2021年第49卷第2期文章目次
2021, 49(2):149-156.
摘要:
FY3D极轨卫星搭载的中分辨率光谱成像仪MERSI载荷具有最高分辨率达250 M的可见光遥感图像，包含了丰富的植被、山区等地表信息。风云三号卫星对遥感应用监测等具有重要作用。但是作为极轨卫星，FY3D每间隔102 min覆盖一轨数据，由于每轨数据的卫星天顶角、太阳高度角等条件存在差异，再加上风云三号是星上实时定标，每条轨道也存在定标上的差异，因此在全球拼图时不同轨道反射率数据亮度差异明显，有很明显的缝隙，再加上云的移动和变化，因此不同轨道间的云数据也明显出现断层，从而影响整个MERSIII全球数据的应用，尤其在植被监测、城市热岛监测的应用上更是影响精度。本文以风云三号D星业务系统的全球拼图浏览系统为工作平台，创新提出了基于一定优选算法，利用卫星天顶角进行轨道间数据融合的技术，设计和开发了相应的工程化模块，来消除轨道间数据差异，业务实践证明，该技术效果明显，可显著提高后续MERSIII载荷的遥感产品应用。
FY3D极轨卫星搭载的中分辨率光谱成像仪MERSI载荷具有最高分辨率达250 M的可见光遥感图像，包含了丰富的植被、山区等地表信息。风云三号卫星对遥感应用监测等具有重要作用。但是作为极轨卫星，FY3D每间隔102 min覆盖一轨数据，由于每轨数据的卫星天顶角、太阳高度角等条件存在差异，再加上风云三号是星上实时定标，每条轨道也存在定标上的差异，因此在全球拼图时不同轨道反射率数据亮度差异明显，有很明显的缝隙，再加上云的移动和变化，因此不同轨道间的云数据也明显出现断层，从而影响整个MERSIII全球数据的应用，尤其在植被监测、城市热岛监测的应用上更是影响精度。本文以风云三号D星业务系统的全球拼图浏览系统为工作平台，创新提出了基于一定优选算法，利用卫星天顶角进行轨道间数据融合的技术，设计和开发了相应的工程化模块，来消除轨道间数据差异，业务实践证明，该技术效果明显，可显著提高后续MERSIII载荷的遥感产品应用。
2021, 49(2):157-165.
摘要:
为了探测、分析和研究尺度小、生命史短、致灾重的龙卷等强对流天气三维精细化垂直结构及演变规律，江苏正在龙卷易发区苏北平原建设高时空分辨率的双偏振雷达网。本文为支撑苏北龙卷雷达网建设，从龙卷雷达组网的必要性出发，重点分析苏北龙卷雷达组网策略。研究表明：①苏北龙卷雷达网拟采用大天线、全固态、高性能技术指标的X波段双偏振雷达组网，采用不同的观测模式，可获得空间一致性好、时空分辨率高且丰富的探测数据，满足龙卷等强对流天气的快速、精细化探测要求。此外，采用较高的脉冲重复频率等扩展测速范围，解决X波段雷达速度模糊问题。②经理论计算与比较，苏北龙卷雷达网可采用正三角形组网拓扑结构，取累计空间密度值90%，雷达间距为60 km时，波束直径bs特征值为282.0 m，最低波束高度bh特征值为52.6 m，探测灵敏度Zmin特征值为2.7 dB；X波段雷达组网与S波段业务雷达相比，在60 km探测距离处，其波束直径减小了约2倍，0°仰角盲区高度降低了约1.5倍，探测灵敏度降低了2.4 dB。即在方位分辨率、探测盲区、弱回波探测能力、数据空间一致性等方面均得到提升，可提供更多低于1 km、甚至百米的高时空分辨率的雷达资料，便于捕捉龙卷等强对流天气。③苏北龙卷雷达网在盐都、阜宁、大丰、宝应、兴化（龙卷易发区），各布设一部固定式X波段全固态双偏振多普勒天气雷达。综合考虑在苏北平原雷达选址的各种因素，最终雷达网基本单元拟采用近似正三角形（N=3,L=45～65 km）的拓扑结构。5部高时空分辨率的龙卷探测雷达组成3个近似正三角形的单元，镶嵌在S波段雷达业务网内（盐城、淮安、泰州雷达中间）。后续可进一步增加雷达数量及拓宽观测区域，例如在高邮等龙卷易发地区，可增补X波段天气雷达或C波段相控阵天气雷达。
为了探测、分析和研究尺度小、生命史短、致灾重的龙卷等强对流天气三维精细化垂直结构及演变规律，江苏正在龙卷易发区苏北平原建设高时空分辨率的双偏振雷达网。本文为支撑苏北龙卷雷达网建设，从龙卷雷达组网的必要性出发，重点分析苏北龙卷雷达组网策略。研究表明：①苏北龙卷雷达网拟采用大天线、全固态、高性能技术指标的X波段双偏振雷达组网，采用不同的观测模式，可获得空间一致性好、时空分辨率高且丰富的探测数据，满足龙卷等强对流天气的快速、精细化探测要求。此外，采用较高的脉冲重复频率等扩展测速范围，解决X波段雷达速度模糊问题。②经理论计算与比较，苏北龙卷雷达网可采用正三角形组网拓扑结构，取累计空间密度值90%，雷达间距为60 km时，波束直径bs特征值为282.0 m，最低波束高度bh特征值为52.6 m，探测灵敏度Zmin特征值为2.7 dB；X波段雷达组网与S波段业务雷达相比，在60 km探测距离处，其波束直径减小了约2倍，0°仰角盲区高度降低了约1.5倍，探测灵敏度降低了2.4 dB。即在方位分辨率、探测盲区、弱回波探测能力、数据空间一致性等方面均得到提升，可提供更多低于1 km、甚至百米的高时空分辨率的雷达资料，便于捕捉龙卷等强对流天气。③苏北龙卷雷达网在盐都、阜宁、大丰、宝应、兴化（龙卷易发区），各布设一部固定式X波段全固态双偏振多普勒天气雷达。综合考虑在苏北平原雷达选址的各种因素，最终雷达网基本单元拟采用近似正三角形（N=3,L=45～65 km）的拓扑结构。5部高时空分辨率的龙卷探测雷达组成3个近似正三角形的单元，镶嵌在S波段雷达业务网内（盐城、淮安、泰州雷达中间）。后续可进一步增加雷达数量及拓宽观测区域，例如在高邮等龙卷易发地区，可增补X波段天气雷达或C波段相控阵天气雷达。
2021, 49(2):166-173.
