2017年第45卷第5期文章目次
2017, 45(5):744-948.
摘要:
结合GNSS/MET水汽监测设备维护维修方法和实践经验，设计了GNSS/MET监测网远程实时监测和故障诊断平台。该平台采用B/S方式设计，实现了GNSS/MET设备运行状态参数的实时监测、设备故障的自动诊断，并提供故障处理技术支持、设备站点管理等功能。该平台已投入业务运行，不仅为台站和省局值班人员实时提供设备运行状态信息，还为快速排除故障提供了技术支撑,有效提高了GNSS/MET水汽监测设备的运行保障时效。
结合GNSS/MET水汽监测设备维护维修方法和实践经验，设计了GNSS/MET监测网远程实时监测和故障诊断平台。该平台采用B/S方式设计，实现了GNSS/MET设备运行状态参数的实时监测、设备故障的自动诊断，并提供故障处理技术支持、设备站点管理等功能。该平台已投入业务运行，不仅为台站和省局值班人员实时提供设备运行状态信息，还为快速排除故障提供了技术支撑,有效提高了GNSS/MET水汽监测设备的运行保障时效。
2017, 45(5):766-775.
摘要:
毫米波雷达相比于厘米波雷达对非降水云的观测具有更高的灵敏度，因此世界发达国家已经广泛利用毫米波雷达进行云的观测实验。国内的毫米波云雷达受器件及加工工艺的限制仍处于发展阶段,在此背景下本文从地基、机载以及星载3个方面对国内外W波段毫米波云雷达进行总结，根据毫米波雷达的天线、发射电路、接收电路以及信号处理4个方面分析其原理框图及性能参数，最后利用英国Chilbolton 观测场的94 GHz Galileo 雷达对2008年4月4日的非降水云进行回波数据的分析，结果表明Galileo 毫米波雷达能够很好地对云以及雾进行探测，其结论为国内W波段毫米波云雷达的设计提供借鉴。
毫米波雷达相比于厘米波雷达对非降水云的观测具有更高的灵敏度，因此世界发达国家已经广泛利用毫米波雷达进行云的观测实验。国内的毫米波云雷达受器件及加工工艺的限制仍处于发展阶段,在此背景下本文从地基、机载以及星载3个方面对国内外W波段毫米波云雷达进行总结，根据毫米波雷达的天线、发射电路、接收电路以及信号处理4个方面分析其原理框图及性能参数，最后利用英国Chilbolton 观测场的94 GHz Galileo 雷达对2008年4月4日的非降水云进行回波数据的分析，结果表明Galileo 毫米波雷达能够很好地对云以及雾进行探测，其结论为国内W波段毫米波云雷达的设计提供借鉴。
2017, 45(5):776-786.
摘要:
对房山X波段双线偏振天气雷达的天线性能、接收动态范围、噪声系数、系统定标能力以及接收双通道一致性进行测试分析，结果表明：天线增益和交叉极化隔离度最小值分别为4473 dB和361 dB、双通道差分反射率ZDR和差分传播相位ΦDP标准差分别为002 dB和026°、双通道的噪声系数最大平均值为202 dB，均满足该雷达系统相应的指标设计要求；双通道的动态曲线特征和回波强度定标性能一致性存在差异，会对雷达系统探测数据质量造成不利影响。同时对该雷达系统的差分反射率ZDR标定方法进行了探讨，对雷达探测降水个例数据进行了分析。
对房山X波段双线偏振天气雷达的天线性能、接收动态范围、噪声系数、系统定标能力以及接收双通道一致性进行测试分析，结果表明：天线增益和交叉极化隔离度最小值分别为4473 dB和361 dB、双通道差分反射率ZDR和差分传播相位ΦDP标准差分别为002 dB和026°、双通道的噪声系数最大平均值为202 dB，均满足该雷达系统相应的指标设计要求；双通道的动态曲线特征和回波强度定标性能一致性存在差异，会对雷达系统探测数据质量造成不利影响。同时对该雷达系统的差分反射率ZDR标定方法进行了探讨，对雷达探测降水个例数据进行了分析。
2017, 45(5):787-794.
摘要:
降雨对微波的衰减作用在雷达探测和信号通信中有着不可忽略的影响。本文利用近年来出现的微波链路测量新方法，研究了利用微波链路进行天气雷达回波衰减订正的方法。微波链路可以直接获取传播路径上的总衰减，基于此建立衰减订正的约束条件，并利用前向迭代法对天气雷达回波进行逐库订正。首先从现有衰减订正的理论出发，通过确定微波链路衰减参考值、雷达衰减订正算法和衰减系数，建立基于微波链路的天气雷达衰减订正模型；搭建947 GHz〖WTBZ〗微波链路测量试验系统，对X波段雷达进行衰减订正试验。针对一次个例进行分析，与自动雨量站同步对比观测试验表明：订正后的雷达反射率因子明显高于雷达实测反射率因子；订正后雷达估测的降雨量与自动雨量站的观测差值减小；累积降雨量绝对偏差由-611 mm〖WTBZ〗减小到104 mm〖WTBZ〗，相对偏差由099%减小到017%；订正后估测的降雨强度与雨量计的相关性得以提高。该订正算法主要通过对参数的调整，使得kZ关系更符合实际，从而提高了探测精度，验证了该方法的可行性与准确性。
降雨对微波的衰减作用在雷达探测和信号通信中有着不可忽略的影响。本文利用近年来出现的微波链路测量新方法，研究了利用微波链路进行天气雷达回波衰减订正的方法。微波链路可以直接获取传播路径上的总衰减，基于此建立衰减订正的约束条件，并利用前向迭代法对天气雷达回波进行逐库订正。首先从现有衰减订正的理论出发，通过确定微波链路衰减参考值、雷达衰减订正算法和衰减系数，建立基于微波链路的天气雷达衰减订正模型；搭建947 GHz〖WTBZ〗微波链路测量试验系统，对X波段雷达进行衰减订正试验。针对一次个例进行分析，与自动雨量站同步对比观测试验表明：订正后的雷达反射率因子明显高于雷达实测反射率因子；订正后雷达估测的降雨量与自动雨量站的观测差值减小；累积降雨量绝对偏差由-611 mm〖WTBZ〗减小到104 mm〖WTBZ〗，相对偏差由099%减小到017%；订正后估测的降雨强度与雨量计的相关性得以提高。该订正算法主要通过对参数的调整，使得kZ关系更符合实际，从而提高了探测精度，验证了该方法的可行性与准确性。
2017, 45(5):795-803.
