2020年第48卷第3期文章目次

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  • 1  封面和目录
    2020, 48(3).
    [摘要](201) [HTML](0) [PDF 8.62 M](1216)
    摘要:
    2  基于时域有限差分法的雪花粒子群多次散射研究
    谢槟泽,王金虎,蔡嘉晗,陈浩,王佳欣,李晶
    2020, 48(3):313-321.
    [摘要](455) [HTML](0) [PDF 4.33 M](1394)
    摘要:
    为精确利用雷达回波反演雪花粒子的微物理参数,建立满足指数分布的非球形雪花粒子群模型,在94 GHz频率下利用XFDTD软件计算电磁波不同入射方向下粒子群的后向散射截面,并与简单相加作比较,结果表明:同一入射方向下,粒子群多次散射效应下的后向散射截面均大于简单相加的结果;不同入射方向下,粒子群的后向散射截面表现出很大的差异。因此雷达实际探测中必须考虑多次散射和入射电磁波的方向。
    3  新一代天气雷达均一性评估
    叶飞,梁海河,文浩,银莲,李林蔚
    2020, 48(3):322-330.
    [摘要](479) [HTML](0) [PDF 9.10 M](1444)
    摘要:
    为实现对全国天气雷达不同波段、不同型号、不同区域的回波差异进行检测和评估,确保雷达组网数据的均一性,利用经过严格数据质量控制后的单站雷达CAPPI格点数据,建立了可靠的相邻雷达回波强度均一性检测算法,并根据我国天气雷达回波差异实际状况制定了均一性评估标准,实现均一性算法的业务运行,使雷达观测同一区域回波反射率的实时均一性评估成为可能。从评估结果来看:①S波段雷达整体均一性强于C波段雷达,SA雷达均一性状况最好,CC、CD雷达均一性状况较差;②以SA型号雷达为主的华东、华南地区均一性较好;③雷达波段不一,型号繁多的偏远区域均一性较差。均一性评估系统对有回波但回波强度、回波位置不正确以及雷达数据时间错位的情况,能有效弥补其他质控算法的短板,及时发现雷达回波异常,缩短故障修复时间,提高雷达数据准确性。
    4  新一代双偏振天气雷达(CINRAD/SAD)精细化探测技术
    汪章维,陈昊,袁圣,王志成
    2020, 48(3):331-336.
    [摘要](2516) [HTML](0) [PDF 1.33 M](1734)
    摘要:
    新一代双偏振天气雷达在暴雨、台风等灾害性天气监测和预警中发挥了重要的作用。随着气象现代化发展以及预报时效性、精细化度的要求不断提高,S波段新一代双偏振天气雷达已不能充分满足发展过程迅速的中小尺度天气系统的研究、预警。气象雷达的时空分辨率对探测强对流过程中小尺度结构有重要作用,提高天气雷达时空分辨率是精细化探测技术的关键,本文着重从新一代天气雷达的时空分辨率、体扫方式等方面,通过对天气雷达脉冲重复频率、信号处理方法及扫描方式等进行改进,提高新一代双偏振天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气的探测能力,以获取快速变化的天气过程精细化特征,获得更新更快、分辨率更高的观测资料。
    5  PG7601气体活塞压力计期间核查方法
    丁红英,于贺军,李松奎
    2020, 48(3):337-341.
    [摘要](421) [HTML](0) [PDF 605.65 K](1368)
    摘要:
    本文研究了PG7601气体活塞压力计的期间核查方法,从选择核查标准、确定核查参数、处理核查数据、分析核查结果几个方面阐述了PG7601的期间核查方法。不同于以往的单一核查气压量值,该方法不但核查活塞压力计气压量值是否准确可靠,还核查了活塞压力计有效面积值。计算并比较了PG7601在各个气压测试点气压误差值的绝对值与两活塞压力计在对应点上的扩展不确定度的方和根,更为准确有效地核查了PG7601气体活塞压力计工作状态,为气体活塞式压力计的期间核查提供更为科学有效的核查方式。
    6  地面气象台站元数据质量控制分析
    李婵,范增禄,韩明稚,刘焕莉,关阳,赵鑫
    2020, 48(3):342-347.