摘要:
为了弥补国家级气象观测站小型蒸发皿停止观测后蒸发量观测资料的空缺，建立了陕北、关中和陕南3个区域数据集以及榆林、泾河和汉中3个单站数据集，通过建立和优化KNN、MLP模型及其参数，分别建立蒸发量区域估算模型、单站估算模型并对其进行检验。结果表明：①进行区域蒸发量估算时，KNN模型表现出良好的泛化性能，均方误差、总相对误差和准确率指标值平均分别为0.42、2.1%、57.0%；陕北MLP模型的泛化性能较差；②进行单站蒸发量估算时，基于k近邻法的单站估算模型性能优于区域估算模型，均方误差、准确率指标值平均分别为0.48、55.0%，榆林与泾河总相对误差指标绝对值平均为1.6%，汉中总相对误差指标值相对偏高，达到103%。本研究为不同气候区域及单站日、月、季和年蒸发皿蒸发量估算以及日蒸发量数据质量控制提供了一种基于机器学习的方法。
为了弥补国家级气象观测站小型蒸发皿停止观测后蒸发量观测资料的空缺，建立了陕北、关中和陕南3个区域数据集以及榆林、泾河和汉中3个单站数据集，通过建立和优化KNN、MLP模型及其参数，分别建立蒸发量区域估算模型、单站估算模型并对其进行检验。结果表明：①进行区域蒸发量估算时，KNN模型表现出良好的泛化性能，均方误差、总相对误差和准确率指标值平均分别为0.42、2.1%、57.0%；陕北MLP模型的泛化性能较差；②进行单站蒸发量估算时，基于k近邻法的单站估算模型性能优于区域估算模型，均方误差、准确率指标值平均分别为0.48、55.0%，榆林与泾河总相对误差指标绝对值平均为1.6%，汉中总相对误差指标值相对偏高，达到103%。本研究为不同气候区域及单站日、月、季和年蒸发皿蒸发量估算以及日蒸发量数据质量控制提供了一种基于机器学习的方法。
2021, 49(2):174-183.
摘要:
本文在气象火箭测风反演数学模型基础上，通过误差分析理论和曲线拟合最小二乘原理，对大气风场反演结果不确定度的评估方法进行了研究。根据火箭探空仪在空中的运动规律，首先建立数学反演模型，推导得到风速和风向的计算公式；然后根据误差理论，推导得出反演风速和风向的不确定度表达式；基于多项式拟合方法，进一步推导得出拟合后的风速和风向的系统误差和随机误差公式，并求解公式中系数。最后以1次气象火箭实测数据为例，对风场及其不确定度进行了分析计算。结果表明：风速反演不确定度随高度降低而减小，在50～60 km高度不确定度约为2.8～3.5 m/s，50 km以下不确定度在1 m/s以内；风向在正北方向（0°）附近摆动时，会导致反演不确定度异常增大，其他高度不确定度基本在10°以内。
本文在气象火箭测风反演数学模型基础上，通过误差分析理论和曲线拟合最小二乘原理，对大气风场反演结果不确定度的评估方法进行了研究。根据火箭探空仪在空中的运动规律，首先建立数学反演模型，推导得到风速和风向的计算公式；然后根据误差理论，推导得出反演风速和风向的不确定度表达式；基于多项式拟合方法，进一步推导得出拟合后的风速和风向的系统误差和随机误差公式，并求解公式中系数。最后以1次气象火箭实测数据为例，对风场及其不确定度进行了分析计算。结果表明：风速反演不确定度随高度降低而减小，在50～60 km高度不确定度约为2.8～3.5 m/s，50 km以下不确定度在1 m/s以内；风向在正北方向（0°）附近摆动时，会导致反演不确定度异常增大，其他高度不确定度基本在10°以内。
2021, 49(2):184-191.
摘要:
近年来北京首都国际机场航班量增长，遭遇风切变的概率增加，目前仍缺乏有效预警风切变的手段。本文使用安装在北京首都国际机场跑道旁边的多普勒激光雷达执行下滑道扫描模式，对跑道附近区域进行风场探测，获取飞机起降区域的三维风场结构。通过对实时探测资料进行插值处理，选取飞机下降过程中所经区域内的数据来构成下滑道顶风廓线，并采用风切变识别算法对顶风廓线进行检测，以此获得风切变发生的位置和区域，并将其标识出来，从而为管制员指挥飞机起降以及飞行员执行飞机起降提供预警。本文使用飞机机组提供的风切变报告对研究结果进行验证，结果表明该方法能检测出飞机下滑道路径上的风切变，统计结果显示预警率达到了7333%。研究结果为多普勒激光雷达有效探测和识别机场风切变提供了参考依据。
近年来北京首都国际机场航班量增长，遭遇风切变的概率增加，目前仍缺乏有效预警风切变的手段。本文使用安装在北京首都国际机场跑道旁边的多普勒激光雷达执行下滑道扫描模式，对跑道附近区域进行风场探测，获取飞机起降区域的三维风场结构。通过对实时探测资料进行插值处理，选取飞机下降过程中所经区域内的数据来构成下滑道顶风廓线，并采用风切变识别算法对顶风廓线进行检测，以此获得风切变发生的位置和区域，并将其标识出来，从而为管制员指挥飞机起降以及飞行员执行飞机起降提供预警。本文使用飞机机组提供的风切变报告对研究结果进行验证，结果表明该方法能检测出飞机下滑道路径上的风切变，统计结果显示预警率达到了7333%。研究结果为多普勒激光雷达有效探测和识别机场风切变提供了参考依据。
2021, 49(2):192-199.