摘要:
风云三号降水测量卫星主要用于台风等灾害性天气系统强降水的监测，并提供全球中低纬度地区降水的结构信息。降水三维结构的准确测量是通过风云三号降水测量卫星的核心载荷——双频降水测量雷达实现的。首先介绍了风云三号降水测量雷达的主要任务与探测能力要求，然后通过仿真技术对降水测量雷达距离分辨率、水平分辨率、扫描角度、天线旁瓣电平、测量精度、波束匹配精度等主要技术性能指标进行了详细的分析。最后，利用于2010年开展的降水测量雷达样机航空校飞试验评估验证了降水测量雷达的各项功能和主要性能参数。结果表明，风云三号降水测量雷达整体降水探测性能与全球降水测量卫星的双频降水雷达相当。
风云三号降水测量卫星主要用于台风等灾害性天气系统强降水的监测，并提供全球中低纬度地区降水的结构信息。降水三维结构的准确测量是通过风云三号降水测量卫星的核心载荷——双频降水测量雷达实现的。首先介绍了风云三号降水测量雷达的主要任务与探测能力要求，然后通过仿真技术对降水测量雷达距离分辨率、水平分辨率、扫描角度、天线旁瓣电平、测量精度、波束匹配精度等主要技术性能指标进行了详细的分析。最后，利用于2010年开展的降水测量雷达样机航空校飞试验评估验证了降水测量雷达的各项功能和主要性能参数。结果表明，风云三号降水测量雷达整体降水探测性能与全球降水测量卫星的双频降水雷达相当。
2017, 45(5):804-810.
摘要:
为了更加准确、方便的探测大气边界层结构，本文介绍了研制的一套新型边界层探空系统。为了验证该设备的综合性能，2015年9月8日将该仪器与Vaisala RS92探空系统进行同球比对试验，结果表明：订正后的温度、气压、相对湿度、风速、风向的平均测量偏差仅为035 ℃、020 hPa、117%、016 m/s、-127°，各参数的误差范围均满足业务规范。2016年8月28日至9月2日和12月24日至2017年1月2日又分别同L波段探空系统和XLSII型系留气艇探空系统进行了对比试验，结果表明:该仪器的准确性和可靠性都能很好地满足科研和业务需求。此外，该系统能够很好地反映边界层结构的特征，且可作为风廓线雷达准确性的对比试验仪器。
为了更加准确、方便的探测大气边界层结构，本文介绍了研制的一套新型边界层探空系统。为了验证该设备的综合性能，2015年9月8日将该仪器与Vaisala RS92探空系统进行同球比对试验，结果表明：订正后的温度、气压、相对湿度、风速、风向的平均测量偏差仅为035 ℃、020 hPa、117%、016 m/s、-127°，各参数的误差范围均满足业务规范。2016年8月28日至9月2日和12月24日至2017年1月2日又分别同L波段探空系统和XLSII型系留气艇探空系统进行了对比试验，结果表明:该仪器的准确性和可靠性都能很好地满足科研和业务需求。此外，该系统能够很好地反映边界层结构的特征，且可作为风廓线雷达准确性的对比试验仪器。
2017, 45(5):811-817.
摘要:
为进一步提升自动气象站计量检定工作的自动化水平，简化气压传感器示值超差调整工作，通过对PTB220气压传感器工作原理的分析与研究，利用省级气象计量检定业务系统（3MS）的部分硬件，采用串口通信自动应答技术，在原有3MS系统自动化检定的基础上实现了PTB220气压传感器数字量及模拟量示值超差的自动调整。文中详细阐述了数字量及模拟量调整的原理及操作流程，给出了串口通信参数配置及自动调整软件部分代码示例，并通过实际业务验证了系统设计思路的可行性。
为进一步提升自动气象站计量检定工作的自动化水平，简化气压传感器示值超差调整工作，通过对PTB220气压传感器工作原理的分析与研究，利用省级气象计量检定业务系统（3MS）的部分硬件，采用串口通信自动应答技术，在原有3MS系统自动化检定的基础上实现了PTB220气压传感器数字量及模拟量示值超差的自动调整。文中详细阐述了数字量及模拟量调整的原理及操作流程，给出了串口通信参数配置及自动调整软件部分代码示例，并通过实际业务验证了系统设计思路的可行性。
2017, 45(5):818-824.