    [摘要](517) [HTML](0) [PDF 646.95 K](1394)
    摘要:
    气象台站元数据包含了可能影响气候资料序列均一性的重要信息,是分析、检验、订正气候资料序列的科学参考依据, 只有经过质量控制与处理的气象台站元数据才能真实的反应其对气候资料序列非均一性的影响程度。针对气象台站元数据可能存在的疑误信息,设计了一套适用于地面气象台站元数据的质量控制技术,采用格式检查、内部一致性检查、时间连续性检查等方法进行质量控制。利用该质量控制方法对全国31个省(区、市)的1428个国家站1951—2011年的台站历史沿革数据文件进行质量控制,结果表明:该质量控制方法能够有效地将疑误信息进行标识,可为气象台站元数据的应用提供可靠的质量保障。该质量控制方法已应用于气象资料业务系统(MDOS)中,并在全国省级气象资料部门业务运行。
    7  气候业务系统运行监控平台设计与实现
    孔莉莎,吴焕萍,刘秋锋,刘北,金子沫
    2020, 48(3):348-354.
    [摘要](360) [HTML](0) [PDF 7.24 M](1412)
    摘要:
    为满足国家气候中心各业务系统一体化、精细化监控的需求,设计和实现了气候业务系统运行监控平台。该平台多维度展示了各业务系统的资料及产品完整性、数据库状态、关键进程、数据访问、服务器基础资源等方面的监控结果,并具备故障告警、系统管理、数据推送及展示等功能。本文介绍了平台的运行架构、主要功能,并对关键技术进行了详细阐述。业务实践证明,该平台能够帮助业务值班人员及时、快速、全面掌握各业务系统状态,提高了运维效率,有利于推动气候业务一体化、集约化发展。
    8  雷电资料分析处理系统的设计与应用
    李国樑,李俊,李享,严婧,秦建峰
    2020, 48(3):355-361.
    [摘要](443) [HTML](0) [PDF 2.52 M](1399)
    摘要:
    为了充分发挥雷电资料的作用,解决资料的质量问题,建立雷电综合数据库及其资料分析处理加工平台。基于JavaScript的WebGIS框架和CIMISS数据库,设计开发了具有数据处理和质量控制、分析和应用功能的雷电资料分析处理系统,建立了以闪电、大气电场、雷暴日和雷击灾害数据为主要内容的雷电信息数据库。该系统能够实时监测卫星、雷达、闪电、大气电场等多种探测信息,开展雷电数据的质量控制,回演、动态播放历史信息,具有信息查询统计、分析绘制曲线、制作雷电报告等多项功能,为防雷业务、科研和服务工作提供方便、高效的应用工具和技术平台。以2015年6月1—2日湖北监利县的一次强雷电天气过程为例,通过对这次雷电过程的应用实践表明:雷电资料分析处理系统闪电监测准确,图表绘制快速,统计分析结果适用,能够满足防雷业务及科研工作的需要,为高效开展雷电灾害防御和服务提供了高效的基础性平台。
    9  基于SOA的任务调度框架设计与实现
    王甫棣,赵希鹏,王帅
    2020, 48(3):362-367.
    [摘要](402) [HTML](0) [PDF 1.18 M](1334)
    摘要:
    结合面向服务的体系结构(ServiceOriented Architecture,SOA)的思想,依托工作流引擎技术建立一套任务调度框架,以满足气象预报管理任务对业务节点、流程和场景灵活便捷调度的需求。通过实现以节点为中心的功能算法一体化管控,满足流程节点构件化注册和资源复用;通过可配置的流程装配模式,实现在气象预报业务任务的快速编排;通过流程场景描述和状态可视化跟踪的模式,实现对业务流程全生命周期的可视化监控。该研究成果在气象预报管理业务系统中得到应用,取得较好的效果。
    10  CC天气雷达数据流传输业务台站级监控报警系统的设计与实现
    甄廷忠,唐学军,张琪,方夏馨
    2020, 48(3):368-373.
    [摘要](440) [HTML](0) [PDF 1.31 M](1353)
    摘要:
    利用UDP组播通信、进程监控、文件监控、网络监控等技术,研发了CC天气雷达数据流传输业务台站级监控报警系统,较早、较好地实现了雷达扫描状态、数据流上行传输、标准格式基数据本地存储、基数据补传、软件运行和网络运行状态的实时监控和短信报警。实践表明,软件运行较稳定,能对数据流传输业务进行有效监控,短信报警准确及时,报警阈值从6 min缩短到40 s,提升了故障的发现和处理效率,提高了天气雷达业务可用性和数据传输质量, 减轻了雷达台站业务人员的值守压力。
    11  Python在CINRAD风暴数据可视化中的应用
    何佳,惠建忠,王曙东,洪晓媛,王阔音
    2020, 48(3):374-379.
