2017, 45(4):583-589.
摘要:分析了自动站资料同化中误差的主要来源,并对其进行分类。根据资料同化需求和不同的误差类型,在较为严格的质量控制策略下,设计与之对应的质量控制方法。针对新型自动气象站的风向风速、气温、相对湿度和气压5个要素,选取京津冀地区一周的数据进行数值试验,并进行定量分析。结果表明:本文的质量控制方法能够有效减小过失误差与代表性误差,保留随机误差的正态分布特性,观测与背景场的均方根误差得到一定程度的降低。使用海平面气压代替本站气压进行空间一致性检查能够取得更为合理的结果。
2017, 45(4):590-595.
摘要:降雨量的测量,目前业务上应用较为广泛的是翻斗式雨量计,它只能测降雨,对于冰雹、降雪等固态降水的测量采用人工观测为主,称重式雨量计与翻斗式雨量计相比,其优势在于能实现所有类型降水的全天候自动化观测。本研究随机选择了一天无降水数据确定了滤波参数Q和R(过程噪声方差和观测噪声方差),根据确定的滤波参数,随机选择了无降水(2016年4月3日)和有降水(2015年7月21日、2015年8月7日)日采用卡尔曼滤波,并结合翻斗雨量传感器数据进行验证,结果表明,本研究确定的滤波参数采用卡尔曼滤波后能够有效去除称重雨量中的噪声,使滤波后的曲线变得平稳光滑,减小了数据的抖动频率和误差。
2017, 45(4):596-601.
摘要:根据灾害性天气的特点及其对高速公路的影响,应用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)确定气象因子对高速公路影响的权重,并用模糊熵对权重进行修正,在此基础上将高速公路受灾害性天气影响的程度进行排序,从而应用于高速公路气象监测站的选址布局。对杭金衢高速公路进行实例分析,结果表明:该综合评价模型简单易用,可有效判断出不同路段受灾害性天气影响的差异性,得到的评价结果和高速封道的信息大体一致,可为交通气象监测站的建设和布局提供科学的量化参考依据,制定合理的决策方案。
2017, 45(4):602-605.
摘要:多普勒速度对分析和预报强对流天气,特别是中尺度气旋、龙卷等过程至关重要,但受多普勒基本原理的限制,天气雷达在提高最大不模糊速度的同时,必然导致速度探测范围减小,进而带来二次甚至多次回波的干扰。为缓解多普勒两难问题,本文基于CINRAD/SA天气雷达体扫模式利用随机相位编码方法恢复二次回波,拓展速度有效探测范围。实例证明随机相位编码方法能够恢复最强的两次回波,滤除其他次弱回波,大大提高了低仰角速度场有效数据的获取率,缓解固定相位下二次回波解模糊算法的局限性造成的距离模糊紫区问题。
2017, 45(4):606-610.
摘要:基于气象用铂电阻温度传感器工作原理,通过理论推导论证了其系统误差的构成形式,并提出了应用最小二乘法对其误差进行补偿。根据试验数据验证了其补偿效果,通过数据分析、对比试验,探讨了补偿方案实施的适用性和稳定性。结果表明,对于误差在±05 ℃范围内的温度传感器,最小二乘法补偿可以有效地降低其误差,提高其测量性能;但对于误差超过±05 ℃的温度传感器,部分补偿失效,即使部分开始补偿有效,使用过程中稳定性也非常差,最小二乘法补偿并不适用。
2017, 45(4):611-615.
摘要:选取激光云高仪观测的云高和可见光测云仪观测的云量,通过对比两种地面云观测设备观测数据在相同条件下的差异,分析不同要素对设备观测性能的影响,结果表明:在相同观测条件下,两种地基云观测设备的观测结果不同;激光云高仪和可见光测云仪受雾、霾、降水等天气现象以及云物理特性的影响,云观测数据会出现的漏报和误报的现象;激光云高仪还受自身探测高度和垂直分辨率的影响,对高云和薄云的捕获率较差。
2017, 45(4):616-621.