摘要:
为顺应农业气象现代化的发展需求，以及观测方式由人工观测向自动观测的转变，设计了一种基于AM335X的农业气象自动观测系统。系统依托Ubuntu嵌入式开发平台，从硬件和软件两方面设计考虑。硬件部分选取CortexA8核心工业控制MCU，应用于对农业观测要素的图像信息处理，利用模块化结构，提升硬件设计的层次化标准。软件部分采用Thread多线程通信机制，搭建C++函数动态链接库，将基于SSH安全协议的ftp上传软件WinSCP，作为测试系统与PC机的交互工具。基于SecureCRT软件仿真环境，对照系统各状态输出格式要求，对观测系统的要素状态文件信息与图像文件信息进行了模拟状态调试输出与上传ftp服务器功能测试。结果表明：系统能自动实现对农作物观测要素状态数据与实时生长图像的观测采集与信息上传，对以后农业气象观测自动化的推广应用提供了一定的技术参考。
为顺应农业气象现代化的发展需求，以及观测方式由人工观测向自动观测的转变，设计了一种基于AM335X的农业气象自动观测系统。系统依托Ubuntu嵌入式开发平台，从硬件和软件两方面设计考虑。硬件部分选取CortexA8核心工业控制MCU，应用于对农业观测要素的图像信息处理，利用模块化结构，提升硬件设计的层次化标准。软件部分采用Thread多线程通信机制，搭建C++函数动态链接库，将基于SSH安全协议的ftp上传软件WinSCP，作为测试系统与PC机的交互工具。基于SecureCRT软件仿真环境，对照系统各状态输出格式要求，对观测系统的要素状态文件信息与图像文件信息进行了模拟状态调试输出与上传ftp服务器功能测试。结果表明：系统能自动实现对农作物观测要素状态数据与实时生长图像的观测采集与信息上传，对以后农业气象观测自动化的推广应用提供了一定的技术参考。
2017, 45(5):825-828.
摘要:
针对目前电场检测仪体积大，成本高，操作复杂等问题，研制了一套微型化大气电场检测仪系统。该系统以电容作为传感器感知单元，两相四线步进电机作为传感器感知单元转动的载体，使用含内置A/D转换的STC12LE2052AD单片机进行数据采集，简化了电路的设计。无线蓝牙模块与数据采集系统相结合实现了实时显示的功能，最后将接收到的数据通过上位机显示出来。硬件部分设计了信号的放大滤波电路、A/D转换电路及数据采集与处理电路。利用MATLAB仿真，C语言编程，调试结果表明各项功能符合设计要求，并获得了误差小于4%的高精度测量结果。
针对目前电场检测仪体积大，成本高，操作复杂等问题，研制了一套微型化大气电场检测仪系统。该系统以电容作为传感器感知单元，两相四线步进电机作为传感器感知单元转动的载体，使用含内置A/D转换的STC12LE2052AD单片机进行数据采集，简化了电路的设计。无线蓝牙模块与数据采集系统相结合实现了实时显示的功能，最后将接收到的数据通过上位机显示出来。硬件部分设计了信号的放大滤波电路、A/D转换电路及数据采集与处理电路。利用MATLAB仿真，C语言编程，调试结果表明各项功能符合设计要求，并获得了误差小于4%的高精度测量结果。
2017, 45(5):829-835.
摘要:
目标观测是有效提升观测效能和观测质量的一种观测策略，其核心部分是敏感区的识别。本文在Lorenz96〖JP〗模式上比较了奇异向量法(SVs)、集合变换卡尔曼滤波法（ETKF）和条件非线性最优扰动法（CNOP）识别敏感区的优劣，并尝试揭示ETKF方法性能不稳定的原因与机制。试验结果表明：在312 h内的不同预报时刻，CNOP方法识别的敏感区范围较小且对预报效果的提升率最高；SVs方法识别的敏感区对72 h内的预报有较好的改进，但72 h后改进程度急剧下降，到120 h后基本失效；ETKF方法识别的敏感区在72 h内不如其他方法的效果好。此外，在ETKF方法识别的敏感区与随机选取的敏感区对比中发现，由于ETKF方法操作时采用顺序观测资料处理方案搜寻敏感区，本质上忽略了观测资料间的相关性，导致ETKF方法识别出的敏感区并不一定是全局信号方差最大的区域，对预报效果的改善有限，这也说明了如何优化敏感区搜寻方案是提高ETKF方法效能的关键。
目标观测是有效提升观测效能和观测质量的一种观测策略，其核心部分是敏感区的识别。本文在Lorenz96〖JP〗模式上比较了奇异向量法(SVs)、集合变换卡尔曼滤波法（ETKF）和条件非线性最优扰动法（CNOP）识别敏感区的优劣，并尝试揭示ETKF方法性能不稳定的原因与机制。试验结果表明：在312 h内的不同预报时刻，CNOP方法识别的敏感区范围较小且对预报效果的提升率最高；SVs方法识别的敏感区对72 h内的预报有较好的改进，但72 h后改进程度急剧下降，到120 h后基本失效；ETKF方法识别的敏感区在72 h内不如其他方法的效果好。此外，在ETKF方法识别的敏感区与随机选取的敏感区对比中发现，由于ETKF方法操作时采用顺序观测资料处理方案搜寻敏感区，本质上忽略了观测资料间的相关性，导致ETKF方法识别出的敏感区并不一定是全局信号方差最大的区域，对预报效果的改善有限，这也说明了如何优化敏感区搜寻方案是提高ETKF方法效能的关键。
2017, 45(5):836-842.