    [摘要](643) [HTML](0) [PDF 3.31 M](762)
    摘要:
    利用Python语言实现了新一代多普勒天气雷达风暴数据的解码和可视化。通过建立风暴自动匹配方法,利用Python地理信息可视化和时间序列可视化技术,实现风暴追踪的动画显示效果;利用Python数据分析与图表可视化技术,实现风暴多维度信息的图表显示,直观展示风暴变化趋势。本文提供了一种更加通用的快速获取风暴信息的方法,为气象业务工作者使用雷达资料带来便利。同时,增强的风暴信息可视化效果提高了资料再利用价值,为专业领域的研究提供支持。
    12  2006—2017年成都地区酸雨变化特征及趋势分析
    郑丽英,陈志安,张丽,陈月琴,洪小鸥,史海霞
    2020, 48(3):380-386.
    [摘要](443) [HTML](0) [PDF 2.01 M](1318)
    摘要:
    利用成都地区温江、简阳两个酸雨观测站2006—2017年的历史酸雨观测资料,结合主要大气污染物浓度数据以及降水量、风等地面气象要素,分析成都地区的酸雨变化特征及趋势。研究结果表明:温江站多年平均pH值为4.74,酸雨频率为51.6%,简阳站多年平均pH值为5.64,酸雨频率为27.2%,酸雨频率在地理区域上分布呈现不均一性;降水pH值和电导率(K)季节变化特征显著,降水pH值夏季最高,冬季最低,而降水K值则相反,夏季最小,冬季最大;近年来酸雨年变化有年平均pH值上升、酸雨频率下降和强度减弱趋势特征,年平均K值减小规律明显:温江K值以每年约3.5 μS〖DK〗·cm-1〖DK〗·a-1的速率下降,简阳以每年约3.7 μS〖DK〗·cm-1〖DK〗·a-1的速率下降;降水pH值与大气污染物SO2、NO2的负相关较为明显,相关系数为-0.488,硫氧化物对酸雨污染贡献逐渐减小;降水K值和大气主要污染物有较强的正相关,相关系数为0.657,与PM10、PM2.5相关性好于与SO2、NO2,近地层大气污染颗粒物浓度对降水K值影响较大;降水pH值与降水量级的变化不明显,但降水量越大其K值越小,且随平均风速的增大降水pH值相对偏大而K值偏小。
    13  青岛地区短时强降水雷达回波特征与中小尺度系统分析
    李欣,张璐
    2020, 48(3):387-395.
    [摘要](493) [HTML](0) [PDF 7.77 M](1393)
    摘要:
    利用青岛地区2011—2015年间32次短时强降水个例的雷达反射率因子、地面雨量站数据和FNL再分析资料对产生短时强降水的中小尺度系统和雷达回波特征进行分析,结果表明:造成短时强降水的中小尺度系统主要为与低空切变(槽)、台风倒槽或在偏南(北)气流中局地发展的对流相联系的辐合区或中小尺度辐合线;雷达回波多表现为中尺度强回波带,其移向与回波带长轴的夹角较小,或为局地发展少动的强对流单体;雷达回波剖面显示回波按质心高度可分为大陆强对流型和热带海洋型,大陆强对流型强降水的平均反射率因子垂直廓线强度总体明显强于热带海洋型,对流发展更加旺盛,热带海洋型强回波集中在低层,在近地面最强,而大陆强对流型回波悬垂明显,最强回波位于2 km左右;针对大陆强对流型和热带海洋型两种不同类型的短时强降水,采用分型ZI关系法进行定量降水估测能够较好地反映强降水的落区和极值,相比于固定ZI关系法, 20 mm〖DK〗·h-1以上雨强的相对误差由70%左右下降到30%左右。
    14  杭州市典型雨转雪天气成因及预报模型
    李进,陈勇明,毛则剑
    2020, 48(3):396-405.