摘要:近年浙江省陆续建设部署了200多套自动雪深观测仪,为了使其观测数据有效应用于防灾减灾工作,本文分析了自动雪深仪在实际业务中的运行情况,查找了仪器结构、测雪板材质、安装方式、土壤霜冻等方面存在的问题,分析了问题产生的原因,提出了以小时数据变化为主的雪深数据质控方法,并在实际降雪过程中进行了检验,对雪深观测的有关技术规范提出了改进建议。结果表明,自动雪深观测仪可以全面连续的反映积雪的变化过程,获取丰富的实时观测数据,相比人工测量雪深在时效、精度等方面具有显著的优势。
聂晶 , 尹红刚 , 喻阳 , 刘艳洁 , 赵延安 , 陈静
2017, 45(4):622-628.
摘要:目前我国风云气象卫星广泛使用的1695~1710 MHz频段被2015年世界无线电大会考虑作为国际移动通信(IMT)系统新增划分的候选频段。为了保护气象卫星的频谱资源并了解气象卫星和IMT系统用户端的同频共用干扰情况,本文阐述了风云气象卫星地球站和IMT系统用户终端在1695~1710 MHz频段的特性参数,建立了IMT用户终端的干扰模型,分别仿真分析了潜在的IMT用户端对太阳同步轨道和静止轨道风云气象卫星地面接收链路的干扰,结果表明:工作在1695~1710 MHz频段的IMT用户端对静止和极轨卫星地球站的保护隔离距离至少分别是46 km和 61 km。由于我国布设了大量该频段的气象卫星数据国家级站和省级用户接收站,且移动终端随机移动的特点,这两种业务实际运行中无法兼容共用1695~1710 MHz频段。
2017, 45(4):629-636.
摘要:北斗气象预警信息发布系统是中国气象局依托“基于北斗导航卫星的大气海洋和空间监测预警应用示范工程”建设的新型预警信息发布系统,它通过北斗卫星,以广播的方式发布预警信息,发布范围广,时效有保障。2015年,该系统在湖北开展示范应用,秭归承担了140个北斗预警终端的部署和使用。本文介绍了该系统的构成和核心技术,从终端部署、业务管理、信息发布3个方面,总结了系统在秭归的应用。与秭归现有手机短信、气象预警大喇叭、电子显示屏发布手段进行了比较。北斗气象预警信息发布系统在秭归的应用,提高了秭归气象预警服务能力和管理水平,为未来基于北斗卫星的预警信息发布系统建设和运行积累了宝贵经验。
2017, 45(4):637-640.
摘要:CMAWireless(China Meteorological AdministrationWireless,中国气象局无线网络)为气象园区移动办公和视频会商提供基础支持服务。原有CMAWireless覆盖范围有限,缺乏身份认证过程,存在安全隐患,无法实现精细化管理,难以满足气象现代化建设的未来需求。本文以原有无线网络架构为基础,WLC(Wireless LAN Controller,无线局域网控制器)为核心,通过网络结构冗余化、堆叠技术、无线网络安全保护系统、有源以太网AP(Wireless Access Point,无线访问接入点)扩充等结构和技术,对气象业务数据传输的特点进行研究,弥补了原有网络的不足,从而实现了对移动办公、视频会商的完美支持,为气象系统无线网络的推广起到推动作用。
2017, 45(4):641-646.
摘要:为不断提高气象探测装备保障业务的科技含量与信息化水平,亟待建立高效及时的相关管理平台。本文结合北京市气象装备管理的实际情况和业务需求,设计了一种基于射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)的气象探测装备动态信息管理平台,对平台结构设计进行相关阐述,重点分析了平台基于RFID技术的信息传输以及详细功能,并针对平台建设提出一些思考与展望。
2017, 45(4):647-652.