摘要:
为满足长江上游流域梯级水利枢纽的运行生产对精细化气象服务的需求，设计研发了长江上游流域数值预报产品误差分析与订正系统。该系统实现了长江上游流域内T639、欧洲、日本等数值模式预报产品及实况的实时收集处理和误差统计对比分析，提供了降水和数值预报天气形势场的自动客观订正产品，同时通过图形化界面的预报产品主观订正平台，实现了长江上游降水预报产品的制作输出以及各类误差分析数据的统计查询、对比显示，为综合有效的利用多种预报产品开展流域高质量、精细化的预报业务提供了支撑。该系统已在三峡梯调通信中心投入业务运行，运行情况表明该系统运行稳定、操作方便，具有较好的订正效果，在流域强降水天气过程的预报服务中发挥了重要作用。
为满足长江上游流域梯级水利枢纽的运行生产对精细化气象服务的需求，设计研发了长江上游流域数值预报产品误差分析与订正系统。该系统实现了长江上游流域内T639、欧洲、日本等数值模式预报产品及实况的实时收集处理和误差统计对比分析，提供了降水和数值预报天气形势场的自动客观订正产品，同时通过图形化界面的预报产品主观订正平台，实现了长江上游降水预报产品的制作输出以及各类误差分析数据的统计查询、对比显示，为综合有效的利用多种预报产品开展流域高质量、精细化的预报业务提供了支撑。该系统已在三峡梯调通信中心投入业务运行，运行情况表明该系统运行稳定、操作方便，具有较好的订正效果，在流域强降水天气过程的预报服务中发挥了重要作用。
2017, 45(5):843-850.
摘要:
根据1971—2013年山东省14个气象站点的逐日最高和最低气温资料，计算了6个极端气温指数，采用线性倾向率、MK突变检验、EEMD、反距离加权插值和相关分析等方法对山东省极端气温事件的时空变化特征及其与西太平洋副高环流变化的关系进行了分析。结果表明：①冷暖指数变化趋势的方向和大小均表现出明显的不对称性，暖（冷）指数表现为上升（下降）趋势显著。冷暖指数表现出准2年和准5~7年的年际尺度波动，准10~15年和准20~28年的年代际尺度波动。②暖（冷）指数均表现为全区一致的增加（减少）趋势；除高温日数外，倾向率的空间分布总体上表现出东部和中部地区变化趋势较大，西部地区变化趋势较小。③极端气温事件的突变与气温突变具有较好的同步性，均在20世纪80年代末90年代初，表明极端气温指数的变化与区域性增暖有密切联系。④极端气温事件（除高温日数）的变化深受西太平洋副高变化的影响，西伸脊点、强度和面积指数变化的影响尤其显著。
根据1971—2013年山东省14个气象站点的逐日最高和最低气温资料，计算了6个极端气温指数，采用线性倾向率、MK突变检验、EEMD、反距离加权插值和相关分析等方法对山东省极端气温事件的时空变化特征及其与西太平洋副高环流变化的关系进行了分析。结果表明：①冷暖指数变化趋势的方向和大小均表现出明显的不对称性，暖（冷）指数表现为上升（下降）趋势显著。冷暖指数表现出准2年和准5~7年的年际尺度波动，准10~15年和准20~28年的年代际尺度波动。②暖（冷）指数均表现为全区一致的增加（减少）趋势；除高温日数外，倾向率的空间分布总体上表现出东部和中部地区变化趋势较大，西部地区变化趋势较小。③极端气温事件的突变与气温突变具有较好的同步性，均在20世纪80年代末90年代初，表明极端气温指数的变化与区域性增暖有密切联系。④极端气温事件（除高温日数）的变化深受西太平洋副高变化的影响，西伸脊点、强度和面积指数变化的影响尤其显著。
2017, 45(5):851-857.
摘要:
采用四季分明区划分标准对湖南76个气象台站1961—2014年逐日气温统计，得到四季开始时间及长度，运用气候倾向率分析其变化规律，结论如下：湖南四季出现时间有纬向变化特征，入春表现最明显，入夏时间同时受海拔高度影响，影响入冬因素多，表现复杂。四季平均日数分别为77天（春）、138天（夏）、66天（秋）、85天（冬）。历年夏日变化倾向率为277 d/10a，一致性增多，南北各有两个高值中心。入冬倾向率为-293 d/10a，一致性减少，低海拔区域减少更明显。1960—2010年代，夏日年代际波动最大，1970年代后，夏日数连续增多。冬日数自1990年代大幅减少以来，减少趋势仍在持续。
采用四季分明区划分标准对湖南76个气象台站1961—2014年逐日气温统计，得到四季开始时间及长度，运用气候倾向率分析其变化规律，结论如下：湖南四季出现时间有纬向变化特征，入春表现最明显，入夏时间同时受海拔高度影响，影响入冬因素多，表现复杂。四季平均日数分别为77天（春）、138天（夏）、66天（秋）、85天（冬）。历年夏日变化倾向率为277 d/10a，一致性增多，南北各有两个高值中心。入冬倾向率为-293 d/10a，一致性减少，低海拔区域减少更明显。1960—2010年代，夏日年代际波动最大，1970年代后，夏日数连续增多。冬日数自1990年代大幅减少以来，减少趋势仍在持续。
2017, 45(5):858-863.
摘要:
利用2011—2015年安徽省高速公路自动气象观测站观测的能见度资料，分析了安徽省低能见度年、日变化及其与降水的关系，结果表明：受降雨影响，大别山区和皖南山区部分站点低能见度出现频率最高时段在汛期（5—9月），其他地区主要出现在10月和11月。低能见度出现时间存在明显日变化，夜间出现频率高于白天，19：00以后开始逐渐增多，日出前后达到最大，之后迅速减少。7—8月的13：00—17：00出现与降水相关的低能见度频率较高。不同季节里，各站低能见度出现最多的时间和频率存在一定差异，春季和秋季最低能见度主要出现在日出前后，冬季主要出现在夜间到日出之前，夏季江淮之间北部和淮北地区主要出现在日出前后，江淮之间南部到江南在一天各时间段内出现频率较为均匀。
利用2011—2015年安徽省高速公路自动气象观测站观测的能见度资料，分析了安徽省低能见度年、日变化及其与降水的关系，结果表明：受降雨影响，大别山区和皖南山区部分站点低能见度出现频率最高时段在汛期（5—9月），其他地区主要出现在10月和11月。低能见度出现时间存在明显日变化，夜间出现频率高于白天，19：00以后开始逐渐增多，日出前后达到最大，之后迅速减少。7—8月的13：00—17：00出现与降水相关的低能见度频率较高。不同季节里，各站低能见度出现最多的时间和频率存在一定差异，春季和秋季最低能见度主要出现在日出前后，冬季主要出现在夜间到日出之前，夏季江淮之间北部和淮北地区主要出现在日出前后，江淮之间南部到江南在一天各时间段内出现频率较为均匀。
2017, 45(5):864-869.