    [摘要](537) [HTML](0) [PDF 2.06 M](1288)
    摘要:
    利用2008—2018年的NCEP(1°×1°)再分析资料、常规气象观测资料和降雪加密观测资料,选出杭州地区10次典型的雨转雪天气过程,从大尺度环流背景和动力、水汽以及热力因子等物理量场结构方面展开研究,最终得出杭州冬季典型雨转雪天气的预报模型:①大尺度环流配置需满足能为雨转雪天气的形成提供有利的水汽、动力抬升以及中低层上暖下冷的逆温或等温层结条件;②水汽和动力因子等物理量须满足产生纯雪的特定条件;③杭州温度层结须为T2m≤1.5 ℃、T925≤-4.0 ℃、T850≤0 ℃、T700≤-1.0 ℃和T500≤-10.0 ℃。此外,进一步补充了杭州可能产生大雪甚至暴雪量级降雪的特定条件。最终选取2019年初的2次典型降水过程进行预报回报检验。
    15  基于毫米波雷达的一次海雾过程特征分析
    张晶晶,吴福浪,俞科爱,骆亚敏,胡利军
    2020, 48(3):406-414.
    [摘要](416) [HTML](0) [PDF 7.96 M](1312)
    摘要:
    基于33.44 GHz毫米波雷达探测数据,结合天气形势分析和沿海自动站对比观测,对2018年3月27日夜间至28日上午宁波沿海一次海雾过程进行分析,以期了解海雾分布和变化特征。结果表明:这是一次以辐射雾为主的海雾过程,850 hPa以下水汽充沛、低层逆温和地面高压都为海雾提供了有利条件;海雾自低层向高层发展加强,回波最大高度约230 m,风向辐合和静风区有利于海雾的加强和维持,海雾减弱消散自上而下,消失时间较陆地滞后超3 h;雾顶回波高度和海雾回波强度均有双峰型变化特征,除生消阶段外两者减弱时段和成因不同;除生成阶段较均匀外,海雾回波水平方向上呈团状不均匀分布,低层强度总体要强于高层;相比能见度站,毫米波雷达能更有效探测海雾的生消变化和垂直结构等特征,但由于反射率因子非常小,部分区域无法探测到海雾回波。
    16  利用浮标站观测资料分析台风“贝碧嘉”过境时风浪变化特征
    苏志,何如,陶伟,周绍毅,罗红磊
    2020, 48(3):415-420.
    [摘要](350) [HTML](0) [PDF 1.72 M](1294)
    摘要:
    利用北部湾海域一个大型气象浮标站获取的台风“贝碧嘉”过程实测数据,分析了该台风过境时风浪变化特征。分析结果表明:台风的风速时程变化曲线呈“M”形双峰分布,台风眼壁区风速最大,前眼壁区风速大于后眼壁区,前眼壁区和后眼壁区最大风速分别为22.6 m/s和20.8 m/s;台风眼区气压和风速最小,波高和波周期最大,其中眼区最大风速为2.7 m/s,最大波高为5.4 m,最大波周期为5.5 s;波高最大值出现时间滞后风速最大值40 min;台风眼区以外的波高与风速正相关;在台风从浮标站南侧经过期间,风向和波向均沿着顺时针方向旋转,其中风向和波向10 min最大旋转角度分别为50°和150°;风向与波向不在同一个方向,两者之间的夹角平均为171°。
    17  基于雨量分级回归分析的站点日降水量预报订正
    王姝苏,周红梅,朱寿鹏
    2020, 48(3):421-427.
    [摘要](443) [HTML](0) [PDF 1.43 M](1382)
    摘要:
    利用ECMWF 24 h累计降水量预报资料,以全国范围内2403个国家地面气象观测站24 h累计降水量作为观测资料,对站点预报结果进行雨量分级回归订正,并与直接双线性插值的预报结果进行对比,利用频率匹配法进一步对不同量级的降水预报结果进行二次订正。结果表明,雨量分级回归相比双线性插值,可以减小预报误差,提高预报结果与观测值之间的相关系数以及降水预报的ETS评分,使站点预报值更接近实况。频率匹配法能改善各降水量级的预报效果,降水面积偏差减小,小雨空报率和大雨漏报率减小。对于不同起报时间、不同降水量级和不同预报时效,雨量分级回归和频率匹配法的改进程度各不相同。雨量分级回归对于20:00起报的降水预报改进幅度大于08:00,对0.1 mm和50 mm量级的降水预报改进较为有限,对5~15 mm量级的降水预报改进明显,且随预报时效的延长,对降水预报的改进幅度呈增大趋势。此外,频率匹配法对于起报时次效果较差的降水预报改进幅度较大。
    18  广义帕累托分布在广东重现期风速计算中的应用
    王志春
    2020, 48(3):428-432.