摘要:气象数据上行传输是各类气象业务和服务正常开展的基础。针对气象通信系统切换至CTS以后,台站实时获取上行气象数据传输状况的业务需求,在分析气象数据上行传输流程的基础上,提出了台站上行气象数据传输监控平台的建设思路,设计了平台总体结构,传输日志同步策略和数据个性化显示方案,采用MVC框架、Quartz调度器和jQuery Grid Plugin等技术对平台进行了实现。该平台面向台站用户具有提供上行气象数据传输状态实时监控、传输状态统计和错报查询功能;作为县级综合观测业务集成平台的一个模块投入业务使用,为提高上行气象数据传输质量提供平台支撑。
2017, 45(4):653-657.
摘要:伴随气象服务精细化水平不断提高,气象服务产品面临更高的效率要求,快速整合数据、建立规范的业务流程、及时高效的制作气象产品已成为专业气象服务的难题之一。在不采用第三方商业组件的基础上,本文以专业气象服务产品制图规范为核心,在矢量图、位图等图形要素管理、地理区域裁剪、等值线提取等方面提出了完整的解决方案,实现了专业气象服务产品制作平台。该平台作为后台支撑已在专业气象服务门户得到应用。
2017, 45(4):658-668.
摘要:使用GRAPES中尺度模式对中国新疆南部的塔里木盆地2013年1、4、7、10月逐日的天气过程进行数值模拟,并与站点的实况资料对比分析,结果表明,GRAPES模式对沙漠地区的温度、风场、降水都有一定的预报能力,但也存在较明显的预报误差。GRAPES模式可以大致的预报出塔里木盆地地区2 m温度的日变化趋势,但GRAPES模拟的温度极值还存在较明显的误差;GRAPES模式对10 m风场的预报,在风速较大的1月、4月和10月预报效果较好,基本可以预测出沙漠地区的风速和风向,但在风速很小的7月,模式的预报效果不理想;GRAPES模式对沙漠地区的降水预报与实况相比还存在明显的偏差,主要表现为降水空报率较高,降水中心也存在一定的偏差;GRAPES模式在沙漠地区对高空温度的预报呈现出低层温度预报误差较大,高空相对较小的特征。
2017, 45(4):669-677.
摘要:利用我国160个测站1951—2013年冬季月平均气温资料和1951—2016年间冬季太平洋年代际振荡(PDO:Pacific Decadal Oscillation)指数资料,分析了两者在年际和年代际时间尺度上的相关关系,探讨了PDO对我国冬季气温影响的可能物理过程。结果发现:PDO与我国冬季气温年际变化不显著;在冬季期间,PDO对我国气温的影响是滞后的;PDO与我国冬季气温年代际变化存在密切关系,当PDO处于年代际正(负)位相时,我国气温普遍偏高(低);PDO年代际分量对我国的影响机制为:当PDO指数位于年代际正(负)位相时段,海平面气压场上西伯利亚高压减弱(增强),500 hPa高度场东亚大槽强度减弱(增强),200 hPa纬向风场东亚北支急流减弱(增强),这些都有利于我国冬季气温偏高(低)。
翟晴飞 , 敖雪 , 李菲 , 孙宝利 , 李辑 , 崔妍 , 周晓宇 , 易雪
2017, 45(4):678-685.
摘要:利用1961—2015年辽宁省西部地区18个测站月降水量资料和东北地区209个测站1961—2015年月平均气温资料、NOAA重建的月平均海表温度资料以及88项大气环流指数、26项海温指数资料定义了适用于辽西地区的夏季标准化东北冷涡强度指数(NECVI)和冷涡降水预报因子,并对东北冷涡和辽西冷涡降水进行详细分析,结果表明:近55年,辽西地区冷涡降水夏季和年贡献率整体趋势较稳定,无明显变化,表现出18年左右的显著振荡周期。东北冷涡偏强年,NECVI指数偏大,标准化降水指数(SPI)偏高,对应辽西地区降水偏多;反之,东北冷涡偏弱年,NECVI指数偏小,SPI指数偏低,对应辽西地区降水偏少。前期3月Nino 3区海表温度距平指数、5月黑潮区海温指数、3月西太平洋副高强度指数均与辽西冷涡降水显著相关,具有较好的指示意义,可作为冷涡降水的预报因子,为辽西夏季气候预测和人工影响天气工作的开展提供参考。
金莉莉 , 李振杰 , 何清 , 缪启龙 , 买买提艾力·买买提依明
2017, 45(4):686-697.