摘要:
以福建省为例，着眼气候上少雨的秋冬过渡期近年多雨涝事件的现象，分析了近55年降水强度演变特征，采用合成分析探讨了东亚季风主要环流系统及区域水汽、对流条件与福建秋冬之交降水强弱的联系机制。结果显示：①福建秋冬之交暴雨过程频数和整体降水强度都趋于增加，降水强度在2010年前后出现突变；②降水强（弱）年副高偏西（东）偏强(弱)，东亚高纬环流较平直(经向度较大)，东亚冬季风偏弱（强）,冷空气主体偏北（南），有利（不利）于冷暖气流在福建的交汇;③降水强（弱）年福建上空西南（东北）水汽输送明显加强，垂直上升运动加强（减弱），水汽和对流条件均有利（不利）于强降水的发生。
以福建省为例，着眼气候上少雨的秋冬过渡期近年多雨涝事件的现象，分析了近55年降水强度演变特征，采用合成分析探讨了东亚季风主要环流系统及区域水汽、对流条件与福建秋冬之交降水强弱的联系机制。结果显示：①福建秋冬之交暴雨过程频数和整体降水强度都趋于增加，降水强度在2010年前后出现突变；②降水强（弱）年副高偏西（东）偏强(弱)，东亚高纬环流较平直(经向度较大)，东亚冬季风偏弱（强）,冷空气主体偏北（南），有利（不利）于冷暖气流在福建的交汇;③降水强（弱）年福建上空西南（东北）水汽输送明显加强，垂直上升运动加强（减弱），水汽和对流条件均有利（不利）于强降水的发生。
2017, 45(5):870-875.
摘要:
利用L波段风廓线雷达资料，对北京2014年10月7-10日持续性雾霾天气过程的机理进行了研究，结果表明：低空偏南气流对雾霾的维持和发展有明显影响，当偏南风速大于8 m/s时对大气扩散能力有一定改善作用，会抑制PM25浓度的持续增加；中低空弱冷空气扰动的下传高度决定了对污染物浓度的影响，当扰动不能到达近地层时，对污染物浓度影响较为微弱；雾霾维持阶段，近地层信噪比强度一般为10~35 dB，可反映雾霾层的厚度；折射率结构常数可用于判断大气边界层高度变化情况，在热力湍流和污染物粒子散射作用下，白天边界层折射率结构常数可比夜间增大约3个量级。
利用L波段风廓线雷达资料，对北京2014年10月7-10日持续性雾霾天气过程的机理进行了研究，结果表明：低空偏南气流对雾霾的维持和发展有明显影响，当偏南风速大于8 m/s时对大气扩散能力有一定改善作用，会抑制PM25浓度的持续增加；中低空弱冷空气扰动的下传高度决定了对污染物浓度的影响，当扰动不能到达近地层时，对污染物浓度影响较为微弱；雾霾维持阶段，近地层信噪比强度一般为10~35 dB，可反映雾霾层的厚度；折射率结构常数可用于判断大气边界层高度变化情况，在热力湍流和污染物粒子散射作用下，白天边界层折射率结构常数可比夜间增大约3个量级。
2017, 45(5):876-881.
摘要:
利用湖北省闪电定位系统（Lightning Location System，LLS）资料，用网格地闪密度数据表征地闪的空间分布，测站距离因子表征探测站布局，对2015年地闪空间分布特征进行分析，结果表明，其密度与因子之间存在负相关，其中雷电流幅值5～30 kA的密度分量与因子之间存在显著性相关，大于30 kA的密度分量与因子相关不显著。同时发现探测站布局对地闪空间分布的疏密程度有一定的影响，因此有必要对密度进行修订，以消除测站布局的影响。运用线性回归方法及其残差理论，建立了网格地闪密度的修订模型和相对探测效率的统计模型。验证了密度分段修订和不分段修订结果的一致性。通过对理论探测效率和相对探测效率的对比分析，论证了地闪密度修订方法和相对探测效率统计方法的可行性。
利用湖北省闪电定位系统（Lightning Location System，LLS）资料，用网格地闪密度数据表征地闪的空间分布，测站距离因子表征探测站布局，对2015年地闪空间分布特征进行分析，结果表明，其密度与因子之间存在负相关，其中雷电流幅值5～30 kA的密度分量与因子之间存在显著性相关，大于30 kA的密度分量与因子相关不显著。同时发现探测站布局对地闪空间分布的疏密程度有一定的影响，因此有必要对密度进行修订，以消除测站布局的影响。运用线性回归方法及其残差理论，建立了网格地闪密度的修订模型和相对探测效率的统计模型。验证了密度分段修订和不分段修订结果的一致性。通过对理论探测效率和相对探测效率的对比分析，论证了地闪密度修订方法和相对探测效率统计方法的可行性。
2017, 45(5):882-888.