摘要:
结合天气形势、高空风场、370 m高塔、地面要素、激光云高仪、毫米波雷达等资料，对宁波北仑港区航道2018年2月15日海雾过程进行分析。结果表明，这是一次以锋前雾为主的海雾过程，在上暖下冷的锋面背景下，地面水汽充沛、风力温和，近地层逆温结构，都为海雾的形成和维持提供了有利条件。上下大气风向不一致，不利于垂直方向空气交换，有利于雾霾的产生。激光云高仪后向散射系数、颗粒物的消光系数及退偏振比，可以比较清晰地得出雾滴粒子的光学特性和过程演变趋势。随着海雾的生成、发展、消散，后向散射系数强度也呈增强、强、逐渐减弱的变化。雾天气现象下雾滴粒子小且轻，波动幅度比较大，某一高度粒子的傅里叶变换频率谱对应频率较高，高频所占比多数大于50%。
结合天气形势、高空风场、370 m高塔、地面要素、激光云高仪、毫米波雷达等资料，对宁波北仑港区航道2018年2月15日海雾过程进行分析。结果表明，这是一次以锋前雾为主的海雾过程，在上暖下冷的锋面背景下，地面水汽充沛、风力温和，近地层逆温结构，都为海雾的形成和维持提供了有利条件。上下大气风向不一致，不利于垂直方向空气交换，有利于雾霾的产生。激光云高仪后向散射系数、颗粒物的消光系数及退偏振比，可以比较清晰地得出雾滴粒子的光学特性和过程演变趋势。随着海雾的生成、发展、消散，后向散射系数强度也呈增强、强、逐渐减弱的变化。雾天气现象下雾滴粒子小且轻，波动幅度比较大，某一高度粒子的傅里叶变换频率谱对应频率较高，高频所占比多数大于50%。
2021, 49(2):200-210.
摘要:
云南夏季降水年际变化较大，影响因子众多，夏季降水的预测较为困难。使用1965—2017年云南省122个气象观测站的逐日降水资料和NCEP大气环流资料，采用年际增量的方法来预测云南夏季降水。文中基于云南夏季降水年际增量变化规律和影响夏季降水的环流形势及物理过程，选取了6个具有物理意义的预测因子，包括：前期2月南太平洋海温异常、前期2月东亚北部海平面气压异常、前期4月北美500 hPa 位势高度异常、前期5月太平洋北部海平面气压异常、前期1月印度半岛北部500 hPa 位势高度异常及前期2月澳洲以南地区200 hPa高度场偶极子异常，来建立云南夏季降水预测模型。并对预测模型进行逐年交叉检验和1998—2017年逐年独立样本检验。交叉检验中夏季降水年际增量预测值和观测值的相关系数为0.85，相对均方根误差为8.0%。回报检验中夏季降水年际增量的相对均方根误差为9.1%，63.0%的异常年份预测值能够准确地预报出夏季降水异常。该预测模型有较好的预测能力。
云南夏季降水年际变化较大，影响因子众多，夏季降水的预测较为困难。使用1965—2017年云南省122个气象观测站的逐日降水资料和NCEP大气环流资料，采用年际增量的方法来预测云南夏季降水。文中基于云南夏季降水年际增量变化规律和影响夏季降水的环流形势及物理过程，选取了6个具有物理意义的预测因子，包括：前期2月南太平洋海温异常、前期2月东亚北部海平面气压异常、前期4月北美500 hPa 位势高度异常、前期5月太平洋北部海平面气压异常、前期1月印度半岛北部500 hPa 位势高度异常及前期2月澳洲以南地区200 hPa高度场偶极子异常，来建立云南夏季降水预测模型。并对预测模型进行逐年交叉检验和1998—2017年逐年独立样本检验。交叉检验中夏季降水年际增量预测值和观测值的相关系数为0.85，相对均方根误差为8.0%。回报检验中夏季降水年际增量的相对均方根误差为9.1%，63.0%的异常年份预测值能够准确地预报出夏季降水异常。该预测模型有较好的预测能力。
2021, 49(2):211-217.
