2018年第46卷第4期文章目次
2018, 46(4):631-637.
摘要:
利用星载技术获得的降水信息与其他常规观测手段得到的信息相比，具有更广的空间覆盖性。星载产品的研究对降水微观信息的认识、数值预报的改进和水文农业的发展都有十分重要的意义。本文对美国宇航局NASA和日本宇航局JAXA联合开发的气象卫星降水产品，即第1部TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）卫星的降水雷达（PR））和GPM（Global Precipitation Measurement）卫星的双频降水雷达（DPR）的降水产品,从评估验证、统计分析和个例分析的角度分类阐述了目前对TRMM和GPM降水产品的相关研究工作，最后提出了目前星载降水产品存在的一些问题、星载仪器的局限性以及对未来星载降水产品发展的展望。
利用星载技术获得的降水信息与其他常规观测手段得到的信息相比，具有更广的空间覆盖性。星载产品的研究对降水微观信息的认识、数值预报的改进和水文农业的发展都有十分重要的意义。本文对美国宇航局NASA和日本宇航局JAXA联合开发的气象卫星降水产品，即第1部TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）卫星的降水雷达（PR））和GPM（Global Precipitation Measurement）卫星的双频降水雷达（DPR）的降水产品,从评估验证、统计分析和个例分析的角度分类阐述了目前对TRMM和GPM降水产品的相关研究工作，最后提出了目前星载降水产品存在的一些问题、星载仪器的局限性以及对未来星载降水产品发展的展望。
2018, 46(4):638-643.
摘要:
利用中国气象局ADTD闪电定位网2012—2016年京津冀地区13个闪电定位仪探测到的134余万次地闪资料，对北京站闪电定位仪的探测效率和全网在北京地区的闪电定位效率进行统计分析。结果表明：北京站闪电定位仪探测效率随着探测距离和方位角的变化而变化，有效探测范围为260 km；北京站闪电定位仪在20 km内探测效率仅为195%，随着距离的增加，探测效率逐渐增高，在60~80 km范围内探测效率达到最大值869%，在80 km以外探测效率逐渐减小，在100 km范围内，北京站闪电定位仪在东北偏北的方向上定位效率较低，仅为243%，可能与正交磁天线本身缺陷因素影响有关。整个探测网络在北京地区自评估的探测效率为85%~95%，全网对弱电流回击的定位能力有待于提高。
利用中国气象局ADTD闪电定位网2012—2016年京津冀地区13个闪电定位仪探测到的134余万次地闪资料，对北京站闪电定位仪的探测效率和全网在北京地区的闪电定位效率进行统计分析。结果表明：北京站闪电定位仪探测效率随着探测距离和方位角的变化而变化，有效探测范围为260 km；北京站闪电定位仪在20 km内探测效率仅为195%，随着距离的增加，探测效率逐渐增高，在60~80 km范围内探测效率达到最大值869%，在80 km以外探测效率逐渐减小，在100 km范围内，北京站闪电定位仪在东北偏北的方向上定位效率较低，仅为243%，可能与正交磁天线本身缺陷因素影响有关。整个探测网络在北京地区自评估的探测效率为85%~95%，全网对弱电流回击的定位能力有待于提高。
2018, 46(4):644-650.
摘要:
基于SA多普勒天气雷达资料，从其基本反射率、径向速度和谱宽3个基本产品中提取出6个能反映它们之间差异的特征参量，并对它们进行概率统计分析，作为BP神经网络的识别因子。通过建立适当的训练集对神经网络进行训练，从而得到最优的网络结构，再利用测试集对经过训练的网络做进一步测试，对其识别效果进行评判。结果表明：当神经网络的输入层、隐含层和输出层的神经元个数分别为6、6、2时，能够对超折射回波达到最优的识别效果。最终通过实际个例对识别效果做再次验证。
基于SA多普勒天气雷达资料，从其基本反射率、径向速度和谱宽3个基本产品中提取出6个能反映它们之间差异的特征参量，并对它们进行概率统计分析，作为BP神经网络的识别因子。通过建立适当的训练集对神经网络进行训练，从而得到最优的网络结构，再利用测试集对经过训练的网络做进一步测试，对其识别效果进行评判。结果表明：当神经网络的输入层、隐含层和输出层的神经元个数分别为6、6、2时，能够对超折射回波达到最优的识别效果。最终通过实际个例对识别效果做再次验证。
2018, 46(4):651-658.
摘要:
对国家级自动气象站供电系统深入研究，通过对蓄电池充放电进行细微控制，设计报警电路、寿命检测电路和远程监控上位机软件系统，实时监测蓄电池状态，对蓄电池长期处于浮充状态致使其寿命缩减的设计缺陷进行改进。该系统采用Freescale高性能处理器和以AD8210为核心的高边电流检测电路，实时对分流电阻的微电流进行检测，及时阻止危害蓄电池使用寿命的过充和过放，通过声光报警电路和数据通信电路将交流电断电报警、蓄电池电压、使用寿命和充电间隔等信息传送到Labview编写的上位机软件， 提醒观测员及时处理，同时配合RTC时钟模块，每3个月自动对蓄电池进行充放电维护，不仅有效延长了蓄电池的使用寿命，还解决了蓄电池充放电维护问题，减少了国家站备份蓄电池每两年更换造成的资源浪费。
对国家级自动气象站供电系统深入研究，通过对蓄电池充放电进行细微控制，设计报警电路、寿命检测电路和远程监控上位机软件系统，实时监测蓄电池状态，对蓄电池长期处于浮充状态致使其寿命缩减的设计缺陷进行改进。该系统采用Freescale高性能处理器和以AD8210为核心的高边电流检测电路，实时对分流电阻的微电流进行检测，及时阻止危害蓄电池使用寿命的过充和过放，通过声光报警电路和数据通信电路将交流电断电报警、蓄电池电压、使用寿命和充电间隔等信息传送到Labview编写的上位机软件， 提醒观测员及时处理，同时配合RTC时钟模块，每3个月自动对蓄电池进行充放电维护，不仅有效延长了蓄电池的使用寿命，还解决了蓄电池充放电维护问题，减少了国家站备份蓄电池每两年更换造成的资源浪费。
2018, 46(4):659-664.
