摘要:

摘要:基于国家气象信息中心全球地面气象观测站及非气象观测站逐时气温数据，应用分月阈值、区块阈值、纬带阈值及空间一致性综合检测方法，构建了2016—2020年全球逐时地面气温数据集，并设计了可实时更新的质量检测流程，为全球预报服务和科研业务提供可靠的数据保障。近5年数据的检测结果表明，全球总的可疑错误数据率为0.85%，亚洲的可疑错误数据较多，占亚洲数据样本的1.67%，占全球可疑错误数据的72%左右，并以夏秋两季检出数据较多。79%左右的可疑数据是通过区块阈值与空间一致性方法检测出的非气象观测站点数据，站点极值与空间一致性检出的观测站可疑数据占9%以上。

摘要:采用北京市国家大气探测试验基地2017年5月1日至2019年8月31日的微波辐射计观测结果，通过位温气块法反演了该地区的大气边界层高度，统计其日变化和月际变化特征，并与相应的探空反演结果进行对比。结果表明：日间大气边界层高度的变化特征与日照时长对应关系很好。除热力作用外，边界层高度受地面风速的影响较大，近地面的较强大风对大气边界层高度起到了抬升作用，导致1—4月的夜间边界层高度明显高于其他月。2月、3月、4月、9月和10月的日间大气扩散条件较好，最大边界层高度均超过了3 km。月均最高大气边界层高度为1461 m，月均最低大气边界层高度为242 m。2月的平均边界层高度最高，为943 m，12月的平均边界层高度最低，为426 m。由于7、8月多为降水和多云天气，所以平均边界层高度较低。微波辐射计反演结果与探空反演结果具有较好的一致性，二者的皮尔逊相关系数达到了0.874，均方根误差仅300 m。

摘要:大气湿度廓线对于研究大气系统的复杂性具有十分重要的作用。地基微波辐射计有着连续观测的特性，能够以高时间分辨率反演出高度至10 km的大气湿度廓线，廓线数据对于气象预报和研究气候系统的变化至关重要。为了提高反演大气湿度廓线的精准度，本文使用时间循环神经网络模型，利用微波辐射计连续探测的信号并使用Ka波段毫米波云雷达数据提高有云时的反演精度，采用LSTM（Long Short-Term Memory）神经网络反演计算大气湿度廓线，用探空仪实测相对湿度验证并分析反演效果。该模型反演的湿度廓线与探空廓线的平均绝对误差为9.80%，均方根误差为13.85%，优于经典的BP（Back Propagation）神经网络模型平均绝对误差11.52%，均方根误差15.66%。通过比较，证明了本文的反演模型利用连续观测的亮温数据能够有效地提高反演精度，特别是对于3～7 km范围内大气湿度廓线分布较为复杂的相对湿度的反演。并验证了该模型加入云观测数据提高了有云时的反演精度。

摘要:随着风云气象卫星事业的飞速发展，卫星观测通道数量不断增加、时间和空间分辨率不断提高，原始数据码速率已经由每秒几十兆比特上升为几百兆比特，不久将达到千兆以上。卫星的主要任务是获取遥感数据，从某种角度而言，卫星的价值等价于遥感数据的质量和大小。原始数据通过无线电载波传输至地面站，从载波中准确无误地解调出原始数据，是风云卫星观测系统最关键的环节，星地接口的核心，也是数据处理和服务的基础。为了提升解调性能，本文开展基于高速数字信号处理技术，设计数字解调的整体结构，分析载波恢复、交叉极化抵消、时钟恢复、均衡等关键模块的实现原理及方法。在实验室环境下，采用VHDL语言实现8PSK全数字解调系统设计，当采用7/8LDPC译码时，数据传输速率可达1.2 Gb/s，验证了所设计方案在高速数字信号处理方面的优越性和有效性，为风云卫星发展以及未来气象卫星中的调制解调提供依据。