摘要:
本文采用2012—2018年西藏74个气象站的降水资料，以及墨脱站小时、日、月、季、年的降水资料，对西藏的降水日数、累计降水量、强降水的空间分布进行了分析，结果表明：①墨脱是西藏降水日数最多、累计降水量最大的中心，也是出现极端强降水概率最高的区域。②墨脱的降水主要集中在3—10月，降水呈现双峰型，峰值分别出现在6月和9月，其中9月的降水量跟年降水量有很好的相关性。③墨脱出现暴雨次数最多的是5、8、9月，其中5月的暴雨日数突增，与8、9月的暴雨日数相当。④墨脱干湿季分明，多夜雨，凌晨03:00—07:00出现降雨的概率达到50%以上。墨脱位于西藏的最南端，海拔从最低的115 m上升到1200 m，印度洋的湿润气流沿着雅鲁藏布河谷长驱直入，在地形抬升作用下，使得墨脱的降水量堪比同纬度的内地沿海城市，因此墨脱为西藏的“雨窝”。
本文采用2012—2018年西藏74个气象站的降水资料，以及墨脱站小时、日、月、季、年的降水资料，对西藏的降水日数、累计降水量、强降水的空间分布进行了分析，结果表明：①墨脱是西藏降水日数最多、累计降水量最大的中心，也是出现极端强降水概率最高的区域。②墨脱的降水主要集中在3—10月，降水呈现双峰型，峰值分别出现在6月和9月，其中9月的降水量跟年降水量有很好的相关性。③墨脱出现暴雨次数最多的是5、8、9月，其中5月的暴雨日数突增，与8、9月的暴雨日数相当。④墨脱干湿季分明，多夜雨，凌晨03:00—07:00出现降雨的概率达到50%以上。墨脱位于西藏的最南端，海拔从最低的115 m上升到1200 m，印度洋的湿润气流沿着雅鲁藏布河谷长驱直入，在地形抬升作用下，使得墨脱的降水量堪比同纬度的内地沿海城市，因此墨脱为西藏的“雨窝”。
2021, 49(2):218-226.
摘要:
利用WRF模式，结合自动站观测资料、多普勒雷达资料和NECP再分析资料，对2018年6月13日山东中部一次冰雹天气过程的环流背景、触发和维持机制、雹云流场结构特征以及冰雹形成机制进行分析。结果表明：本次冰雹天气过程是在华北冷涡背景下，由中尺度地面辐合线触发生成的超级单体雹暴过程。降雨和下沉气流引发的地面冷池进一步增强了地面辐合；雹云顶端强辐散出流的抽吸作用是动力不稳定维持机制。WRF模式模拟的雹云具有有界弱回波、回波悬垂等超级单体特征。模拟雹云的成熟阶段0 ℃高度位于4 km，超过40 dBz的回波高度达到12 km；在流场上主体为上升运动，且上升运动两侧存在上升→下沉→上升运动的转换，有利于冰雹的碰并增长。雪晶最初由过冷云水和云冰碰并生成，之后通过碰并过冷水转化为霰粒子，为冰雹生成提供了充足的雹胚。霰粒子和雹粒子在上升运动的带动下反复经过雹云中的过冷水累积带有利于自身不断增长并转化形成大冰雹。
利用WRF模式，结合自动站观测资料、多普勒雷达资料和NECP再分析资料，对2018年6月13日山东中部一次冰雹天气过程的环流背景、触发和维持机制、雹云流场结构特征以及冰雹形成机制进行分析。结果表明：本次冰雹天气过程是在华北冷涡背景下，由中尺度地面辐合线触发生成的超级单体雹暴过程。降雨和下沉气流引发的地面冷池进一步增强了地面辐合；雹云顶端强辐散出流的抽吸作用是动力不稳定维持机制。WRF模式模拟的雹云具有有界弱回波、回波悬垂等超级单体特征。模拟雹云的成熟阶段0 ℃高度位于4 km，超过40 dBz的回波高度达到12 km；在流场上主体为上升运动，且上升运动两侧存在上升→下沉→上升运动的转换，有利于冰雹的碰并增长。雪晶最初由过冷云水和云冰碰并生成，之后通过碰并过冷水转化为霰粒子，为冰雹生成提供了充足的雹胚。霰粒子和雹粒子在上升运动的带动下反复经过雹云中的过冷水累积带有利于自身不断增长并转化形成大冰雹。
2021, 49(2):227-234.
摘要:
利用2019年5月20日机载DMT和SPEC粒子测量系统获取的飞机云微物理探测资料，结合高空、地面、卫星云图产品等常规气象数据，分析了东北冷涡在发展成熟期的云宏微观结构特征。结果表明：飞机探测区域为冷性层积混合云，云水充沛。云粒子探头(CDP)和二维云粒子图像探头(CIP)探测到的最大粒子数浓度分别为362.10 cm-3、191.08 L-1，液态含水量变化范围为0~0.88 g/m3；CDP粒子谱呈指数型下降，谱宽较窄；CIP粒子谱呈双峰结构。云粒子图像探测仪CPI表明，层积云上部主要为冰雪晶粒子，以冰晶的核化和凝华增长为主；中上部粒子主要为小冰晶形态，也有冰晶聚合体和枝状冰晶；中下部是过冷水和冰晶粒子的共存区，过冷水较为丰富。
利用2019年5月20日机载DMT和SPEC粒子测量系统获取的飞机云微物理探测资料，结合高空、地面、卫星云图产品等常规气象数据，分析了东北冷涡在发展成熟期的云宏微观结构特征。结果表明：飞机探测区域为冷性层积混合云，云水充沛。云粒子探头(CDP)和二维云粒子图像探头(CIP)探测到的最大粒子数浓度分别为362.10 cm-3、191.08 L-1，液态含水量变化范围为0~0.88 g/m3；CDP粒子谱呈指数型下降，谱宽较窄；CIP粒子谱呈双峰结构。云粒子图像探测仪CPI表明，层积云上部主要为冰雪晶粒子，以冰晶的核化和凝华增长为主；中上部粒子主要为小冰晶形态，也有冰晶聚合体和枝状冰晶；中下部是过冷水和冰晶粒子的共存区，过冷水较为丰富。
2021, 49(2):235-243.