摘要:
近年来，随着生态旅游的日益兴起，作为生态保健旅游资源的空气负离子越来越受到人们的关注。本文重点分析了近十年来山岳型景区空气负离子浓度分布特征及其与气象要素相关性研究进展。研究表明：山岳型景区空气负离子浓度具有明显的日变化和季变化，空间变化也有一定规律。空气负离子浓度变化与风速、空气温度、相对湿度、太阳辐射、天气现象等气象要素有较大相关性。但由于监测资料来源不一，观测资料时间不一，样本量不一等因素，负离子浓度变化特征及其与气象要素相关性的研究结论并不完全一致。今后，应逐步规范空气负离子监测仪器，确保监测数据的可靠性，同时应利用多年连续观测资料开展空气负离子浓度分布与气象要素相关性研究，为空气负氧离子浓度预报的开展提供理论依据。
近年来，随着生态旅游的日益兴起，作为生态保健旅游资源的空气负离子越来越受到人们的关注。本文重点分析了近十年来山岳型景区空气负离子浓度分布特征及其与气象要素相关性研究进展。研究表明：山岳型景区空气负离子浓度具有明显的日变化和季变化，空间变化也有一定规律。空气负离子浓度变化与风速、空气温度、相对湿度、太阳辐射、天气现象等气象要素有较大相关性。但由于监测资料来源不一，观测资料时间不一，样本量不一等因素，负离子浓度变化特征及其与气象要素相关性的研究结论并不完全一致。今后，应逐步规范空气负离子监测仪器，确保监测数据的可靠性，同时应利用多年连续观测资料开展空气负离子浓度分布与气象要素相关性研究，为空气负氧离子浓度预报的开展提供理论依据。
2017, 45(5):889-895.
摘要:
采用气候倾向率和线性趋势法分析了四川省农业气候资源特征以及主要农作物典型生育期变化趋势。结果表明，1961—2014年全省大部地区≥10 ℃初日呈现提前趋势、终日呈推迟趋势，≥10 ℃积温呈升高趋势。在此背景下，玉米和水稻出苗期呈提前趋势，速率分别为66 d/10a和35 d/10a；玉米成熟期无明显变化趋势，水稻成熟期呈现明显推迟趋势，变化速率为24 d/10a；玉米和水稻生育期天数均呈现了不同程度的延长。冬小麦出苗期无明显变化，而成熟期呈现提前趋势，速率达27 d/10a，生育期天数呈现显著缩短趋势，速率达49 d/10a。总体而言，积温的增加、温度生长期天数的延长为生育期长的作物品种种植提供了必要条件，通过品种的选择和播期调整，可以充分发挥资源优势，趋利避害，从而提高农作物产量。
采用气候倾向率和线性趋势法分析了四川省农业气候资源特征以及主要农作物典型生育期变化趋势。结果表明，1961—2014年全省大部地区≥10 ℃初日呈现提前趋势、终日呈推迟趋势，≥10 ℃积温呈升高趋势。在此背景下，玉米和水稻出苗期呈提前趋势，速率分别为66 d/10a和35 d/10a；玉米成熟期无明显变化趋势，水稻成熟期呈现明显推迟趋势，变化速率为24 d/10a；玉米和水稻生育期天数均呈现了不同程度的延长。冬小麦出苗期无明显变化，而成熟期呈现提前趋势，速率达27 d/10a，生育期天数呈现显著缩短趋势，速率达49 d/10a。总体而言，积温的增加、温度生长期天数的延长为生育期长的作物品种种植提供了必要条件，通过品种的选择和播期调整，可以充分发挥资源优势，趋利避害，从而提高农作物产量。
2017, 45(5):896-901.
摘要:
准确获取人工消雨所需催化剂量极其困难，本文试着从另一种角度估算人工消雨催化剂量，即利用天气雷达探测的低于-5 ℃以下的回波，将其等价为等量的液态水，并将液态水分解为若干个小直径雨滴(如直径为 100 μm雨滴)视为起到消雨作用，进而计算出消雨所需AgI催化剂量最大和最小值。利用该方法，将北京南郊CINRAD/SA多普勒天气雷达以半径230 km探测范围内划分为不同网格大小的若干个网格，并给出每个网格消雨所需催化剂量的最大和最小值，供消雨作业指挥参考。
准确获取人工消雨所需催化剂量极其困难，本文试着从另一种角度估算人工消雨催化剂量，即利用天气雷达探测的低于-5 ℃以下的回波，将其等价为等量的液态水，并将液态水分解为若干个小直径雨滴(如直径为 100 μm雨滴)视为起到消雨作用，进而计算出消雨所需AgI催化剂量最大和最小值。利用该方法，将北京南郊CINRAD/SA多普勒天气雷达以半径230 km探测范围内划分为不同网格大小的若干个网格，并给出每个网格消雨所需催化剂量的最大和最小值，供消雨作业指挥参考。
2017, 45(5):902-906.
摘要:
针对水泥混凝土海堤的特定地理条件下，如何对安装在海堤上的地波雷达系统设备做好必需的防雷措施，目前没有太多的经验可以借鉴。本文运用系统设备防雷技术的基本原理，参考相关防雷技术规范，通过理论研究和结合地波雷达特点，反复试验和实践，因地制宜，设计并实施地波雷达防雷工程。经历了两年多时间的连续运行，尽管雷达区域发生过许多闪电，但是没有发生雷达被雷击损坏的事件。
针对水泥混凝土海堤的特定地理条件下，如何对安装在海堤上的地波雷达系统设备做好必需的防雷措施，目前没有太多的经验可以借鉴。本文运用系统设备防雷技术的基本原理，参考相关防雷技术规范，通过理论研究和结合地波雷达特点，反复试验和实践，因地制宜，设计并实施地波雷达防雷工程。经历了两年多时间的连续运行，尽管雷达区域发生过许多闪电，但是没有发生雷达被雷击损坏的事件。
2017, 45(5):907-911.