摘要:现有标准格式雷达基数据解析工具在设计上存在通用性和抽象性不足的问题，不便于雷达数据的解析和处理。为了解决这个问题，本文基于Unidata的CDM（Common Data Model），设计和构建了中国天气雷达基数据模型，在数据模型层面实现了对天气雷达标准格式基数据的访问，并以Unidata开源的NetCDF Java库和IDV(Integrated Data Viewer)可视化软件为基础，形成了一套基于CDM的天气雷达标准格式基数据内容提取和可视化分析工具。本研究以广州雷达新旧两种格式基本反射率数据对比为例，展示了研究成果在多普勒天气雷达标准格式基数据评估中的应用。结果表明：本研究成果方便了雷达标准格式基数据的使用，对雷达标准格式基数据的业务应用起到了促进作用。本研究成果亦可应用于雷达基数据处理与分析相关的实际业务和科研工作中，为雷达资料的应用提供基础支持。

摘要:随着信息技术应用创新和信息系统集约化进程的不断推进，气象部门政务管理信息系统正加速实施国产化自主可控迭代升级，其对历史数据迁移的平滑与否是衡量升级成败的关键因素之一。借助分布式全文检索框架ElasticSearch的动态映射、分布式可扩展以及非结构化数据处理等能力，本文提出一种异构数据迁移方法，能够解决传统方法在系统替换场景中存在的不足。应用该方法对中国气象局电子公文系统进行全国产化替代，取得了良好的效果,不仅满足了历史数据向国产化自主可控生态下的物理迁移需求，还能支持新的系统对历史数据更加灵活的二次使用。

摘要:针对长时间序列、多站点和多气象要素的大数据量查询需求，现有的CIMISS(China Integrated Meteorological Information Sharing System)存在支撑能力严重不足的问题。本研究使用广西气象站点建站至今的历史地面气象记录月报表数据资料和现有Hadoop集群物理资源,重新设计数据ETL流程，构建Parquet格式数据集并完成HDFS转换存储；嵌入Spark的Broadcast广播变量，优化Spark集群执行参数，提高了集群的处理并行度和SparkSql的关联查询效率。结果表明，Parquet格式数据集的最高压缩比超过95%，一次性大数据量的查询效率比原来提升了1～5倍，并支持高并发访问，为各类相关预报预测业务的开展提供了有效的技术支撑。

摘要:短信因其传播方式的主动性、用户群体的广覆盖等特点，在突发事件预警信息发布中具有举足轻重的作用。但目前气象部门所建短信平台在发布时效、覆盖面、定位发布等方面存在局限性，无法满足预警信息快速、精准发布的要求。本文结合中国移动大数据平台，提出了基于蜂窝通信原理的突发事件预警短信靶向发布技术方案，并以该方案在宁夏地区的实现为例，重点阐述了系统布局、数据对接、目标用户筛选、靶向发布策略等关键技术。该方案可有效提高突发事件预警信息发布的针对性和有效性。

摘要:利用陕西省气象监测站观测资料、NCEP/NCAR和ERA5全球再分析资料，对2019年12月10日凌晨西安东部一次夜间温度异常跃增过程进行深入分析。结果表明：①此次夜间增温过程发展迅速、局地性强、预报难度大。②500 hPa内蒙东部冷槽底后部干燥的西北气流和850 hPa干暖气团有利于产生大气下沉绝热增温。西安地区近地面存在逆温，阻碍大气热量的垂直交换。升温前西安东部2 m气温较周边地区显著偏暖，且维持时间长，为该地区夜间升温创造了有利条件。③西安东部低空长时间维持较强的暖平流，地面不断有弱冷空气侵入，加之受骊山阻挡，使得临潼地区近地面暖空气被急剧压缩，同时大气下沉绝热增温效应增强，在这四者的共同作用下造成了临潼地区夜间气温的显著跃增。④选取了近3年18次临潼地区夜间增温过程，对其进行天气系统、探空、垂直结构等深入分析，总结归纳临潼夜间增温发生判据，结合数值模式预报产品，提出订正方案，并进行检验评估。该方案有一定的正订正效果，可为数值模式对此类强转折性天气过程中气温精细化预报提供参考。