摘要:
为了解决区域自动气象站的风向传感器、风速传感器的检测难题，设计出一种新型便携式风向风速传感器检测仪。该检测仪通过上位机软件和单片机来实现智能检测和控制等功能，工作时由单片机对步进电机驱动器编程可控制步进电机的精确定位，进而精确控制风向传感器的转动角度或风速传感器的转动速度，将传感器输出值与步进电机的标准值进行对比，最终实现自动化检测风向传感器、风速传感器计量性能的目的。通过与现有检测方法对比，结果显示其精确度更高，稳定性更好；该检测仪体积小、重量轻、操作简单便于携带、集合了风向检测功能和风速检测功能；能有效地解决野外区域自动气象站的现场检测难题。
为了解决区域自动气象站的风向传感器、风速传感器的检测难题，设计出一种新型便携式风向风速传感器检测仪。该检测仪通过上位机软件和单片机来实现智能检测和控制等功能，工作时由单片机对步进电机驱动器编程可控制步进电机的精确定位，进而精确控制风向传感器的转动角度或风速传感器的转动速度，将传感器输出值与步进电机的标准值进行对比，最终实现自动化检测风向传感器、风速传感器计量性能的目的。通过与现有检测方法对比，结果显示其精确度更高，稳定性更好；该检测仪体积小、重量轻、操作简单便于携带、集合了风向检测功能和风速检测功能；能有效地解决野外区域自动气象站的现场检测难题。
2018, 46(4):665-669.
摘要:
针对新型自动气象站蒸发测量系统现场校准普遍超差的问题进行研究分析，得出超差的根本原因是：测量系统对于基点值（零位值）无负值显示；连通器的设计引入水位补偿。为使蒸发现场校准数据质量的可靠性和有效性控制在允许的范围内，采用重选基点为10 mm点，灵敏系数倒数为981%的修正方法对校准数据进行处理，经试验验证，新型蒸发校准合格率大大提高。结果表明：该修正方法解决了蒸发现场校准超差问题，使校准的蒸发数据准确可靠，适用于新型蒸发现场校准的数据处理。
针对新型自动气象站蒸发测量系统现场校准普遍超差的问题进行研究分析，得出超差的根本原因是：测量系统对于基点值（零位值）无负值显示；连通器的设计引入水位补偿。为使蒸发现场校准数据质量的可靠性和有效性控制在允许的范围内，采用重选基点为10 mm点，灵敏系数倒数为981%的修正方法对校准数据进行处理，经试验验证，新型蒸发校准合格率大大提高。结果表明：该修正方法解决了蒸发现场校准超差问题，使校准的蒸发数据准确可靠，适用于新型蒸发现场校准的数据处理。
2018, 46(4):670-677.
摘要:
随着精细化预报业务不断发展，迫切需要建立支撑国省网格预报实时同步、协同一致的全国精细化格点预报业务数据环境。本文分析了精细化预报业务的特点，阐述了基于全国综合气象信息共享平台（CIMISS）的精细化格点业务数据环境的系统架构、数据流程、核心功能及相关技术实现。业务运行结果表明，数据环境实现了国省间格点预报实时同步和共享，有效支撑了预报产品的及时订正和发布，保证了国省格点预报一致性。
随着精细化预报业务不断发展，迫切需要建立支撑国省网格预报实时同步、协同一致的全国精细化格点预报业务数据环境。本文分析了精细化预报业务的特点，阐述了基于全国综合气象信息共享平台（CIMISS）的精细化格点业务数据环境的系统架构、数据流程、核心功能及相关技术实现。业务运行结果表明，数据环境实现了国省间格点预报实时同步和共享，有效支撑了预报产品的及时订正和发布，保证了国省格点预报一致性。
2018, 46(4):678-684.
摘要:
表格驱动码是世界气象组织推荐并在全球范围内被广泛使用的数据编码格式，也是我国气象数据格式标准化实施中采用的主要国际互信通用格式之一。建立表格驱动码业务试验系统，依据观测系统和CIMISS数据环境核心业务构架，选择有代表性的观测数据和产品，针对其自描述和灵活扩展性特点，采用编码模板制定、码表动态加载、编码要素和序列向存储要素和模型映射转换、数据库存储模型设计等关键技术，建立其编码、传输、处理、存储和应用完整业务流程，试验和验证其业务适应性，为我国基于表格驱动码的气象数据格式标准化工作全面开展提供参考。
表格驱动码是世界气象组织推荐并在全球范围内被广泛使用的数据编码格式，也是我国气象数据格式标准化实施中采用的主要国际互信通用格式之一。建立表格驱动码业务试验系统，依据观测系统和CIMISS数据环境核心业务构架，选择有代表性的观测数据和产品，针对其自描述和灵活扩展性特点，采用编码模板制定、码表动态加载、编码要素和序列向存储要素和模型映射转换、数据库存储模型设计等关键技术，建立其编码、传输、处理、存储和应用完整业务流程，试验和验证其业务适应性，为我国基于表格驱动码的气象数据格式标准化工作全面开展提供参考。
2018, 46(4):685-691.
摘要:
为统一气象应用系统数据对接方式，规范气象数据使用环境，以国省两级气象信息化行动方案为纲领，采用Spring Boot和Spring Cloud微服务框架，设计和开发了标准化气象数据服务接口。标准化气象数据服务接口遵循气象信息化标准体系，采集和加工各类气象数据后汇入气象数据资源池，统一通过RESTful API发布数据，为全宁波市气象应用系统提供标准化数据对接服务。该接口改变了应用程序直接读取数据库的旧模式，降低了应用系统的开发成本，同时加强了运维部门对各类气象数据访问的监控和管理。文章主要介绍了气象数据服务接口的设计和开发过程，并详细描述了开发过程中涉及的接口规范、业务流程和关键技术。
为统一气象应用系统数据对接方式，规范气象数据使用环境，以国省两级气象信息化行动方案为纲领，采用Spring Boot和Spring Cloud微服务框架，设计和开发了标准化气象数据服务接口。标准化气象数据服务接口遵循气象信息化标准体系，采集和加工各类气象数据后汇入气象数据资源池，统一通过RESTful API发布数据，为全宁波市气象应用系统提供标准化数据对接服务。该接口改变了应用程序直接读取数据库的旧模式，降低了应用系统的开发成本，同时加强了运维部门对各类气象数据访问的监控和管理。文章主要介绍了气象数据服务接口的设计和开发过程，并详细描述了开发过程中涉及的接口规范、业务流程和关键技术。
2018, 46(4):692-698.
