2019, 47(2):191-200.
摘要:2014—2017年四川地区开展了大范围云系观测科学试验。观测对象以盆地层状云系和积层混合云系为主,积状云(对流云)为辅。本文围绕试验目标、区域、观测要素、观测布局设计、观测方案设计、设备技术参数和典型个例等7个方面进行介绍,根据不同类型云系和降水变化特征,设计有针对性的观测方案,获得了不同类型云系和降水的多尺度连续性观测数据,为四川地区开展云和降水关系研究提供详实的综合型外场观测数据。层状降水云典型个例云高可达8 km,云强核心部位的云雷达反射率可达28 dBz,径向速度可达-6 m〖DK〗·s-1,在0 ℃附近,反射率和退偏振因子LDR上有一条明显的亮带,表现为极大值,液态水主要集中于4.5 km以下,随着雨强增大,液水含量增加,降水滴谱分布较窄,随着雨强减小,雨滴谱和速度谱变窄,但小粒径数浓度增加,说明对层状云雨强起主导作用的是雨滴直径,而不是数浓度;无降水层状云典型个例云层厚度为3.2 km,云顶约为4 km,云雷达反射率不超过0 dBz,径向速度不超过5 m〖DK〗·s-1,层状云内整层水汽含量和液水含量较为稳定,云中主要为液态粒子且粒径偏小、小粒径数浓度较高。
2019, 47(2):201-206.
摘要:为了改善系统相位噪声及地物杂波抑制能力,对国内部分CINRAD/SA天气雷达实施了Burst技术改造,以减少和消除发射信号相位抖动的影响。为了检验CINRAD/SA天气雷达在Burst技术改造后相位噪声及地物杂波抑制能力的改善效果,采用理论分析、性能测试和回波数据分析等方法对性能进行了测试。检验结果表明,Burst技术改造后CINRAD/SA天气雷达系统的相位噪声降低约0.05°,地物杂波抑制能力提高到55 dB以上,相位噪声及地物杂波抑制能力改善较明显,可作为其他型号天气雷达技术改造的良好借鉴。
2019, 47(2):207-213.
摘要:广州CINRAD/SA雷达完成双偏振升级改造后,本文评估分析了其探测灵敏度、地物抑制能力以及差分反射率ZDR,差分相移〖WTBX〗Φ〖WTBZ〗DP、差分相移率KDP及相关系数的数据质量,结果表明:双偏振升级后雷达灵敏度与升级前基本一致,地物杂波抑制效果有明显改善;ZDR系统偏差变化稳定,随Z的增长趋势与经验值一致,测量误差不超过02 dB;〖WTBX〗Φ〖WTBZ〗DP的初始相位具有较好的稳定性,KDP对强降水敏感,与强降水有很好的对应关系;相关系数能够很好地区分气象和非气象回波。
2019, 47(2):214-221.
摘要:利用2016年上海沿岸海域19个站点的风场资料,进行了风场质量控制,包括完整性检查、内部一致性检查、持续性检查和高度订正。同时挑选10个站点作为实况对2016年风场模式预报进行检验,包括风速预报误差、风速预报准确率和风向预报检验,对比了风场观测资料质量控制前后的检验结果,最后对两次大风过程进行了检验。结果表明:预报检验结果均随着预报时效的增加而变差;整体误差秋季和冬季较小,6月和7月误差较大;分级检验0~5级风速准确率在0.9~1之间,预报值比实况偏大,6级以上风速预报准确率逐渐降低,且预报值比实况偏小;风向检验呈现明显的季节性,冬季12月、1月误差小,准确率最高,夏季6月误差最大,准确率最低;质量控制后检验结果都得到正面提升;两次大风过程预报准确率均在70%以上。
2019, 47(2):222-228.
摘要:主导能见度是航空活动能否正常进行的重要标准之一。伴随我国通用机场建设,主导能见度的自动观测具有重要的实际意义。本文使用中值法、图形比例法和均值法3种方法,利用机场现有多套能见度传感器进行主导能见度自动观测,并使用3种方法研究分析了天津、大连、海拉尔、成都和重庆5个机场2014年12月10日起连续100天的07:00和19:00 2个时间点的多能见度传感器测量值。结果表明:相比于中值法和图形比例法,均值法具有更小的观测偏差;观测原理和方法、能见度传感器数量、地区气候差异和观测位置差异是影响主导能见度自动观测数据质量的主要影响因素。
2019, 47(2):229-236.