摘要:利用乌鲁木齐市晴天CFL03型风廓线雷达观测资料,分析了边界层日变化特征。得出结论如下:边界层结构季节变化明显。冬、春季300~600 m以下风速较小,小于3 m/s,且愈近地面风速愈小;以上风速大、风向恒定,基本为东南大风。夏季和秋季风速比冬季和春季小,流场特征较复杂,水平风速和风向变化较活跃,存在明显的风切变。折射率结构常数春、秋和冬季比夏季分别小1个、3个和1~3个量级;夏季最大,集中在10-16~10-13m-2/3之间。春、夏和秋季晴天湍流动能耗散率量级分别在10-6~10-2m2〖DK〗·s-3、10-4~10-3m2〖DK〗·s-3、10-6~10-3m2〖DK〗·s-3之间;白天比夜间约大1个量级。晴天折射率结构常数和湍流动能耗散率日变化特征与风场日变化特征有较好地对应关系,即湍流发展旺盛的区域与风速较大的区域相一致。风廓线雷达资料反演的湍流动能耗散率对春季和夏季边界层结构日变化演变特征的监测较好。夏季夜间稳定边界层约400~500 m,残余层可达到约1800 m,对流边界层可发展到约2500 m,混合层约2200 m,夹卷层约300~400 m。
2017, 45(4):698-709.
摘要:利用多普勒天气雷达观测资料、风廓线雷达、天津255 m气象铁塔观测资料,结合NCEP再分析资料、北京和乐亭两个探空站、5 min间隔自动站观测资料和自动站J文件,对2014年6月22日天津地区一次漏报冰雹过程对流系统的演变特征进行精细化分析。结果表明:①这次西北气流型冰雹天气是在低能量环境场发生的,冰雹入侵路径是少见的东北路径;②雹暴单体发展于地面“人”字形辐合线“捺”部顶端,配合干线的共同作用造成雹暴单体加强发展,形成阶段近地层强东风入流加强地面风速辐合和干线的强度。成熟阶段气象要素的骤变(降温、升压、增湿)远强于形成和发展阶段的变化;③雹暴后侧入流区东北气流的维持及其下传对雹暴单体的增强起到重要作用。前侧入流区东北气流则自地面向边界层伸展,且临近降雹时塔层气象要素均有短时间的反向变化;④风暴追踪信息显示雹暴单体质心高度在3~4 km,回波顶高远超过-20 ℃高度,最大反射率因子高度存在3次明显下落,发展阶段垂直液体含水量达最大55 kg〖DK〗·m-2。
2017, 45(4):710-716.
摘要:近年来,雾霾天气频发,加剧了空气质量的恶化。研究雾霾天气的成因,加强雾霾的预报能力,对指导公众出行和保护身体健康有着重要的意义。本文利用辽宁62个国家级自动站观测资料和NCEP再分析资料,对2015年11月7—14 日辽宁一次持续性雾霾天气过程的环流背景、形成条件和持续原因进行分析,结果表明:①高层西南偏西气流,低层暖脊及地面倒槽和弱气压场的环流背景为雾霾天气的发生提供了有利的天气形势。②逆温是这次雾霾天气持续的重要原因。雾和霾天气逆温表现形式不同,大雾过程中,逆温层高度低,厚度小;霾过程中,逆温层高度高,厚度大,且表现为多个逆温层同时存在。③水汽条件是雾和霾转换的关键因素。当近地层空气相对湿度大于95%时,有利于雾的生成;而相对湿度在60%~70%时,有利于霾的形成。雾向霾转换时,比湿增大;霾向雾转换时,比湿下降。④近地面弱的上升运动、中高层弱的下沉运动是此次雾霾加强的动力机制。⑤雾霾出现前后气象要素特征差异明显,可为雾霾天气的预报提供重要参考。
2017, 45(4):717-724.