摘要:
光伏发电系统是一种清洁、安全、便利、高效的新兴发电产业。近年来，以“渔光互补”为代表的水上光伏发电系统发展显著，很大程度上解决了建设传统光伏电站土地资源稀缺等难题，有效提高了土地综合利用效益。为了防止和减少雷电对水上光伏发电系统造成的设备损害和人身伤害，确保光伏发电系统安全可靠运行，通过分析所在地的雷电环境特征及雷电危害途径，结合水上光伏发电系统的布置形式和结构特征，提出综合性雷电防护方案，采取由接闪器、引下线和接地装置组成的外部防雷装置来预防直击雷危害；综合应用等电位连接和共用接地系统、屏蔽及合理布线、安装电涌保护器来有效减少雷电过电压，以及雷击电磁脉冲对光伏发电系统造成的电气和电子系统损坏。
光伏发电系统是一种清洁、安全、便利、高效的新兴发电产业。近年来，以“渔光互补”为代表的水上光伏发电系统发展显著，很大程度上解决了建设传统光伏电站土地资源稀缺等难题，有效提高了土地综合利用效益。为了防止和减少雷电对水上光伏发电系统造成的设备损害和人身伤害，确保光伏发电系统安全可靠运行，通过分析所在地的雷电环境特征及雷电危害途径，结合水上光伏发电系统的布置形式和结构特征，提出综合性雷电防护方案，采取由接闪器、引下线和接地装置组成的外部防雷装置来预防直击雷危害；综合应用等电位连接和共用接地系统、屏蔽及合理布线、安装电涌保护器来有效减少雷电过电压，以及雷击电磁脉冲对光伏发电系统造成的电气和电子系统损坏。
2017, 45(5):912-916.
摘要:
通过试验的方法，采用脉冲电流发生器，对不同标称放电电流的Ⅱ级试验SPD，施加波形为10/350 μs的电流波，考察Ⅱ级试验SPD所能通过的冲击电流与其标称电流的关系，从而对用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性进行分析。试验结果表明：试验中的四个不同品牌型号的Ⅱ级试验SPD分别能通过其标称流0075、0075、01、0125倍的冲击电流值，平均理论偏差为-625%，与相关理论研究相符；用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流是可行的，但对于所能通过的冲击电流与标称放电电流的比值，不同品牌和型号之间有较大差异。由于受市场上实际产品的限制，在实际应用中，用Ⅱ级试验SPD代替Ⅰ级试验SPD作为第一级SPD可行性低。
通过试验的方法，采用脉冲电流发生器，对不同标称放电电流的Ⅱ级试验SPD，施加波形为10/350 μs的电流波，考察Ⅱ级试验SPD所能通过的冲击电流与其标称电流的关系，从而对用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性进行分析。试验结果表明：试验中的四个不同品牌型号的Ⅱ级试验SPD分别能通过其标称流0075、0075、01、0125倍的冲击电流值，平均理论偏差为-625%，与相关理论研究相符；用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流是可行的，但对于所能通过的冲击电流与标称放电电流的比值，不同品牌和型号之间有较大差异。由于受市场上实际产品的限制，在实际应用中，用Ⅱ级试验SPD代替Ⅰ级试验SPD作为第一级SPD可行性低。
2017, 45(5):917-924.
摘要:
利用2008—2010年春季(3—5月)黄渤海沿海地区34个站点的地面观测风场资料，对CFSR（Climate Forecast System Reanalysis）10 m风场再分析数据进行对比分析和检验评估。结果表明：CFSR对逐时风速的平均误差以及平均绝对误差大都在1~2 m/s之间，对6级以上大风的平均误差大都在-1~-3 m/s，而A平台、成山头、西连岛站为-3~-4 m/s。CFSR对逐日风速的平均误差基本在-2~2 m/s之间，成山头站最大为-3 m/s，对6级以上大风的平均误差基本在-4 m/s以内，但西连岛站为-47 m/s。CFSR对更接近海上的站点以及6级以上大风的评估更加偏小，此外逐日误差比逐时偏大1 m/s左右。由北方气旋造成的7级以上大风站点最多，平均误差大都为-4~-5 m/s。成山头站在南方气旋和低槽冷锋天气类型下的平均误差都在-5 m/s以上。CFSR对各种天气系统产生的西北以及偏北大风的次数及其风向的评估均较好，对北方气旋和东高西低产生的偏南大风评估也比较准确，但对南方气旋产生的东北以及偏东大风评估略差。
利用2008—2010年春季(3—5月)黄渤海沿海地区34个站点的地面观测风场资料，对CFSR（Climate Forecast System Reanalysis）10 m风场再分析数据进行对比分析和检验评估。结果表明：CFSR对逐时风速的平均误差以及平均绝对误差大都在1~2 m/s之间，对6级以上大风的平均误差大都在-1~-3 m/s，而A平台、成山头、西连岛站为-3~-4 m/s。CFSR对逐日风速的平均误差基本在-2~2 m/s之间，成山头站最大为-3 m/s，对6级以上大风的平均误差基本在-4 m/s以内，但西连岛站为-47 m/s。CFSR对更接近海上的站点以及6级以上大风的评估更加偏小，此外逐日误差比逐时偏大1 m/s左右。由北方气旋造成的7级以上大风站点最多，平均误差大都为-4~-5 m/s。成山头站在南方气旋和低槽冷锋天气类型下的平均误差都在-5 m/s以上。CFSR对各种天气系统产生的西北以及偏北大风的次数及其风向的评估均较好，对北方气旋和东高西低产生的偏南大风评估也比较准确，但对南方气旋产生的东北以及偏东大风评估略差。
2017, 45(5):925-929.