摘要:
基于CIMISS，在MUSIC规范下,采用C#语言，结合Surfer插件开发了可以绘制等值线色斑图的可视化接口，可以提高科研和工作效率，且有效补充了MUSIC的可视化功能。可视化接口的实现改进了绘图时应用色标文件的机制，使填充颜色时不需要每次都实时生成.lvl色标文件，而采用直接载入预先构建好的色标文件的方法，提高了绘图速度。提出的网格化采用宽高比例系数确定图形大小的方法，不仅使生成的图形比例协调，而且较好地解决了生成的图形边缘出现锯齿的问题。
基于CIMISS，在MUSIC规范下,采用C#语言，结合Surfer插件开发了可以绘制等值线色斑图的可视化接口，可以提高科研和工作效率，且有效补充了MUSIC的可视化功能。可视化接口的实现改进了绘图时应用色标文件的机制，使填充颜色时不需要每次都实时生成.lvl色标文件，而采用直接载入预先构建好的色标文件的方法，提高了绘图速度。提出的网格化采用宽高比例系数确定图形大小的方法，不仅使生成的图形比例协调，而且较好地解决了生成的图形边缘出现锯齿的问题。
2018, 46(4):699-706.
摘要:
CIMISS实现了国家级气象数据的整合集约，国省首次建立了统一的数据环境,并通过标准统一、功能丰富、调用高效的气象数据统一服务接口MUSIC。本文介绍了Python编程语言特性，及其相对于IDL,Fortran,Matlab等气象行业常用编程语言的优势。阐述了Python在国外气象行业中的应用，以及如何调用CIMISS的客户端SDK，Web Services以及Rest服务接口。气象科研人员通过掌握Python编程语言，能够快速地从CIMISS中获取和处理气象数据，并可以使用Python进行各类气象数据的处理。
CIMISS实现了国家级气象数据的整合集约，国省首次建立了统一的数据环境,并通过标准统一、功能丰富、调用高效的气象数据统一服务接口MUSIC。本文介绍了Python编程语言特性，及其相对于IDL,Fortran,Matlab等气象行业常用编程语言的优势。阐述了Python在国外气象行业中的应用，以及如何调用CIMISS的客户端SDK，Web Services以及Rest服务接口。气象科研人员通过掌握Python编程语言，能够快速地从CIMISS中获取和处理气象数据，并可以使用Python进行各类气象数据的处理。
2018, 46(4):707-717.
摘要:
以生成GRAPES全球集合预报业务系统的控制预报初值为目的，基于GRAPES全球模式，开展了控制预报初值生成方法研究，发展了高分辨率初值动力升尺度方法，并检验了不同方法的可行性。通过对比不同方法产生的初始场形态，证实了仅仅对高分辨率初始场进行二维水平插值存在不足，基于静力学方程对Exner气压变量进行三维插值至关重要。结果表明，动力升尺度方法利用静力平衡关系，对全场的温压场进行调整，使之协调平衡，可以改善二维水平插值方法导致的初始位势高度场和温度场的噪音问题，产生适用于GRAPES全球集合预报业务系统的控制预报初值。
以生成GRAPES全球集合预报业务系统的控制预报初值为目的，基于GRAPES全球模式，开展了控制预报初值生成方法研究，发展了高分辨率初值动力升尺度方法，并检验了不同方法的可行性。通过对比不同方法产生的初始场形态，证实了仅仅对高分辨率初始场进行二维水平插值存在不足，基于静力学方程对Exner气压变量进行三维插值至关重要。结果表明，动力升尺度方法利用静力平衡关系，对全场的温压场进行调整，使之协调平衡，可以改善二维水平插值方法导致的初始位势高度场和温度场的噪音问题，产生适用于GRAPES全球集合预报业务系统的控制预报初值。
2018, 46(4):718-723.
摘要:
对2014—2016年中国国家气象中心T639数值预报、日本细网格数值预报、欧洲中心细网格(ECthin)数值预报以及天津市乡镇指导预报产品中在天津地区降水预报分别进行检验。结果表明:所有模式降水的晴雨预报准确率均随预报时效的延长而下降。降水预报准确率在秋冬春季的预报效果明显好于夏季。ECthin产品在冬季降水的预报中优势更为明显，而指导预报及T639对5月、6月及9月天津地区局地降水多发期的降水更有指示意义。针对2014—2016年天津地区的23个暴雨日按影响系统分型并统计检验结果，暴雨日降水预报晴雨成绩较好有参考价值，而降水分级检验偏差较大。相对于局地性暴雨过程，区域性的暴雨过程数值预报有更为可靠的参考性。
对2014—2016年中国国家气象中心T639数值预报、日本细网格数值预报、欧洲中心细网格(ECthin)数值预报以及天津市乡镇指导预报产品中在天津地区降水预报分别进行检验。结果表明:所有模式降水的晴雨预报准确率均随预报时效的延长而下降。降水预报准确率在秋冬春季的预报效果明显好于夏季。ECthin产品在冬季降水的预报中优势更为明显，而指导预报及T639对5月、6月及9月天津地区局地降水多发期的降水更有指示意义。针对2014—2016年天津地区的23个暴雨日按影响系统分型并统计检验结果，暴雨日降水预报晴雨成绩较好有参考价值，而降水分级检验偏差较大。相对于局地性暴雨过程，区域性的暴雨过程数值预报有更为可靠的参考性。
2018, 46(4):724-728.