摘要:基于高密度逐时气象观测资料以及国家环境保护部公布的空气质量日报,对绵阳城区2014年1月9日至2月4日一次污染过程的气象条件,分3种类型(轻度污染型、中度污染型、重度污染型)进行研究。结果表明:整个过程风速和混合层厚度与空气质量指数均呈负相关,相关系数为-0637、-0487;分类型讨论时,仅轻度污染型风速与空气质量指数呈负相关,相关系数为-0739;风速日变化均呈现“单峰型”的特征,峰值出现在12:00—18:00之间;风向以东南、西北气流为主,东南气流能加重空气污染;混合层厚度表现为“早晚低,午后高”的日变化特征,轻度型的混合层厚度平均高58378 m,中度型反比重度型低6 m,分别为48192 m,48769 m;溃变理论V3θ图对连续重污染过程的转折性天气起到较好的预报和指示作用,主要表现在强对流和降水天气两类。
2017, 45(4):725-728.
摘要:对近30年渤海湾北部葫芦岛站出现大雾天气时的气压场进行模糊聚类分析,采用4个客观指标确定了最优分类数,并对各聚类的气压场分布、各聚类大雾频数逐月变化、大雾发生期间风向风速和能见度日变化进行了研究。结果表明,葫芦岛站点出现大雾时气压场可分为4类:冷锋前部型、高压前部型、高压后部型、鞍型场型,冷锋前部型主要发生在春季和夏季,高压前部型和鞍型场型主要发生在冬季和春季,高压后部型全年均可发生,4类中只有鞍型场类年频数趋势系数通过了95%信度检验。在低压冷锋锋面前部型和高压后部型中风速以西南风为主,而高压前部型中受海陆风效应影响,北风风向百分比多于西南风向,鞍型场中西南风百分比多于北风风向。
2017, 45(4):729-734.
摘要:利用常规气象观测资料,对2005—2014年湖南省湘西州2—3月高架雷暴类冰雹的时空分布特征、天气系统配置及环境场要素特征等进行统计分析,探讨高架雷暴类冰雹发生发展的物理机制。结果表明,湘西早春时期的高架雷暴类冰雹南部地区多于中北部地区,具有一定的日变化。影响高架雷暴类冰雹的主要天气系统为高空槽、700 hPa急流以及冷空气等。潜势预报指标包括:850 hPa相对湿度大于等于92%,700 hPa相对湿度大于等于60%,500 hPa相对湿度小于等于485%; 850 hPa存在强的温度锋区,温差大于等于13 ℃/5个纬度;700 hPa与500 hPa的温差大于等于15 ℃; 700 hPa有风速大于等于16 m〖DK〗·s-1的西南急流,且850 hPa与700 hPa的垂直风切变大于等于19 m〖DK〗·s-1;0 ℃层高度为3~4 km,-20 ℃层高度为6~7 km。
俞科爱 , 陈磊 , 张晶晶 , 朱纯阳 , 林陈爽 , 胡晓 , 陈迪辉
2017, 45(4):735-744.
摘要:利用2000—2013年浙江4个站点(杭州、舟山、衢州和大陈)每日8个时次的气象数据,采用罗氏法计算分析了混合层高度总体变化特征。结果表明,浙江大气混合层总体呈现北部低、南部高,海岛最高的空间分布特征,舟山最低954 m,其次杭州1073 m、衢州1181 m,大陈最高1631 m,具有混合层高度越低,起伏变化越小的特征。混合层高度具有较明显时间特征,杭州、舟山、衢州表现为双峰双谷型,即春季(3—4月)和夏季(7—8月)较高、初夏(6月)和秋冬季(11月至次年2月)较低,大陈为单峰单谷型,即秋冬季较高(12月至次年1月)、春末夏初(5月)较低的季节(月)特征,以及白天高、夜间低的日变化特征。2002年杭州混合层高度明显上升的主要与风速加大、1月和6月日照雨日减少、以及9月雨日偏少和2月日照时数偏多密切相关。风速和大气稳定度是影响混合层高度主要因子,风速3 m/s以上时,大气即呈不稳定状态,有利混合层高度抬升。大风速决定大陈最高混合层高度,舟山气温较衢州明显偏低导致其混合层高度偏低,杭州混合层高度高于舟山得益于较高的气温。混合层高度越低,雨日、雨量越明显,(轻)雾越多、能见度越低,反之亦然,另外,轻雾、霾共存频率最高的杭州,混合层高度降低除利于出现雾外,更需警惕中度霾以上天气。研究结果对于认知浙江大气质量评估、污染物扩散能力分布现状具有参考价值,为区域内污染源合理分布提供科学依据。
2017, 45(4):745-749.