摘要:
通过对2010年1月至2015年12月济宁市第一人民医院65083例上呼吸道感染病例和同期气象资料进行分析，研究上呼吸道感染与气象因素的关系。按实际上呼吸道感染发病数量将全年分为6个时段，每一时段内与上呼吸道感染发病人数相关性高的气象因素不同。应用逐步回归分析法基于6个时段分别建立了对上呼吸道感染发病的等级预报方程，确定了预报等级划分标准。应用预报方程进行等级回代验证，预报结果显示其对上呼吸道感染发病人数具有较强的预报能力。
通过对2010年1月至2015年12月济宁市第一人民医院65083例上呼吸道感染病例和同期气象资料进行分析，研究上呼吸道感染与气象因素的关系。按实际上呼吸道感染发病数量将全年分为6个时段，每一时段内与上呼吸道感染发病人数相关性高的气象因素不同。应用逐步回归分析法基于6个时段分别建立了对上呼吸道感染发病的等级预报方程，确定了预报等级划分标准。应用预报方程进行等级回代验证，预报结果显示其对上呼吸道感染发病人数具有较强的预报能力。
2017, 45(5):930-937.
摘要:
通过分析目前我国新一代天气雷达的维修保障现状，提出利用雷达故障诊断系统来辅助和代替传统的雷达故障诊断手段，以达到缩短故障维修时间、规范维修维护方法和提高维修效率的目的。论文以CINRAD/SA型号的天气雷达为对象，通过对CINRAD/SA天气雷达系统结构的深入研究，结合雷达现有的故障定位功能，确定了故障信息的采集方式；收集和分析了2002—2014年期间近70部CINRAD/SA雷达相对完整的故障维修案例，基于故障树分析法（FTA）建立了雷达故障树，并以发射机子系统为例，进行了故障树的定性分析和定量分析，得到初始数据。在分析和研究的基础上，开发了“CINRAD/SA天气雷达故障诊断系统”，为雷达故障诊断提供指导思路。
通过分析目前我国新一代天气雷达的维修保障现状，提出利用雷达故障诊断系统来辅助和代替传统的雷达故障诊断手段，以达到缩短故障维修时间、规范维修维护方法和提高维修效率的目的。论文以CINRAD/SA型号的天气雷达为对象，通过对CINRAD/SA天气雷达系统结构的深入研究，结合雷达现有的故障定位功能，确定了故障信息的采集方式；收集和分析了2002—2014年期间近70部CINRAD/SA雷达相对完整的故障维修案例，基于故障树分析法（FTA）建立了雷达故障树，并以发射机子系统为例，进行了故障树的定性分析和定量分析，得到初始数据。在分析和研究的基础上，开发了“CINRAD/SA天气雷达故障诊断系统”，为雷达故障诊断提供指导思路。
2017, 45(5):938-743.
摘要:
便携式雷达现场测试和诊断移动平台是集雷达系统设备性能参数测试、故障诊断、维修保障等功能于一体的新型技术保障平台。该平台通过仪器仪表的集成、综合检测的流程化、应用软件和配套工装的开发，可解决雷达站缺乏系统的测试维修与诊断手段、故障诊断与维修主要依靠厂家、远程测试与诊断指导的技术手段和能力薄弱、台站配备的仪器仪表单一等主要业务问题。该平台对雷达站现场开展雷达系统设备的故障检测、测试分析、维修指导等工作具有重要的现实意义，能给雷达现场测试维修、故障诊断及快速恢复系统正常运行提供便利和帮助。
便携式雷达现场测试和诊断移动平台是集雷达系统设备性能参数测试、故障诊断、维修保障等功能于一体的新型技术保障平台。该平台通过仪器仪表的集成、综合检测的流程化、应用软件和配套工装的开发，可解决雷达站缺乏系统的测试维修与诊断手段、故障诊断与维修主要依靠厂家、远程测试与诊断指导的技术手段和能力薄弱、台站配备的仪器仪表单一等主要业务问题。该平台对雷达站现场开展雷达系统设备的故障检测、测试分析、维修指导等工作具有重要的现实意义，能给雷达现场测试维修、故障诊断及快速恢复系统正常运行提供便利和帮助。
2017, 45(5):949-954.
摘要:
基于OpenStack架构建立省级云资源管理平台，通过整合省级各类硬件资源，将计算、存储、网络等硬件资源纳入统一资源池管理，在此基础上将省级原有的多套虚拟化系统软硬件资源纳入平台统一管理。平台投入使用后资源有效利用率大幅提升，实现硬件资源动态、弹性、可回收利用，能够更好地为各业务部门提供硬件资源服务。通过接管省级VMware、OS等虚拟化系统，平台可以根据业务需求快速部署交付业务系统，大幅提高对气象业务的服务和支撑能力，提高了系统运维的水平和效率。该平台的建成和应用对省级云计算发展和应用具有示范、服务、探索等多重作用，特别是对带动省级信息化建设进入新阶段，探寻省级新的信息化建设模式具有现实意义。
基于OpenStack架构建立省级云资源管理平台，通过整合省级各类硬件资源，将计算、存储、网络等硬件资源纳入统一资源池管理，在此基础上将省级原有的多套虚拟化系统软硬件资源纳入平台统一管理。平台投入使用后资源有效利用率大幅提升，实现硬件资源动态、弹性、可回收利用，能够更好地为各业务部门提供硬件资源服务。通过接管省级VMware、OS等虚拟化系统，平台可以根据业务需求快速部署交付业务系统，大幅提高对气象业务的服务和支撑能力，提高了系统运维的水平和效率。该平台的建成和应用对省级云计算发展和应用具有示范、服务、探索等多重作用，特别是对带动省级信息化建设进入新阶段，探寻省级新的信息化建设模式具有现实意义。
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