摘要:
2017年8月1日18:10—18:30受1710号台风“海棠”外围螺旋雨带影响，江苏省淮安市淮安区出现EF1级龙卷。利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、多普勒雷达资料等，对龙卷过程进行分析。结果显示：龙卷发生在“海棠”残留低压和副高边缘间的东南暖湿急流中，其发生前1 h地面出现小尺度涡旋并沿着地面辐合线移动。龙卷影响时，相邻地面自动站观测到气压上升、气温和露点下降、风力明显增大。逐渐增大的对流有效位能、小的对流抑制能量、较大的0～1 km垂直风切变、1 km以下的抬升凝结高度、干侵入等环境场特征均有利于本次龙卷风暴的生成。淮安多普勒雷达探测到入流缺口、TVS特征、气旋性风场结构。通过垂直螺旋度分析和双多普勒雷达风场反演等方法，发现在龙卷发生前低层环境垂直风切变有利于小尺度涡旋生成，中低层水平风场以辐合为主。当出现龙卷时，气旋式辐合中心下降有利于涡旋触地，龙卷发生地位于低层涡旋移动方向左前侧与1 km高度切变线附近。
2017年8月1日18:10—18:30受1710号台风“海棠”外围螺旋雨带影响，江苏省淮安市淮安区出现EF1级龙卷。利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、多普勒雷达资料等，对龙卷过程进行分析。结果显示：龙卷发生在“海棠”残留低压和副高边缘间的东南暖湿急流中，其发生前1 h地面出现小尺度涡旋并沿着地面辐合线移动。龙卷影响时，相邻地面自动站观测到气压上升、气温和露点下降、风力明显增大。逐渐增大的对流有效位能、小的对流抑制能量、较大的0～1 km垂直风切变、1 km以下的抬升凝结高度、干侵入等环境场特征均有利于本次龙卷风暴的生成。淮安多普勒雷达探测到入流缺口、TVS特征、气旋性风场结构。通过垂直螺旋度分析和双多普勒雷达风场反演等方法，发现在龙卷发生前低层环境垂直风切变有利于小尺度涡旋生成，中低层水平风场以辐合为主。当出现龙卷时，气旋式辐合中心下降有利于涡旋触地，龙卷发生地位于低层涡旋移动方向左前侧与1 km高度切变线附近。
2021, 49(2):244-252.
摘要:
针对2018年3月16—17日四川盆地西北部一次典型层状云降水天气过程，利用云模式、卫星、雷达、探空等资料，分析了人工增雨作业条件和物理响应。同时，基于雨滴谱观测数据开展了人工增雨作业微物理特征分析，重点研究了粒径速度谱分布特征。结果表明：人工增雨作业后，不同粒径、不同粒速的粒子数变化明显，大滴粒子显著增多，雨滴谱变宽，0.437～1.625 mm粒径谱和1.5～5.2 m/s速度谱明显变宽；同时，粒径和粒子速度无明显跃变，区间值分布相对集中在粒径0.312～2.125 mm、粒速1.1～6.8 m/s，人工增雨作业对降水粒子的粒径和粒子速度改变有限。人工增雨作业影响时段，降水强度和雨含水量以及总数浓度和有效粒径，依然保持与自然降水时段各自峰值、谷值、震荡态势的一致性，人工增雨作业不改变各物理量之间的相关性。
针对2018年3月16—17日四川盆地西北部一次典型层状云降水天气过程，利用云模式、卫星、雷达、探空等资料，分析了人工增雨作业条件和物理响应。同时，基于雨滴谱观测数据开展了人工增雨作业微物理特征分析，重点研究了粒径速度谱分布特征。结果表明：人工增雨作业后，不同粒径、不同粒速的粒子数变化明显，大滴粒子显著增多，雨滴谱变宽，0.437～1.625 mm粒径谱和1.5～5.2 m/s速度谱明显变宽；同时，粒径和粒子速度无明显跃变，区间值分布相对集中在粒径0.312～2.125 mm、粒速1.1～6.8 m/s，人工增雨作业对降水粒子的粒径和粒子速度改变有限。人工增雨作业影响时段，降水强度和雨含水量以及总数浓度和有效粒径，依然保持与自然降水时段各自峰值、谷值、震荡态势的一致性，人工增雨作业不改变各物理量之间的相关性。
2021, 49(2):253-259.
摘要:
为分析安徽省夏玉米全生育期涝渍灾害发生的特征，定量化评估涝渍灾害风险程度。利用安徽省48年的气象资料(1971-2018年)，采用夏玉米涝渍指数模型，计算分析了安徽省夏玉米涝渍指数的时空特征，并确定了夏玉米涝渍指数等级指标，最后采用灾损风险指数模型得到了安徽省夏玉米产量涝渍灾损风险分布。结果表明：①夏玉米全生育期涝渍指数以0.027/10a的速率呈显著上升趋势，其中6月上旬和8月上旬上升趋势最为明显;涝渍指数的空间分布显示其值变幅在0.08～0.38之间，其中大别山区、江南中东部和淮北局部是夏玉米涝渍指数的高值区。②建立的夏玉米涝渍灾害等级指标和实际涝渍减产的结果较为一致，其中涝渍等级与实际减产率一致的比例为82.2%。③而夏玉米涝渍产量灾损风险分布显示大别山区、江淮东部和江南东部地区是安徽省夏玉米涝渍产量损失的高风险区。研究结果对开展区域农业气象防灾减灾有很好的借鉴意义。
为分析安徽省夏玉米全生育期涝渍灾害发生的特征，定量化评估涝渍灾害风险程度。利用安徽省48年的气象资料(1971-2018年)，采用夏玉米涝渍指数模型，计算分析了安徽省夏玉米涝渍指数的时空特征，并确定了夏玉米涝渍指数等级指标，最后采用灾损风险指数模型得到了安徽省夏玉米产量涝渍灾损风险分布。结果表明：①夏玉米全生育期涝渍指数以0.027/10a的速率呈显著上升趋势，其中6月上旬和8月上旬上升趋势最为明显;涝渍指数的空间分布显示其值变幅在0.08～0.38之间，其中大别山区、江南中东部和淮北局部是夏玉米涝渍指数的高值区。②建立的夏玉米涝渍灾害等级指标和实际涝渍减产的结果较为一致，其中涝渍等级与实际减产率一致的比例为82.2%。③而夏玉米涝渍产量灾损风险分布显示大别山区、江淮东部和江南东部地区是安徽省夏玉米涝渍产量损失的高风险区。研究结果对开展区域农业气象防灾减灾有很好的借鉴意义。
15 四川省干旱损失风险分析
2021, 49(2):260-268.