摘要:
选取2016年5—12月欧洲ECMWF、日本JMA、T639、德国GERMAN、湖南本地细网格HNGRIB的高分辨率降水预报产品，从预报时效、流域区域、面雨量量级、影响系统和预报偏差五个方面，检验分析了各模式对湖南水库流域面雨量的预报效果。结果表明：各细网格模式对流域面雨量的预报能力随预报时效的增加而下降，但ECMWF和JMA的预报效果相对较好且稳定，T639最差；各模式在非汛期10—12月的流域面雨量预报效果要优于汛期5—9月；随着面雨量量级增大，各模式的预报能力均下降，特别是对30 mm以上的面雨量预报能力非常低；各模式对高空槽降水的预报能力最好，对西南低涡降水的预报能力最差；ECMWF、JMA、HNGRIB在各个时效上存在面雨量预报偏小的情况，而GERMAN、T639随着时效的增加，面雨量预报偏大的情况增多。
选取2016年5—12月欧洲ECMWF、日本JMA、T639、德国GERMAN、湖南本地细网格HNGRIB的高分辨率降水预报产品，从预报时效、流域区域、面雨量量级、影响系统和预报偏差五个方面，检验分析了各模式对湖南水库流域面雨量的预报效果。结果表明：各细网格模式对流域面雨量的预报能力随预报时效的增加而下降，但ECMWF和JMA的预报效果相对较好且稳定，T639最差；各模式在非汛期10—12月的流域面雨量预报效果要优于汛期5—9月；随着面雨量量级增大，各模式的预报能力均下降，特别是对30 mm以上的面雨量预报能力非常低；各模式对高空槽降水的预报能力最好，对西南低涡降水的预报能力最差；ECMWF、JMA、HNGRIB在各个时效上存在面雨量预报偏小的情况，而GERMAN、T639随着时效的增加，面雨量预报偏大的情况增多。
2018, 46(4):729-737.
摘要:
根据溃变原理的非规则结构分析方法，对红河州1980—2015年259场暴雨过程进行了检验分析、合成分析和预测应用，计算分析了超低温及低频重力波指数与暴雨出现的相关性。结果表明：暴雨前12～36 h，（低涡）切变暴雨、孟湾风暴（南支槽）暴雨、副高外围暴雨、西行台风暴雨和辐合区暴雨在探空站的V3θ结构信息图上分析出明显的先兆特征，集中表现为对流层高层出现超低温、3θ曲线的非均匀结构、中低层的充沛水汽条件和整体顺滚流；超低温越强，未来12～48 h降雨也会增大，但是超低温现象出现频率较大，需配合其他条件判断暴雨的出现；低频重力波稳定指数与未来24 h降雨存在显著负相关，即低频重力波稳定指数越小，降雨量越大，前24 h的低频重力波稳定指数值对暴雨指示意义最强，当低频重力波稳定指数值为-02～-04时发生暴雨的频率最高。
根据溃变原理的非规则结构分析方法，对红河州1980—2015年259场暴雨过程进行了检验分析、合成分析和预测应用，计算分析了超低温及低频重力波指数与暴雨出现的相关性。结果表明：暴雨前12～36 h，（低涡）切变暴雨、孟湾风暴（南支槽）暴雨、副高外围暴雨、西行台风暴雨和辐合区暴雨在探空站的V3θ结构信息图上分析出明显的先兆特征，集中表现为对流层高层出现超低温、3θ曲线的非均匀结构、中低层的充沛水汽条件和整体顺滚流；超低温越强，未来12～48 h降雨也会增大，但是超低温现象出现频率较大，需配合其他条件判断暴雨的出现；低频重力波稳定指数与未来24 h降雨存在显著负相关，即低频重力波稳定指数越小，降雨量越大，前24 h的低频重力波稳定指数值对暴雨指示意义最强，当低频重力波稳定指数值为-02～-04时发生暴雨的频率最高。
2018, 46(4):738-743.
摘要:
利用逐日气象水文资料，针对贺江流域进行HBV水文模型率定与验证，获得降水〖CD*2〗流量关系，结合广西贺州市信都水文站的水位〖CD*2〗流量关系，推算得到3个洪水风险预警级别对应的临界雨量，并通过2次历史洪水过程，检验该临界雨量在暴雨洪涝灾害风险预警中的应用效果。结果表明：①由HBV水文模型确定的贺江流域3个不同洪水风险等级下24 h、48 h的致灾临界雨量，预警效果较好；②HBV模型能很好地反映降水对贺江水文过程的影响，可为贺江流域暴雨洪涝灾害防御工作提供决策参考。
利用逐日气象水文资料，针对贺江流域进行HBV水文模型率定与验证，获得降水〖CD*2〗流量关系，结合广西贺州市信都水文站的水位〖CD*2〗流量关系，推算得到3个洪水风险预警级别对应的临界雨量，并通过2次历史洪水过程，检验该临界雨量在暴雨洪涝灾害风险预警中的应用效果。结果表明：①由HBV水文模型确定的贺江流域3个不同洪水风险等级下24 h、48 h的致灾临界雨量，预警效果较好；②HBV模型能很好地反映降水对贺江水文过程的影响，可为贺江流域暴雨洪涝灾害防御工作提供决策参考。
2018, 46(4):744-752.
摘要:
利用吉林省45个气象站1970-2014年逐日的最高、最低气温资料，分析吉林省最高、最低气温不对称变化在年、季尺度上的时空演变特征。采用经验模态分解法（EMD）分解年、季最高、最低气温序列，分析变化趋势。结果表明：近45年年平均最高、最低气温均呈增加趋势，且最低气温增幅是最高气温的两倍。四季的最高、最低气温变化形式与年变化一致；不同地区之间最高气温的增幅差异不大，最低气温增幅存在一定区别，东部最低气温增幅小于中、西部。相对稳定的增温区出现在西部和中部，不同季节的增温幅度不同，春、夏要强于秋、冬。经验模态分解(EMD)结果显示吉林省年平均最高、最低气温均为增加趋势，而春、冬季中最高气温趋势分量的倾向率与原始序列不同，为负值。夏、秋季中最高气温及四季中最低气温趋势分量序列与原始数据序列的倾向率一致，均为正值但大小存在差异。
利用吉林省45个气象站1970-2014年逐日的最高、最低气温资料，分析吉林省最高、最低气温不对称变化在年、季尺度上的时空演变特征。采用经验模态分解法（EMD）分解年、季最高、最低气温序列，分析变化趋势。结果表明：近45年年平均最高、最低气温均呈增加趋势，且最低气温增幅是最高气温的两倍。四季的最高、最低气温变化形式与年变化一致；不同地区之间最高气温的增幅差异不大，最低气温增幅存在一定区别，东部最低气温增幅小于中、西部。相对稳定的增温区出现在西部和中部，不同季节的增温幅度不同，春、夏要强于秋、冬。经验模态分解(EMD)结果显示吉林省年平均最高、最低气温均为增加趋势，而春、冬季中最高气温趋势分量的倾向率与原始序列不同，为负值。夏、秋季中最高气温及四季中最低气温趋势分量序列与原始数据序列的倾向率一致，均为正值但大小存在差异。
2018, 46(4):753-759.