摘要:对丹东地区1978—2015年春季气象资料进行分析,分别从低温、寡照、多雨3个方面研究其对粮食作物造成危害程度的大小,将其划分3个不同的灾害等级。利用拉格朗日插值法计算出作物的期望产量,运用分离法将低温阴雨对粮食作物的损失分离出来,探讨低温阴雨年景与丹东地区粮食作物产量的相关关系。结果表明:①丹东地区稻谷、大豆产量都表现出明显的阶段变化。②低温型低温阴雨天气对作物的影响为:玉米>大豆>稻谷;寡照型低温阴雨天气对玉米、稻谷、大豆的影响相对较大,影响力为:大豆>玉米>稻谷;多雨型低温阴雨天气对玉米和大豆的影响较稻谷大得多。
2017, 45(4):750-755.
摘要:利用我国近海多年的风、浪及温湿资料,采用DB指标和最大距离法相结合的优化Kmeans聚类算法,对冬季我国近海进行气候区划,避免了传统Kmeans算法中确定聚类数目和初始聚类中心的主观性。结果表明,冬季我国近海可被划分为3个区域:1区主要包括28°N以北的海域以及我国东南沿海的一条狭长区域,2区主要包括台湾周边海域、台湾海峡、巴士海峡以及自越南东南部起由西南部向东北部的南海大部分海域,3区则主要包括台湾岛西南部海域、北部湾、广东沿海以及南海东南部。根据给出的区划指标,分析各分区的气候特征及其对海上舰船航行和出海人员的影响,判定1区为基本适宜区,2区为不适宜区,3区为适宜区。
2017, 45(4):756-760.
摘要:大雾是影响高速公路交通安全与运营效率的最主要的灾害天气之一。基于2004—2013年浙江省68个气象站大雾观测资料、基础地理信息数据以及高速公路历史灾情数据,开展浙江省高速公路大雾灾害风险区划研究。依据自然灾害风险分析原理,构建高速公路大雾灾害风险区划指标体系,以浙江省大雾出现的频次和持续时间作为大雾灾害的危险性评价指标;以因大雾导致的高速公路交通事故率、高速公路封路频次和持续时间作为脆弱性评价指标;以高速公路客运量和货运量作为暴露性评价指标。在ArcGIS的空间信息技术支持下,采用层次分析法和综合评价方法,建立了高速公路大雾灾害风险评估模型,最终完成浙江省高速公路大雾灾害风险区划图。区划结果表明,高风险区路段占全省路段总长的1513%,主要分布在申嘉湖高速南浔段以及嘉善段、杭州湾环线高速萧山至越城段、杭州绕城西线高速、常台高速上虞至嵊州段、诸永高速诸暨至磐安段、沪昆高速诸暨段以及柯城段。
2017, 45(4):761-764.
摘要:侧击雷防护是高层建筑(含超高层)雷电防护的重要内容之一。以第二类防雷建筑为例,结合电气几何模型和雷电流特性,分析了高层建筑侧击雷的雷电流幅值范围及其概率分布特征。结果表明:建筑物越高,雷电侧击概率越大,且与建筑物高度成指数关系增长;建筑物越高,发生雷电侧击的雷电流幅值范围越大。基于此,讨论了防雷工程中常见的侧击雷防护技术问题,为高层建筑的侧击雷防护提供参考。