摘要:
利用四川省1961—2019年的气象观测资料及1991—2019年各县旱情资料，采用信息扩散方法分析了10 a、50 a一遇干旱的持续天数、经济损失率、人口受旱率和农作物受旱率的空间分布，并采用基于广义帕累托分布（GDP）的极值（POT）模型分析了四川7个干旱气候区，在不同置信水平下可能造成的最大经济损失率（PML）。结果表明：①10 a重现期干旱持续天数，盆东北、盆中以及盆地西部山区相对较少在60～80 d，攀西地区西部、盆地南部、龙泉山脉相对较多在100 d以上；50 a重现期干旱持续天数，盆地嘉陵江、涪江流域、都江堰灌区、甘孜州中部以及川西高原西北部相对较少在90～120 d，攀西地区、甘孜州西南部和中部、盆地南部等局部地区在150 d以上。②10 a和50 a重现期农作物受旱率，川西高原北部、盆东北和盆中均偏高，分别大于60%和90%；攀西地区和成都平原等地区相对偏低，均小于60%。③10 a和50 a重现期人口受旱率川西高原和盆地东北部、中部和南部分别在60%和80%以上。④10 a和50 a重现期干旱经济损失率，攀西地区、盆地西部（成德绵、雅乐眉）和南部（宜宾、自贡）均偏小，分别在3%和5%以下；盆东北、盆中和川西高原均相对而言偏高，其中盆东北局地、甘孜州西北部分别大于10%和20%。⑤在不同置信水平下，IV区（盆地东北部）和V区（甘孜州北部和阿坝州中西部）的PML相差较大且明显高于其它5区，最大分别为28.5%和38.6%；VII区（甘孜州南部和攀西地区北部）的PML在不同置信水平下相差最小且均小于其它区域，最小为3.1%；I区（成都平原区）的PML在不同置信水平下均处于偏小位置且整体相差不大。
利用四川省1961—2019年的气象观测资料及1991—2019年各县旱情资料，采用信息扩散方法分析了10 a、50 a一遇干旱的持续天数、经济损失率、人口受旱率和农作物受旱率的空间分布，并采用基于广义帕累托分布（GDP）的极值（POT）模型分析了四川7个干旱气候区，在不同置信水平下可能造成的最大经济损失率（PML）。结果表明：①10 a重现期干旱持续天数，盆东北、盆中以及盆地西部山区相对较少在60～80 d，攀西地区西部、盆地南部、龙泉山脉相对较多在100 d以上；50 a重现期干旱持续天数，盆地嘉陵江、涪江流域、都江堰灌区、甘孜州中部以及川西高原西北部相对较少在90～120 d，攀西地区、甘孜州西南部和中部、盆地南部等局部地区在150 d以上。②10 a和50 a重现期农作物受旱率，川西高原北部、盆东北和盆中均偏高，分别大于60%和90%；攀西地区和成都平原等地区相对偏低，均小于60%。③10 a和50 a重现期人口受旱率川西高原和盆地东北部、中部和南部分别在60%和80%以上。④10 a和50 a重现期干旱经济损失率，攀西地区、盆地西部（成德绵、雅乐眉）和南部（宜宾、自贡）均偏小，分别在3%和5%以下；盆东北、盆中和川西高原均相对而言偏高，其中盆东北局地、甘孜州西北部分别大于10%和20%。⑤在不同置信水平下，IV区（盆地东北部）和V区（甘孜州北部和阿坝州中西部）的PML相差较大且明显高于其它5区，最大分别为28.5%和38.6%；VII区（甘孜州南部和攀西地区北部）的PML在不同置信水平下相差最小且均小于其它区域，最小为3.1%；I区（成都平原区）的PML在不同置信水平下均处于偏小位置且整体相差不大。
2021, 49(2):269-277.
摘要:
根据自然灾害风险理论，结合气象数据、地理信息、人口与经济资料等开展雷电灾害风险综合评价，研究致灾因子、孕灾环境和承灾体等因子与风险的定量化关系，建立评价指标和层次分析模型，运用模糊综合判断和聚类分析等方法计算综合评价指数并划分风险等级。结果表明：雷电灾害高风险区主要集中在滇中、滇西南及滇西北的丽江东南部等地区；次高风险区分布于西双版纳、普洱、昆明、楚雄、曲靖西部、玉溪北部及大理中部等地；中风险区分布最广，主要集中在临沧、德宏、曲靖、红河、丽江及文山北部等；迪庆、怒江和昭通的风险值较低，将风险综合评价结果与历史雷电灾情的分布进行对比，两者对应情况较好。开展基于灾前防御的风险分析，研究雷电活动影响范围和风险等级，有助于提前控制和处置风险，随着技术方法的不断改进，风险评价的置信度和可靠性也将得到提升。
根据自然灾害风险理论，结合气象数据、地理信息、人口与经济资料等开展雷电灾害风险综合评价，研究致灾因子、孕灾环境和承灾体等因子与风险的定量化关系，建立评价指标和层次分析模型，运用模糊综合判断和聚类分析等方法计算综合评价指数并划分风险等级。结果表明：雷电灾害高风险区主要集中在滇中、滇西南及滇西北的丽江东南部等地区；次高风险区分布于西双版纳、普洱、昆明、楚雄、曲靖西部、玉溪北部及大理中部等地；中风险区分布最广，主要集中在临沧、德宏、曲靖、红河、丽江及文山北部等；迪庆、怒江和昭通的风险值较低，将风险综合评价结果与历史雷电灾情的分布进行对比，两者对应情况较好。开展基于灾前防御的风险分析，研究雷电活动影响范围和风险等级，有助于提前控制和处置风险，随着技术方法的不断改进，风险评价的置信度和可靠性也将得到提升。
2021, 49(2):278-283.