摘要:
基于1960—2013年106个地面气象站观测数据，对江淮地区雨、雪、雨夹雪及冻雨4种相态降水日数气候特征、月际分布、年际变化、长期趋势以及各相态降水日数与纬度、海拔高度之间关系等方面进行探讨，结果表明：江淮地区全年降雨日数为各相态降水日数之最多，空间分布上呈南多北少的分布特点，雪日数空间分布与雨日数相反，为北多南少；雨夹雪和冻雨日数主要表现为纬向差异，东部沿海少于西部内陆；在近54a中，各相态降水日数区域平均值均呈减少趋势，其中雨、雪、雨夹雪减少趋势显著；从各站点降水日数变化趋势的空间分布看，虽然各相态降水日数普遍以减少趋势为主，但冻雨显著减少的站点最少；除降雨主要出现在3—8月，其他相态的降水出现较多的时段为11月至翌年3月；4种相态降水日数中，降雪和冻雨日数与海拔高度关系最为密切，呈显著正相关，其次为雨夹雪。
基于1960—2013年106个地面气象站观测数据，对江淮地区雨、雪、雨夹雪及冻雨4种相态降水日数气候特征、月际分布、年际变化、长期趋势以及各相态降水日数与纬度、海拔高度之间关系等方面进行探讨，结果表明：江淮地区全年降雨日数为各相态降水日数之最多，空间分布上呈南多北少的分布特点，雪日数空间分布与雨日数相反，为北多南少；雨夹雪和冻雨日数主要表现为纬向差异，东部沿海少于西部内陆；在近54a中，各相态降水日数区域平均值均呈减少趋势，其中雨、雪、雨夹雪减少趋势显著；从各站点降水日数变化趋势的空间分布看，虽然各相态降水日数普遍以减少趋势为主，但冻雨显著减少的站点最少；除降雨主要出现在3—8月，其他相态的降水出现较多的时段为11月至翌年3月；4种相态降水日数中，降雪和冻雨日数与海拔高度关系最为密切，呈显著正相关，其次为雨夹雪。
2018, 46(4):760-767.
摘要:
2015年11月27日至12月1日，北京地区出现了一次十分严重的雾、霾天气过程。综合分析此次雾、霾天气过程的天气形势、加密自动站、探空、风廓线雷达以及连续观测的PM25资料，结果表明:本次雾、霾过程，能见度的恶化与天气形势、PM25持续性波动增长、相对湿度增加、逆温出现频率高、近地层风速小及近地面偏南风输送有密切关系：①此次雾、霾过程期间，华北地区较长时间被地面高压后部的弱气压场和低压辐合区控制，地面风速和近地层风速较小，北京大部分地区处于弱的偏南风或偏东风控制中，很不利于污染物的水平扩散；②地面增湿趋势明显，低层偏南和偏东气流将水汽和上游污染物向北京地区输送，加之29日气温明显回升，导致地面积雪融化，近地面相对湿度增加，有时接近饱和；③边界层逆温一直存在，很不利于污染物的垂直扩散。
2015年11月27日至12月1日，北京地区出现了一次十分严重的雾、霾天气过程。综合分析此次雾、霾天气过程的天气形势、加密自动站、探空、风廓线雷达以及连续观测的PM25资料，结果表明:本次雾、霾过程，能见度的恶化与天气形势、PM25持续性波动增长、相对湿度增加、逆温出现频率高、近地层风速小及近地面偏南风输送有密切关系：①此次雾、霾过程期间，华北地区较长时间被地面高压后部的弱气压场和低压辐合区控制，地面风速和近地层风速较小，北京大部分地区处于弱的偏南风或偏东风控制中，很不利于污染物的水平扩散；②地面增湿趋势明显，低层偏南和偏东气流将水汽和上游污染物向北京地区输送，加之29日气温明显回升，导致地面积雪融化，近地面相对湿度增加，有时接近饱和；③边界层逆温一直存在，很不利于污染物的垂直扩散。
2018, 46(4):768-772.
摘要:
激光雨滴谱仪是天津人影部门近年新引入的探测设备，它对降水过程的即时监测具有重要意义。本文基于LPMTHIES激光雨滴谱仪探测资料，对天津地区2015年7月19日的对流性降水过程进行了分析。研究显示：雨滴谱仪和翻斗雨量计所获取的逐时降水其变化趋势存在一致性，但雨滴谱仪获得的累积雨量要偏大；降水过程的时空差异性大，不同测站雨强差异明显，4站降水粒子平均直径介于040~064 mm，且20 mm以下的降水粒子占到了粒子总数的95％以上；降水时段的雨强与雷达反射率的起伏变化十分明显，雨滴数浓度基本上处于103量级；蓟县站3个时次的瞬时谱均呈现单峰型分布，且峰值位于05 mm附近。
激光雨滴谱仪是天津人影部门近年新引入的探测设备，它对降水过程的即时监测具有重要意义。本文基于LPMTHIES激光雨滴谱仪探测资料，对天津地区2015年7月19日的对流性降水过程进行了分析。研究显示：雨滴谱仪和翻斗雨量计所获取的逐时降水其变化趋势存在一致性，但雨滴谱仪获得的累积雨量要偏大；降水过程的时空差异性大，不同测站雨强差异明显，4站降水粒子平均直径介于040~064 mm，且20 mm以下的降水粒子占到了粒子总数的95％以上；降水时段的雨强与雷达反射率的起伏变化十分明显，雨滴数浓度基本上处于103量级；蓟县站3个时次的瞬时谱均呈现单峰型分布，且峰值位于05 mm附近。
2018, 46(4):773-784.