摘要:针对气象站网信息流转路径的优化开展研究,在分析现有站网信息两条流转路径对站网准确性和一致性影响的基础上,提出站网信息流转路径优化方案,包括基于两级审核机制的站网信息业务管理路径优化、基于实时检测-反馈机制的站网信息上行气象资料传输路径优化和站网信息版本控制优化。通过管理手段与业务平台相结合的方式将该优化方案在省级气象业务中予以实施,数据分析表明:该优化方案对于提高站网信息质量具有明显的成效,有助于实现气象站网信息的规范化管理和应用。
2019, 47(2):237-243.
摘要:针对CIMISS数据存储管理系统在业务运行中出现的性能瓶颈问题,在分析该系统流程的基础上,根据性能瓶颈出现的不同环节开展相应的优化工作,针对数据存储性能问题,分析了传统Share Disk和最新Share Nothing架构的差异,设计了分布式数据库的部署方案和嵌入CIMISS技术方案。针对业务调度进程的性能瓶颈,优化了相应的调度记录项。数据分析表明,上述优化措施实施后,数据存储管理系统的服务性能和运行稳定性提升明显,数据服务接口皆有数倍的性能提升,非结构化数据平均入库及时率高于98%,为各类气象业务应用提供了稳定可靠的数据环境支撑。
2019, 47(2):244-254.
摘要:基于青藏高原东北部68个国家气象站资料,统计了1961—2015年各站和全区月、季、年强冷空气的次数资料,利用气候诊断方法分析了强冷空气的变化特征及其影响,结果表明:在空间尺度上,1961—2015年强冷空气次数全年20站、春季11站、夏季17站、秋季12站、冬季8站,呈显著的减少趋势。在时间尺度上,1961—2015年以来,青藏高原东北部年平均强冷空气次数每10年减少0.401次,呈显著的减少趋势;该区域夏季和秋季平均强冷空气次数每10年分别减少0.094、0.119次,也呈显著的减少趋势,春季和冬季每10年分别减少0.087、0.076次,减少的趋势不显著。在时段尺度上,青藏高原东北部年平均强冷空气次数1983—2014年呈显著减少趋势,而1962—1982年仅存在减少的趋势。1961—2015年青藏高原东北部年平均强冷空气次数减少是由年平均最低气温显著升高和年大风日数显著减少而导致的。
2019, 47(2):255-261.
摘要:利用澳大利亚气象局MJO(MaddenJulian Oscillation)指数(1979—2015年)资料、NCEP/NCAR全球再分析格点资料和中国气象局上海台风研究所台风资料,分析了MJO不同位相、强度与7—10月影响海南岛的热带气旋活动的关系。结果表明:7—10月影响海南岛的热带气旋活跃期和沉寂期与MJO的位相和强度有关,但7—8月和9—10月的热带气旋活跃期和沉寂期对应的MJO位相和强度有所不同。在7、8月,当MJO处于强的第3、6位相或弱的第4位相时有利于热带气旋影响海南岛,当MJO处于强的第1、2、8位相时则不利于热带气旋影响海南岛。在9、10月,当MJO处于7位相时有利于热带气旋影响海南岛,当MJO处于1位相时则不利于热带气旋影响海南岛。无论是7、8月还是9、10月,有利于热带气旋偏多和偏少的MJO位相对应的环流形势基本相反。
2019, 47(2):262-268.
摘要:对1981—2017年NCEP/NCAR逐日再分析资料采用客观方法识别南支槽活动,并结合四川地区156个国家观测站的逐日降水资料,统计分析了南支槽的时空分布特征及其对四川地区降水的影响。结果表明:①南支槽平均每年出现47.9次,月分布呈双峰型,1月和5月出现频次最高;②出现最多的区域为孟加拉湾以北、青藏高原南侧的90°E附近,22°~24°N地区;③11月至次年1月为南支槽的增强期,南支槽强度大致上随着经度的增加而减小,但在86°E和96°E附近为增强区;④南支槽活动同期,约73.97%的对应时段四川地区有降水过程,降水频率大值区主要位于盆地西南部和南部;⑤南支槽位置偏西时四川地区更容易出现降水过程,但呈现出较强降水过程对应的南支槽强度较弱的现象。
2019, 47(2):269-275.