摘要:
为了揭示福建省高速公路沿线雷电活动特征，做好高速公路机电设施的防雷工作，本文利用2015—2018年福建省三维闪电监测数据以及福建省高速公路路网资料进行统计分析。分析了高速公路沿线地闪的月、日活动特征，得出地闪活动主要分布在5—9月和14:00—18:00。根据高速公路沿线地闪密度绘制雷电活动等级分布图，结果表明高速公路的少雷区、中雷区、多雷区、强雷区路段占比分别为5.19%、12.65%、63.03%、19.13%。基于雷电流幅值和雷电陡度绘制雷电强度等级分布图，结果表明89.87%的路段处于雷电强度等级为三级的区域。最后，统计了高速公路沿线雷电流幅值累积概率分布并分析其拟合函数，拟合结果表明福建省高速公路沿线雷电流幅值累积概率分布符合IEEE标准推荐的函数形式。
为了揭示福建省高速公路沿线雷电活动特征，做好高速公路机电设施的防雷工作，本文利用2015—2018年福建省三维闪电监测数据以及福建省高速公路路网资料进行统计分析。分析了高速公路沿线地闪的月、日活动特征，得出地闪活动主要分布在5—9月和14:00—18:00。根据高速公路沿线地闪密度绘制雷电活动等级分布图，结果表明高速公路的少雷区、中雷区、多雷区、强雷区路段占比分别为5.19%、12.65%、63.03%、19.13%。基于雷电流幅值和雷电陡度绘制雷电强度等级分布图，结果表明89.87%的路段处于雷电强度等级为三级的区域。最后，统计了高速公路沿线雷电流幅值累积概率分布并分析其拟合函数，拟合结果表明福建省高速公路沿线雷电流幅值累积概率分布符合IEEE标准推荐的函数形式。
2021, 49(2):284-290.
摘要:
空气负氧离子含量已经成为康养、生态旅游区域评价的主要指标之一，沿海区域的空气负氧离子含量较高，受雷雨等天气因子的影响显著。本文利用日照大沙洼国家森林公园空气负氧离子逐日监测数据、闪电定位仪监测数据和自动气象站雨量、雨强监测资料，分析检验雷雨天气相关气象因子与空气负氧离子浓度变化率的关系。结果表明：①雷雨天气与负氧离子浓度的变化率具有显著相关性，雷雨时负氧离子的浓度变化率高于无雷雨时的负氧离子浓度变化率。②在发生雷雨的初始阶段，雷雨因子对空气负氧离子浓度变化率的影响较明显，随着雷雨的持续，雷雨因子对空气负氧离子浓度影响趋于平缓，并呈现出波动变化。③雷雨过程中，降雨强度和空气负氧离子浓度变化率存在显著正相关关系，降雨越强空气中的负氧离子含量增加越明显;闪电强度和空气负氧离子浓度变化率也存在显著正相关关系，闪电强度越强空气中负氧离子含量增加越明显。④由负氧离子浓度变化率与降雨强度、闪电强度建立的回归模型及其检验可知，对降雨强度大于1.0 mm/5min、负闪电强度大于50 kA的雷雨天气，模型对负氧离子变化率的预测准确率较高;对降雨强度小于1.0 mm/5min、负闪电强度小于45 kA的雷雨天气，模型对负氧离子变化率的预测能力略显不足。
空气负氧离子含量已经成为康养、生态旅游区域评价的主要指标之一，沿海区域的空气负氧离子含量较高，受雷雨等天气因子的影响显著。本文利用日照大沙洼国家森林公园空气负氧离子逐日监测数据、闪电定位仪监测数据和自动气象站雨量、雨强监测资料，分析检验雷雨天气相关气象因子与空气负氧离子浓度变化率的关系。结果表明：①雷雨天气与负氧离子浓度的变化率具有显著相关性，雷雨时负氧离子的浓度变化率高于无雷雨时的负氧离子浓度变化率。②在发生雷雨的初始阶段，雷雨因子对空气负氧离子浓度变化率的影响较明显，随着雷雨的持续，雷雨因子对空气负氧离子浓度影响趋于平缓，并呈现出波动变化。③雷雨过程中，降雨强度和空气负氧离子浓度变化率存在显著正相关关系，降雨越强空气中的负氧离子含量增加越明显;闪电强度和空气负氧离子浓度变化率也存在显著正相关关系，闪电强度越强空气中负氧离子含量增加越明显。④由负氧离子浓度变化率与降雨强度、闪电强度建立的回归模型及其检验可知，对降雨强度大于1.0 mm/5min、负闪电强度大于50 kA的雷雨天气，模型对负氧离子变化率的预测准确率较高;对降雨强度小于1.0 mm/5min、负闪电强度小于45 kA的雷雨天气，模型对负氧离子变化率的预测能力略显不足。
2021, 49(2):291-296.