摘要:
为了更好地开展道路交通低温灾害的预警，减轻道路结冰给车辆行驶造成的危害，本文利用2012—2016年江苏省高速公路网AWMS系统交通气象观测数据，在对路面低温发生规律进行分析的基础上，结合多元线性回归、朴素贝叶斯以及支持向量机3种统计预报方法，开展了路面低温预警的统计建模与预报试验。结果表明：①江苏全省高速公路网路面温度出现0 ℃以下、-2 ℃以下、-5 ℃以下的低温频率均呈“北高南低”分布。②全省高速公路网路面温度出现0 ℃以下的低温时次大多在15：00到次日06：00之间。③在对京沪高速M9308站的单站建模与预报试验中发现，路面低温预报因子组合中以13：00气温、13：00—18：00气温变温、13：00路面温度、13：00—18：00路面变温、13：00路基温度、13：00—18：00路基变温、18：00相对湿度和18：00风速〖WTBX〗U〖WTBZ〗分量为自变量组合的预报方程效果最好，3种方法中以朴素贝叶斯模型的预报准确率最高；④就全省高速公路网而言，3种统计预报模型的路面低温预报准确率均超过75%，通过对全路网路面低温预报的试验结果对比发现，多元线性回归方法对江苏省北部路网的预报效果最好，预报准确率大多在85%以上；而支持向量机模型对江苏省南部路网的预报效果最好，大部分站点的低温预报准确率达95%以上。
为了更好地开展道路交通低温灾害的预警，减轻道路结冰给车辆行驶造成的危害，本文利用2012—2016年江苏省高速公路网AWMS系统交通气象观测数据，在对路面低温发生规律进行分析的基础上，结合多元线性回归、朴素贝叶斯以及支持向量机3种统计预报方法，开展了路面低温预警的统计建模与预报试验。结果表明：①江苏全省高速公路网路面温度出现0 ℃以下、-2 ℃以下、-5 ℃以下的低温频率均呈“北高南低”分布。②全省高速公路网路面温度出现0 ℃以下的低温时次大多在15：00到次日06：00之间。③在对京沪高速M9308站的单站建模与预报试验中发现，路面低温预报因子组合中以13：00气温、13：00—18：00气温变温、13：00路面温度、13：00—18：00路面变温、13：00路基温度、13：00—18：00路基变温、18：00相对湿度和18：00风速〖WTBX〗U〖WTBZ〗分量为自变量组合的预报方程效果最好，3种方法中以朴素贝叶斯模型的预报准确率最高；④就全省高速公路网而言，3种统计预报模型的路面低温预报准确率均超过75%，通过对全路网路面低温预报的试验结果对比发现，多元线性回归方法对江苏省北部路网的预报效果最好，预报准确率大多在85%以上；而支持向量机模型对江苏省南部路网的预报效果最好，大部分站点的低温预报准确率达95%以上。
23 安徽省雷电易发区域划分
2018, 46(4):785-791.
摘要:
采用安徽省2010—2016年ADTD二维闪电定位数据，经质量控制后，利用自然断点法对安徽省雷电易发区域进行了划分，结果表明：①安徽省雷电高易发区主要分布在池州市、铜陵市、芜湖市、宣城市中东部地区、滁州市东部、六安市东部、安庆市西部和黄山市部分地区；中等易发区主要分布在淮河以南的滁州市、马鞍山市、安庆市大部分地区、六安市大部分地区、合肥市西部和南部、宣城市西部和南部地区；一般易发区主要分布在沿淮和淮河以北地区的宿州市、淮北市、亳州市、阜阳市、淮南市、蚌埠市大部分地区以及合肥市中东部地区；②利用百分位数法将雷电流强度分为1、2、3级，各等级雷电易发区域分布总体一致，大致为“南高北低”特征，但部分地区差异较大。其中1级、2级分布特征相对较为接近；③地形因素对雷电活动具有较大的影响，大别山区，皖南山区和皖东丘陵地区较之淮北平原地区的雷电易发等级更高。在淮河以南地区，雷电密度和河网密度分布存在较好的正相关，河网越密集，对应的雷电易发等级越高。但在淮河以北地区，雷电密度和河网以及土壤电导率的分布没有明显关联。
采用安徽省2010—2016年ADTD二维闪电定位数据，经质量控制后，利用自然断点法对安徽省雷电易发区域进行了划分，结果表明：①安徽省雷电高易发区主要分布在池州市、铜陵市、芜湖市、宣城市中东部地区、滁州市东部、六安市东部、安庆市西部和黄山市部分地区；中等易发区主要分布在淮河以南的滁州市、马鞍山市、安庆市大部分地区、六安市大部分地区、合肥市西部和南部、宣城市西部和南部地区；一般易发区主要分布在沿淮和淮河以北地区的宿州市、淮北市、亳州市、阜阳市、淮南市、蚌埠市大部分地区以及合肥市中东部地区；②利用百分位数法将雷电流强度分为1、2、3级，各等级雷电易发区域分布总体一致，大致为“南高北低”特征，但部分地区差异较大。其中1级、2级分布特征相对较为接近；③地形因素对雷电活动具有较大的影响，大别山区，皖南山区和皖东丘陵地区较之淮北平原地区的雷电易发等级更高。在淮河以南地区，雷电密度和河网密度分布存在较好的正相关，河网越密集，对应的雷电易发等级越高。但在淮河以北地区，雷电密度和河网以及土壤电导率的分布没有明显关联。
24 限压型SPD安全性试验
2018, 46(4):792-798.