摘要:利用青海省黄南地区近54 a (1960—2013年)蒸发量、气温、降水量、日照时数、水汽压等资料,应用地理信息系统、数理统计、线性回归和MannKendall检验等方法分析了黄南地区蒸发量的空间及时间变化趋势,并对黄南地区蒸发量变化特征及其影响因子进行了诊断研究。结果表明:黄南地区年平均蒸发量呈明显的下降趋势,20世纪60—70年代为蒸发量偏多阶段,80年代及后为偏少阶段;黄南地区蒸发量最大的季节是春季和夏季,各季蒸发量均呈减少趋势;黄南地区年蒸发量在1973年发生了由多到少的突变,春、夏、秋、冬季分别发在1973、1975、1976和1974年;分析影响蒸发量的相关因子,蒸发量与日照时数呈显著的正相关关系,与水汽压和降水量呈显著的负相关关系,日照时数的减小是蒸发量减少的主要影响因子。
2019, 47(2):276-281.
摘要:根据GABLS(Global Energy and Water Cycle Experiment Atmospheric Boundary Layer Study)的第2个个例在GRAPES(Global and Regional Assimilation and PrEdiction System)单柱模式中构造了一个试验,用于检验规定的下垫面温度强迫条件下边界层过程的昼夜循环模拟能力。然后,将模拟结果与观测和大涡模拟结果进行了比较。结果表明,在规定的下垫面温度强迫下,GRAPES模拟的2 m温度基本合理。然而,对于稳定条件(夜间),GRAPES模拟的向下的感热通量比观测的大,过估10 m风速和摩擦速度,过估稳定边界层高度;对于不稳定条件(白天),GRAPES模拟的向上的感热通量比观测的小,低估不稳定边界层高度,低层位温偏冷。随后的敏感试验表明,减小边界层方案中的动量和热量的背景扩散值后,GRAPES模拟的稳定条件下的10 m风速和摩擦速度,以及对流边界层的风和温度的廓线更接近大涡模拟。
2019, 47(2):282-288.
摘要:利用2008—2016年舟山4个海岛气象站大风资料和欧洲中心的ERAinterim再分析资料,分析了阵风因子随平均风速、风向、小时、月份等分布的气候特征,统计阵风因子与边界层的大气稳定度、250~1000 m风速与10 m风速的比值、6 h变温等要素的相关后,选取最佳预报因子,利用BP人工神经网络方法,根据不同因子组合对阵风进行循环试报。结果表明:①平均风速较小时阵风因子波动范围大;靠近大陆站点的阵风因子及来自陆地方向气流的阵风因子偏大。②白天11:00—16:00受太阳辐射影响大气湍流相对较强,阵风因子偏大。7—9月沿海受台风影响频繁,其阵风因子要大些,而11—12月阵风因子偏大则与来流方向的地表粗糙度较大有关。③阵风因子和边界层不同高度的风速与10 m风速比值,及气温具有明显正相关,与边界层大气稳定度参数具有负相关,相关结果印证了阵风主要物理成因与动量的垂直湍流输送有关。④阵风循环试报表明最佳组模型试报的绝对误差及方差均比对比组模型减少约11%~25%,具有较好的预报效果。
2019, 47(2):289-298.
摘要:利用浙江省2016年71个气象台站观测的日平均气温和地表(0 cm)温度资料对ERA再分析陆面温度资料的适用性进行了初步评估,通过计算2套再分析资料(ERA5和ERAInterim)与观测资料之间的相关系数、平均偏差、平均绝对偏差、均方根误差和纳什效率系数等统计参数,综合评估了ERA再分析资料在浙江省的适用性。结果表明:①ERA2套再分析资料与观测值均较为接近,均能够较好地再现浙江省2 m气温的时空分布特征且变化相关系数均高于0.98,日绝对偏差较小。②对于地表温度,2套再分析资料的适用性要差于气温,主要表现在2套再分析地表温度均低于观测值,且夏季的偏差显著大于其他季节,但绝大多数站点相关系数高于0.9,均方根误差高于2 ℃。总体来说,2套ERA再分析陆面温度资料对浙江省具有较好的适用性,ERA5整体上优于ERAInterim,地表温度的改善更明显。
2019, 47(2):299-311.