    [摘要](401) [HTML](0) [PDF 925.49 K](1253)
    摘要:
    利用广东省86个国家气象观测站建站以来近70 a的逐月最大风速序列和近20 a(1999—2018年)的逐月最大风速序列,基于POT抽样法,分别采用三参数广义帕累托分布函数对各站的重现期风速进行了概率计算,计算过程中三参数广义帕累托分布函数分别采用矩估计(MOM)、极大似然估计(MLE)、似然矩估计(LM)和概率权矩估计(PWM)等4种参数估计方法,结合表征参数估计优良性的指标:均方根误差RMSE、拟合相对偏差和显著性水平为0.05的科莫戈洛夫检验拟合适度指标Kf对拟合效果进行检验,结果表明:基于POT抽样的概率权矩估计(PWM)拟合效果最好。
    19  基于背景法对太行山中段焚风特征的分析
    熊险平,王淑云,张唯
    2020, 48(3):433-437.
    [摘要](462) [HTML](0) [PDF 661.42 K](1325)
    摘要:
    利用石家庄2009—2018年逐小时气象要素监测数据,设计了一种新的焚风统计方法——背景法,对太行山中段的焚风特征进行了分析,并探讨了其与常规焚风统计方法的差异及其命中率问题。结果表明:①背景法可以有效排除大尺度天气系统和辐射对焚风统计结果的影响,可以确保焚风过程统计的精准性;②与常规焚风统计方法相比,焚风日分布特征改善明显,表现为上午时段焚风次数明显减少、夜间明显增多,新方法的结论更加符合石家庄当地焚风特点;③石家庄地区基于背景法的焚风统计命中率为100%,但在其下游地区,随着与山脉距离增大,焚风统计命中率明显下降。
    20  基于多源监测数据的雷电预警方法
    赵伟,陆韬,张祎,李颖,周象贤
    2020, 48(3):438-442.
    [摘要](497) [HTML](0) [PDF 580.12 K](1349)
    摘要:
    以浙江省气象台已经业务运行多年的基于雷达数据的雷电预警产品(预警时效为60 min,分辨率为1 km×1 km,4个预警等级)为基础,融合闪电定位系统数据和大气电场数据,提出一种基于多源监测数据的雷电预警方法。使用2018年的观测数据进行预警效果检验,结果表明:雷电预警的漏报率为31.89%,空报率为30.54 %,临界成功指数为60.53%,比使用单一监测数据的雷电预警效果有所提高。由此可见,该雷电预警方法对浙江省雷电天气的预警具有参考价值和指示意义。
    21  贵州西部红心猕猴桃溃疡病始发期气象预测预警
    池再香,刘莉娟,陈蕴,白慧,蒋仕华,姚静
    2020, 48(3):443-450.
    [摘要](331) [HTML](0) [PDF 1.93 M](1294)
    摘要:
    红心猕猴桃是贵州西部主要特色作物,随着其种植面积的扩大,红心猕猴桃溃疡病危害程度呈上升趋势,已成为制约红心猕猴桃特色产业发展的主要因素之一。根据贵州西部红心猕猴桃主要种植区连续6 a的观测资料,采用相关分析方法,研究了气象因子与红心猕猴桃溃疡病发生的关系,选取相关性较好的气象因子作为红心猕猴桃溃疡病发生的预报因子,并结合红心猕猴桃溃疡病监测资料,研究建立了红心猕猴桃溃疡病气象预报模型。研究得出:当12月中旬至次年1月上旬连续5 d及以上日平均温度≤2 ℃、日最低温度≤-2 ℃、日平均相对湿度≥75%时,预测3月上旬为溃疡病始发,预测准确率为50%;当1月中旬至下旬连续5 d及以上日平均温度≤2 ℃、日最低温度≤-2 ℃、日平均相对湿度≥75%时,预测3月中旬为溃疡病始发,预测准确率为100%;当2月上旬至中旬连续5 d及以上日平均温度≤2 ℃、日最低温度≤-2 ℃、日平均相对湿度≥75%时,预测3月下旬为溃疡病始发,预测准确率为100%。

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