摘要:
氧化锌压敏电阻（MOV）和热脱离保护装置是限压型电涌保护器（SPD）的核心部件，直接决定SPD的安全性能。深入分析这2个部件的失效模式，总结出部件设计需要考虑的参数因子十分必要。本文通过试验研究了MOV在最大持续工作电压Uc下工作温度升高、冲击电流过大及暂态过电压3种情况下的故障模式，并在MOV故障模式下对热脱离保护装置进行性能试验，得出提高限压型SPD安全性的措施：①选择匹配的MOV（包括通流能力和残压、高温稳定性、过大冲击电流下工频耐受能力、暂态过电压耐受能力）；②设计可靠的热脱离保护装置（包括材料属性、取热点位置、脱扣距离、脱扣力及其焊接工艺、增加内置式过电流保护装置等）。
氧化锌压敏电阻（MOV）和热脱离保护装置是限压型电涌保护器（SPD）的核心部件，直接决定SPD的安全性能。深入分析这2个部件的失效模式，总结出部件设计需要考虑的参数因子十分必要。本文通过试验研究了MOV在最大持续工作电压Uc下工作温度升高、冲击电流过大及暂态过电压3种情况下的故障模式，并在MOV故障模式下对热脱离保护装置进行性能试验，得出提高限压型SPD安全性的措施：①选择匹配的MOV（包括通流能力和残压、高温稳定性、过大冲击电流下工频耐受能力、暂态过电压耐受能力）；②设计可靠的热脱离保护装置（包括材料属性、取热点位置、脱扣距离、脱扣力及其焊接工艺、增加内置式过电流保护装置等）。
2018, 46(4):799-808.
摘要:
利用常规气象资料和机载温度探测资料（OAT），对2015—2016年冬季四川盆地7次低空飞行（3000 m以下）飞机积冰的个例进行了诊断分析。结果表明：冬季在四川盆地内3000 m以下飞行，导致飞机积冰的环流形势包括冷锋型、低槽型、西南气流型以及弱脊型，其中前三种形势更有利于中度积冰的产生。飞机积冰均发生在穿过温度小于0 ℃的云中，出现中度积冰的温度范围在-4～-2 ℃，轻度积冰温度范围在-1～0 ℃，在这一温度范围内，相对湿度越大越有利于积冰的产生，其中产生中度积冰时相对湿度均在90%以上。在有利的环流形势以及一定的温度和相对湿度条件下，垂直上升气流速度在-10～-005 Pa〖DK〗·s-1之间更有利于中度积冰的产生，-005～0 Pa〖DK〗·s-1之间更有利于轻度积冰的产生。
利用常规气象资料和机载温度探测资料（OAT），对2015—2016年冬季四川盆地7次低空飞行（3000 m以下）飞机积冰的个例进行了诊断分析。结果表明：冬季在四川盆地内3000 m以下飞行，导致飞机积冰的环流形势包括冷锋型、低槽型、西南气流型以及弱脊型，其中前三种形势更有利于中度积冰的产生。飞机积冰均发生在穿过温度小于0 ℃的云中，出现中度积冰的温度范围在-4～-2 ℃，轻度积冰温度范围在-1～0 ℃，在这一温度范围内，相对湿度越大越有利于积冰的产生，其中产生中度积冰时相对湿度均在90%以上。在有利的环流形势以及一定的温度和相对湿度条件下，垂直上升气流速度在-10～-005 Pa〖DK〗·s-1之间更有利于中度积冰的产生，-005～0 Pa〖DK〗·s-1之间更有利于轻度积冰的产生。
2018, 46(4):809-813.
摘要:
本文采用地面太阳光度计实测数据对MODIS C6 AOD（气溶胶光学厚度）产品进行精度检验，结果表明：该产品与地面太阳光度计实测数据的相关系数为085，标准偏差为028，平均相对偏差为027，数据精度满足需求。利用该产品分析了广东省气溶胶光学厚度的时空分布特征，得出以下规律：①空间分布：珠三角>粤东>粤西>粤北，其中，珠江三角洲西部的佛山市、东莞市、中山市是全省AOD的高值区；②季节变化：春季为AOD高值期，夏季、秋季次之，冬季最低；③年际变化：2003—2016年，广东省年均AOD呈现波动式下降趋势， 2012年为高值年份，年均AOD值为0611，2007年为次高值年份，年均AOD值为0603,2016年为低值年份，年均AOD值为0382，2015年为次低值年份，年均AOD值为0440。
本文采用地面太阳光度计实测数据对MODIS C6 AOD（气溶胶光学厚度）产品进行精度检验，结果表明：该产品与地面太阳光度计实测数据的相关系数为085，标准偏差为028，平均相对偏差为027，数据精度满足需求。利用该产品分析了广东省气溶胶光学厚度的时空分布特征，得出以下规律：①空间分布：珠三角>粤东>粤西>粤北，其中，珠江三角洲西部的佛山市、东莞市、中山市是全省AOD的高值区；②季节变化：春季为AOD高值期，夏季、秋季次之，冬季最低；③年际变化：2003—2016年，广东省年均AOD呈现波动式下降趋势， 2012年为高值年份，年均AOD值为0611，2007年为次高值年份，年均AOD值为0603,2016年为低值年份，年均AOD值为0382，2015年为次低值年份，年均AOD值为0440。
2018, 46(4):814-821.
摘要:
利用2011—2015年5—9月华中4省河南、湖北、湖南、江西逐日日用电量、日峰负荷、日谷负荷与同期气象数据，探讨炎热天气过程对电力负荷的影响特征，并分别对4省建立基于积温热累积效应的电力负荷预测模型。结果表明：持续3 d以上的炎热天气过程对电力负荷增长影响显著，其中湖北的电力负荷增量最大；当气温大于等于积温热累积效应的气温临界值时，对电力负荷增长有显著影响，其中湖南的日平均气温、日最高气温、日最低气温的初始敏感值分别为31 ℃、36 ℃、27 ℃，强敏感值分别为32 ℃、39 ℃、29 ℃；建立基于积温热累积效应的电力气象负荷多元回归预测模型，经2016年5—9月应用检验，华中4省的平均相对误差均控制在5%以内，根据具体天气情况进行适当订正，对国家电网公司华中分部电力调度具有参考价值。
利用2011—2015年5—9月华中4省河南、湖北、湖南、江西逐日日用电量、日峰负荷、日谷负荷与同期气象数据，探讨炎热天气过程对电力负荷的影响特征，并分别对4省建立基于积温热累积效应的电力负荷预测模型。结果表明：持续3 d以上的炎热天气过程对电力负荷增长影响显著，其中湖北的电力负荷增量最大；当气温大于等于积温热累积效应的气温临界值时，对电力负荷增长有显著影响，其中湖南的日平均气温、日最高气温、日最低气温的初始敏感值分别为31 ℃、36 ℃、27 ℃，强敏感值分别为32 ℃、39 ℃、29 ℃；建立基于积温热累积效应的电力气象负荷多元回归预测模型，经2016年5—9月应用检验，华中4省的平均相对误差均控制在5%以内，根据具体天气情况进行适当订正，对国家电网公司华中分部电力调度具有参考价值。
2018, 46(4):822-828.
