、两次台风“天鸽”和“帕卡”过程的重力波动态谱特征，发现佛山地区一次局地暴雨、两次台前飑线发生前，重力波都呈现出振幅间歇性增大，周期范围不断增宽的过程，并且大振幅重力波(≥110Pa)都提前于暴雨、台风出现，这比雷达、卫星识别出强对流早了约3～5h，重力波这一特征或许可以做为强对流预警的新方法。还发现，局地暴雨、两次台风都对重力波有积极的反馈作用，主要表现为会增大波的振幅和激发更短周期(≤50min)的重力波。相比台风“帕卡”，强台风“天鸽”过程重力波振幅更大、周期范围更宽，更利于激发更短周期(≤50min)重力波。
(2)利用佛山地区2017年1月～2019年10月高精度微压计数据，统计分析佛山地区不同类型雷暴过程大气重力波的频谱特征，结果表明:雷暴与重力波的生成、发展密切相关，长周期(90～270min)、短周期(1～90min)重力波在不同类型的雷暴天气有明显的差异。不同类型雷暴期间，都有大振幅(≥110Pa)、宽周期范围的长周期重力波;不同类型雷暴激发的短周期重力波具有共同特征，表现为周期10～90min、中心振幅11～48Pa，但是近距离雷暴对长、短周期重力波的发展更积极，尤其是，更有利于激发更短周期(1～20min)重力波。近距离雷暴期间，强雷暴比弱雷暴对长、短周期重力波有更积极的影响。部分雷暴发生前约129～200min，会有长、短周期重力波先兆活动，其中，长周期(90～270min)重力波平均中心振幅83～111Pa、短周期(20～90min)重力波平均中心振幅12～46Pa;近距离或强雷暴更有利于重力波先兆活动的发生、发展。重力波先兆活动这一特征或许对雷暴预警有意义。
(3)利用微压计组网数据，对我国中东部地区两次强对流过程采集的大气重力波信号分别使用三点阵最小方差法、波束形成法进行波源定位，发现两次强对流过程微压计组网采集的重力波信号都来自于自西向东移动的强对流;其中，三点阵最小方差法、常规波束形成法定位大气重力波的波源表明波源来向都与强对流所在方位基本一致，这表明两种方法的定向精度较高。但是，三点阵最小方差法对于波源的定距误差较大，个别时次会失败，常规波束形成法定距波源的位置与强对流位置较为接近。三点阵最小方差法、常规波束形成法虽然定位大气重力波的波源位置有误差，但仍然可以有效识别出波源的大致位置，上述两种定位算法应用于重力波的波源识别是可行的。