摘要:2017年8月8日午夜,天津北辰区出现局地短时强降水,小时雨强超过70 mm〖DK〗·h-1。利用RMAPS(Rapidrefresh Multiscale Analysis and Prediction System)和观测资料,通过多种资料叠加、雷达回波参数量化和低层风场反演等方法分析了降水成因,结果表明: ①降水是由MβCS(Mesoβscale Convective System)后向传播过程中尾部的多单体雷暴造成的,传播过程中单体合并对雷暴系统的结构及增强有重要影响,合并后系统的回波体积参数V40(反射率≥40 dBz的体积)增长了23.3%,在V40增长之前,变率参数FV40-up6(6 km以上40 dBz回波体积6 min的变化)出现了“突降”,这对雷暴系统即将发展有预警意义;②冷池出流与地面东南风形成的辐合线是对流系统维持的关键,中低层切变线也为对流的发生发展提供了有利的动力条件;伴随着强降水,对流有效位能CAPE由峰值急速下降,低层垂直风切变指数α骤增,这揭示了不稳定能量、垂直风切变与对流过程之间的关系;③降水落区与不稳定参数SWEAT的大值区对应,预警时间3 h,来自渤海的地面暖湿带与假相当位温密集带的交汇处也是落区临近预报的关注点。
2019, 47(2):312-321.
摘要:利用2016年1月1日至31日的FNL资料,对一次极端寒潮天气过程进行了等熵位涡分析。结果表明:高位涡主体由极涡分裂而来,前面低位涡区的阻挡与后侧低位涡大气的北上加强了位涡的经向交换,高位涡空气不断由极地向南输送,使得高位涡主体不断加强维持。高位涡在由北向南移动的同时,也由对流层顶向下输送。此次寒潮过程主要有3股冷空气由上而下发展,位置均在高空急流轴的北侧,最南端的一股下沉气流最旺盛,这是其与高空急流相互作用的结果。强盛的冷空气下沉使得寒潮影响范围触及我国华南地区。随着高位涡的向南向下传输,一方面引起对流层中高层低涡系统迅速发展,当它移到中国东部地区时,东亚大槽迅速加深,使槽后强冷空气迅速向南爆发;另一方面,在高位涡输送的过程中,其后侧有强烈的下沉运动,使得地面冷高压快速发展,导致强寒潮天气的爆发。
李侠丽 , 潘先洁 , 童应祥 , 倪婷 , 黄国贵 , 李景安 , 陶杰 , 姚祎 , 凌新锋
2019, 47(2):322-328.
摘要:利用寿县观测站内的Parsivel激光雨滴谱仪结合观测站雨量数据及雷达基数据,分析了发生在2015年6月26—30日梅雨期间和2015年8月7—10日超强台风“苏迪罗”影响期间2次强降水过程的雨滴谱结构特征及其差异,拟合了雨强与雷达反射率因子之间的关系。结果表明:雨强的大小直接影响雨滴谱的特征参量,且随着雨强增大而增大;梅雨锋暴雨中1.0 mm<直径≤1.5 mm的粒子所占比例最多,雨强贡献率最大;台风雨中0.75 mm<直径≤1.0 mm的粒子所占比例最多,但1.0 mm<直径≤1.25 mm的粒子对雨强的贡献最大,说明较大粒子对强降水的贡献较大。
2019, 47(2):329-336.