摘要:
针对中国高速公路交通气象灾害风险预警业务需求，以基于影响的预报预警服务技术为指导，综合考虑高速公路致灾因子危险性、孕灾环境暴露度、承灾体脆弱性和防灾减灾能力因子，构建交通气象灾害风险预警模型。在此基础上，采用C/S体系架构，综合运用多源数据接入与可视化、基于GIS技术的产品自动加工制作方法等技术，研发高速公路交通气象灾害风险预警业务系统。系统具备气象实况监测告警、灾害预警分析、产品自动加工制作、人机交互订正、服务产品交互制作、数据接入与综合显示、地图管理与操作等功能。系统在交通气象服务业务使用过程中，突显出较好的业务应用能力与发展前景。
针对中国高速公路交通气象灾害风险预警业务需求，以基于影响的预报预警服务技术为指导，综合考虑高速公路致灾因子危险性、孕灾环境暴露度、承灾体脆弱性和防灾减灾能力因子，构建交通气象灾害风险预警模型。在此基础上，采用C/S体系架构，综合运用多源数据接入与可视化、基于GIS技术的产品自动加工制作方法等技术，研发高速公路交通气象灾害风险预警业务系统。系统具备气象实况监测告警、灾害预警分析、产品自动加工制作、人机交互订正、服务产品交互制作、数据接入与综合显示、地图管理与操作等功能。系统在交通气象服务业务使用过程中，突显出较好的业务应用能力与发展前景。
2018, 46(4):829-834.
摘要:
随着我国航天应用水平的迅速发展，卫星地面应用系统日益增多，卫星地面站应用系统高可靠性和高时效性的要求，给卫星地面站运行维护人员带来了很大的压力和挑战。为有效降低卫星地面站的维护成本，减轻值班维护人员工作负担，设计了一种基于OSGi的卫星地面站故障通用报警系统，可根据用户需求迅速完成系统开发，具有模块化、可插拔的特点，通过自动化的故障监控报警技术和多样性的报警方式辅助业务运行，为卫星地面站业务稳定、可靠运行提供保障。通过实际应用验证了故障通用报警系统具有较好的的理论意义和实用价值，提高卫星地面站业务运行的可靠性。
随着我国航天应用水平的迅速发展，卫星地面应用系统日益增多，卫星地面站应用系统高可靠性和高时效性的要求，给卫星地面站运行维护人员带来了很大的压力和挑战。为有效降低卫星地面站的维护成本，减轻值班维护人员工作负担，设计了一种基于OSGi的卫星地面站故障通用报警系统，可根据用户需求迅速完成系统开发，具有模块化、可插拔的特点，通过自动化的故障监控报警技术和多样性的报警方式辅助业务运行，为卫星地面站业务稳定、可靠运行提供保障。通过实际应用验证了故障通用报警系统具有较好的的理论意义和实用价值，提高卫星地面站业务运行的可靠性。
2018, 46(4):835-839.
摘要:
新一代天气雷达本身可实现无人值守运行，具有远程软件重启的功能，但雷达各类开关机环节却需要人工现场手动操作。该文详细论述了CINRAD/SA雷达远程网络智能控制系统的设计原理和实现技术，基于远程网络智能控制器，通过继电器模组开关来控制交流接触器，再结合监控软件和监控视频，实现雷达硬件开关机的远程网络智能控制。该系统无需现场干预，可以远程重启设备硬件开关，利用触发指定命令方式，实现了单一开关按键的远程控制功能，并按照逻辑顺序，通过延时处理，开发了智能化的一键开机和关机功能，有效降低了基层台站的维护经费，提高了机务人员工作效益，保障了新一代天气雷达观测数据的连续性和可用性，提高了台站分离、高山站、运行环境艰苦台站的雷达可靠运行。
新一代天气雷达本身可实现无人值守运行，具有远程软件重启的功能，但雷达各类开关机环节却需要人工现场手动操作。该文详细论述了CINRAD/SA雷达远程网络智能控制系统的设计原理和实现技术，基于远程网络智能控制器，通过继电器模组开关来控制交流接触器，再结合监控软件和监控视频，实现雷达硬件开关机的远程网络智能控制。该系统无需现场干预，可以远程重启设备硬件开关，利用触发指定命令方式，实现了单一开关按键的远程控制功能，并按照逻辑顺序，通过延时处理，开发了智能化的一键开机和关机功能，有效降低了基层台站的维护经费，提高了机务人员工作效益，保障了新一代天气雷达观测数据的连续性和可用性，提高了台站分离、高山站、运行环境艰苦台站的雷达可靠运行。
2018, 46(4):840-844.
摘要:
本文设计了一种专门用于区域站雨量检测的便携式自动气象站雨量校准装置，结构小巧、便于携带。考虑材料的热膨胀系数、化学稳定性、成本及易加工性，设计试验分析验证选用金属铜制作用于检测过程中控制雨强大小的雨强控制螺钉的合理性。通过对螺钉在高低温下工作的性能进行试验，验证金属铜制作的螺钉能很好地满足实际检测要求。自主开发的数据处理软件系统采用C/S架构分层设计，功能强大，可自动记录、处理、生成图表报告，并可根据实时的图谱分析判断当前的检测状况。
本文设计了一种专门用于区域站雨量检测的便携式自动气象站雨量校准装置，结构小巧、便于携带。考虑材料的热膨胀系数、化学稳定性、成本及易加工性，设计试验分析验证选用金属铜制作用于检测过程中控制雨强大小的雨强控制螺钉的合理性。通过对螺钉在高低温下工作的性能进行试验，验证金属铜制作的螺钉能很好地满足实际检测要求。自主开发的数据处理软件系统采用C/S架构分层设计，功能强大，可自动记录、处理、生成图表报告，并可根据实时的图谱分析判断当前的检测状况。
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