摘要:
中国气象局灾害管理系统中地质灾害关键词和灾害发生时间具有多种组织结构的信息特征，灾害信息分析依赖于人工，不利于地质灾害气象风险预警检验的实时性和客观化。本文结合灾情信息特征和中文自然语言处理软件包Jieba研发了地质灾害多元灾情信息智能分析技术，开发了地质灾害气象风险预警实时检验客观工具。检验工具集成了多元灾害信息智能分析，业务检验方法为主检验主客观预警，检验结果产品自动化输出等功能，可实现预警检验全部流程。2015—2019年地质灾害气象风险预警检验应用表明，实时检验客观工具提取灾害信息准确率达到97%，检验效率高，实时性和集成化优势明显。
中国气象局灾害管理系统中地质灾害关键词和灾害发生时间具有多种组织结构的信息特征，灾害信息分析依赖于人工，不利于地质灾害气象风险预警检验的实时性和客观化。本文结合灾情信息特征和中文自然语言处理软件包Jieba研发了地质灾害多元灾情信息智能分析技术，开发了地质灾害气象风险预警实时检验客观工具。检验工具集成了多元灾害信息智能分析，业务检验方法为主检验主客观预警，检验结果产品自动化输出等功能，可实现预警检验全部流程。2015—2019年地质灾害气象风险预警检验应用表明，实时检验客观工具提取灾害信息准确率达到97%，检验效率高，实时性和集成化优势明显。
2021, 49(2):297-302.
摘要:
气象观测数据通常情况下通过内网有线宽带进行上传，但因设备故障、人为、自然等因素造成有线线路不通时，需要一种应急通信替代内网通信。此外，由于气象观测台站缺少断网、断电、软件卡死等故障告警机制，造成故障处理周期长，影响观测数据传输质量。本文针对气象观测台站存在的风险设计开发了基于5G的气象数据备份传输及监控报警系统，具备网络通信监测、数据自动传输、软件状态监控、各种信息提示、故障报警等功能，能在一定程度上提高气象观测台站数据传输的可靠性，减少业务人员故障解除过程耗时，从而提高气象信息传输质量，适应地面测报业务自动化的发展方向。
气象观测数据通常情况下通过内网有线宽带进行上传，但因设备故障、人为、自然等因素造成有线线路不通时，需要一种应急通信替代内网通信。此外，由于气象观测台站缺少断网、断电、软件卡死等故障告警机制，造成故障处理周期长，影响观测数据传输质量。本文针对气象观测台站存在的风险设计开发了基于5G的气象数据备份传输及监控报警系统，具备网络通信监测、数据自动传输、软件状态监控、各种信息提示、故障报警等功能，能在一定程度上提高气象观测台站数据传输的可靠性，减少业务人员故障解除过程耗时，从而提高气象信息传输质量，适应地面测报业务自动化的发展方向。
2021, 49(2):303-307.
摘要:
每年汛期开始前，新一代天气雷达需要进行技术指标的测试标校和部件的维修保养，最终形成雷达巡检报告。大修前的C波段天气雷达巡检有3方面不足，首先是部分测试数据需经人工计算才能得出技术指标，自动化程度不够高，其次是无项目完成与否和指标合格与否的提示，容易遗漏还未完成的项目及还未标校好的指标，最后是没有在线帮助文档，技术人员凭经验巡检，容易出现不规范的操作。针对上述情况，设计并实现C波段天气雷达巡检报告自动生成系统，自动处理测试数据获得指标结果，展示各项目完成情况和各指标合格情况，提供巡检测试帮助文档，将会提高雷达巡检的效率和智能化水平。
每年汛期开始前，新一代天气雷达需要进行技术指标的测试标校和部件的维修保养，最终形成雷达巡检报告。大修前的C波段天气雷达巡检有3方面不足，首先是部分测试数据需经人工计算才能得出技术指标，自动化程度不够高，其次是无项目完成与否和指标合格与否的提示，容易遗漏还未完成的项目及还未标校好的指标，最后是没有在线帮助文档，技术人员凭经验巡检，容易出现不规范的操作。针对上述情况，设计并实现C波段天气雷达巡检报告自动生成系统，自动处理测试数据获得指标结果，展示各项目完成情况和各指标合格情况，提供巡检测试帮助文档，将会提高雷达巡检的效率和智能化水平。
2021, 49(2):308-314.
摘要:
为了满足专业气象用户对专业化、精细化、个性化的服务需求，解决气象信息跨平台发布问题，实现移动端信息自动推送，本文借助“江门市气象公共服务中心”微信企业号、新浪云服务器SAE（Sina App Engine），采用PHP网络编程语言搭建了专业气象跨平台发布系统，并阐明了系统关键技术：①SAE与企业号多应用API对接，实现多应用统一管理；②建立基于KVDB缓存的接口访问凭证，提高信息发布效率；③利用定时任务及消息异步执行，实现超阈值消息自动发布，并减少群发消息时的阻塞和延迟；④不同阈值条件的消息推送机制，实现多种类气象产品同步发布。该系统在一定程度上提升了专业气象服务水平，为用户创造了经济效益，将为全国各地“互联网+气象”跨平台发布提供一个良好的建设思路。
为了满足专业气象用户对专业化、精细化、个性化的服务需求，解决气象信息跨平台发布问题，实现移动端信息自动推送，本文借助“江门市气象公共服务中心”微信企业号、新浪云服务器SAE（Sina App Engine），采用PHP网络编程语言搭建了专业气象跨平台发布系统，并阐明了系统关键技术：①SAE与企业号多应用API对接，实现多应用统一管理；②建立基于KVDB缓存的接口访问凭证，提高信息发布效率；③利用定时任务及消息异步执行，实现超阈值消息自动发布，并减少群发消息时的阻塞和延迟；④不同阈值条件的消息推送机制，实现多种类气象产品同步发布。该系统在一定程度上提升了专业气象服务水平，为用户创造了经济效益，将为全国各地“互联网+气象”跨平台发布提供一个良好的建设思路。
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