摘要:利用云南省1981—2013年125站逐日逐6 h地面观测的天气现象、能见度和气象要素资料,结合考虑地形高度的高分辨率气象要素场插值技术和不适航雾(能见度≤800 m的大雾天气)气象要素判识模型,开展了影响云南适航条件视程障碍天气的气候特征分析。结果表明:云南最主要的视程障碍天气是雾与轻雾,影响适航条件的视程障碍天气仅为雾。不适航雾生成与相对湿度、风速以及地气温差关系密切,“高湿—弱风—稳定”的气象条件是其形成维持的关键,其量化判识特征为:相对湿度>98%、风速<3 m/s、地气温差<3 ℃。滇西南、滇南、滇东是云南不适航雾的多发区,尤其景东—思茅—版纳、西盟—澜沧、保山—腾冲和罗平等地区。滇中、滇西和滇东北是少发区。云南不适航雾日变化呈现早晨和深夜多,午间和傍晚少的特征;季节变化具有夏秋季多于冬春季的特点。与台站观测相比,高分辨率资料客观判识的不适航雾空间分布与地形有合理的对应关系,能够合理地反映地形复杂地区的空间分布特征。未来技术发展可利用卫星反演资料与台站资料同化订正获取高分辨率气象要素资料,利用深度学习等建立不适航雾的判识模型。
2019, 47(2):337-348.
摘要:为进一步了解山区与平原雷电参数分布特征及其差异,为山区和平原地区雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考,根据湖北省ADTD地闪定位系统2006年12月至2016年12月监测的资料,采用数理统计方法,对山区和平原地区的地闪频次、极性、雷电流幅值和波头陡度等参数分布特征进行了对比研究。结果表明:①山区地闪密度略高于平原地区,平原正地闪百分比稍高于山区,近10年的正地闪百分比呈上升趋势。②正地闪平均强度山区比平原大1.16 kA,负地闪平均强度山区比平原小3.67 kA,平原总地闪平均强度比山区大3.46 kA。③总地闪小雷电流幅值(I≤30 kA)概率山区比平原大8.9%,大雷电流幅值(I>100 kA)概率平原比山区大0.6%。④山区正地闪平均陡度分别比负、总地闪平均陡度大2.44 kA/μs和2.31 kA/μs,平原正、负、总地闪平均陡度分别比山区大341 kA/μs、5.77 kA/μs和5.64 kA/μs。可以得出,山区小雷电流绕击率大于平原,正地闪雷电感应的危害大于负地闪和总地闪;平原地区大雷电流反击率比山区大,雷电感应的危害大于山区。
2019, 47(2):349-354.
摘要:土壤结构的全面、正确分析,对接地装置的优化设计有重要意义。本文根据温纳四极法原理,利用CDEGS(Current Distribution, Electromagnetic fields, Grounding and Soil structure analysis)系统建立土壤电阻率测量仿真模型,对自定义的土壤结构进行土壤电阻率仿真,再反演得到土壤结构参数反演值。通过土壤结构参数反演值与定义值的对比分析,验证土壤结构反演的正确性。通过进行现场测试工作,将接地电阻的现场测量值和仿真值进行对比,验证土壤结构反演和接地电阻值仿真的有效性。探讨了在2层土壤结构下,增加垂直或水平接地体对接地电阻的降低效果。仿真和现场测试表明,该系统能反演得到真实的土壤结构、接地电阻,从而指导接地装置的设计、评估接地电阻。
2019, 47(2):355-360.
摘要:本文根据人工影响天气(以下简称人影)作业安全射界管理需求,讨论分析了影响人影作业安全射界因素包括装备性能、弹药稳定性、高空气流、站点海拔和人员操作水平等,提出一种人影作业安全射界精细化绘制思路和方法,设计开发了基于高分辨率卫星影像数据和数字高程模型数据(以下简称DEM数据)人工标识技术的人影安全射界绘制系统。经实践应用,该系统输出的人影作业安全射界图,可解决传统射界图安全标记要素不全、绘制分辨率不高、信息化程度低等问题,对提升作业效益和安全管理水平具有一定的实用价值,可以向开展人影作业的各级单位推广使用。
2019, 47(2):367-372.
摘要:本文介绍了农业气象测报工作基数统计系统(AgMOBase)的框架、数据库、功能模块设计与业务应用情况。AgMOBase系统是农业气象测报业务系统(AgMODOS)配套的业务软件,采用面向对象技术与模块化结构技术开发,由数据层、技术层、应用层和用户层组成4层架构结构。系统已在全国农业气象观测站业务应用,实现气象部门开展的农业气象观测质量考核和软件应用质量考核所规定的日常工作基数统计工作,提供个人和台站的月份/年度详细的基数统计报告。