摘要:利用常规观测和NCEP再分析资料，分析2008—2019年广西低温雨雪冰冻过程（简称低温过程）。结果表明：广西低温过程分为稳定阻塞、减弱阻塞、两槽一脊及多波动型，稳定阻塞型持续8～15 d，其余类型小于等于6 d。稳定阻塞型中高纬补充的冷空气及低纬输送的水汽是广西低温过程持续的重要因素，700 hPa西南气流提供水汽和热量，有利于融化层及冻雨形成，低层宽广的温度锋区及大的平均锋生函数利于低温过程持续。稳定阻塞型具有云顶温度-10～0 ℃、低层冷垫≤-7 ℃、中层融化层≥8 ℃的冻雨温度层结，两槽一脊型则为云顶温度-20～-10 ℃、无融化层、低层冷垫达-10 ℃的纯雪温度层结。稳定阻塞型低温扰动路径为东路加西路，其他型为东路，前期强低温扰动具有指示意义。东路加西路低温扰动先从贝湖南移，再从巴湖东移补充；巴湖低温扰动不断补充对长周期过程有重要作用。由前期低温扰动位置及环流型可对低温过程路径及持续时间作初步判断。

摘要:利用近10年新疆暖季（5—9 月）常规观测、区域自动站小时降水资料，对468个短时强降水过程的主要流型、关键环境参数特征及预报阈值进行讨论。结果表明：新疆短时强降水的流型有中亚低槽（涡）、西西伯利亚低槽（涡）、西北气流等3种，中亚低槽（涡）是影响新疆短时强降水的主要流型；探空温湿廓线可分为Ⅰ型（整层干）、Ⅱ型（上干下湿）、Ⅲ型（上湿下干）和Ⅳ型（整层湿），Ⅰ型和Ⅲ型是新疆短时强降水的主要类型；中亚低槽（涡）主要是探空温湿廓线Ⅲ、Ⅳ型，西伯利亚低槽（涡）多为Ⅰ、Ⅱ型，西北气流Ⅰ、Ⅲ型居多。3种流型对应的主要环境参量最低阈值：850 hPa与500 hPa温差分别为24.0 ℃、25.0 ℃和27.0 ℃、地面至700 hPa露点温度均值分别为3.0 ℃、2.0 ℃和2.9 ℃；CAPE分别为117 J·Kg^-1、146 J·Kg^-1和103 J·Kg^-1、0～6 km垂直风切变分别为0.8×10^-3s^-1、1.0×10^-3s^-1和0.5×10^-3s^-1。本文对新疆短时强降水主要流型配置、短临预报潜势及阈值进行初探，为新疆短时强降水短临预报预警提供支撑。

摘要:利用拉格朗日后向轨迹追踪模式HYSPLIT，结合蒸发—降水诊断法及相关的水汽贡献定量分析法，分析了台风“温比亚”影响期间山东极端强降水的水汽来源及输送特征。结果表明：区域极端强降水的发生与大尺度的水汽输送和辐合密切相关；影响强降水的水汽源地主要有4个，它们分别位于印度洋→孟加拉湾→南海、低纬西太平洋、中纬度西北太平洋和中国东部；源区贡献定量分析表明，低纬西太平洋对极端降水的水汽贡献最大，中纬度西北太平洋次之，印度洋→孟加拉湾→南海与中国东部的贡献相当且均低于中纬度西北太平洋；进一步对比不同源区的水汽输送差异发现，虽然印度洋→孟加拉湾→南海初期摄取的水汽较多，但输送过程中过高的沿途水汽损耗，显著降低了其对极端降水的水汽贡献，尽管中纬度西北太平洋和中国东部地区初期摄取的水汽较少，但两者沿途的水汽损失亦小并且两者摄取的水汽在目标区实际转为降水的比例较高，因此两者最终的水汽贡献不容忽视。

摘要:利用2010—2019年浙江省暖季（5—9月）1426个国家站和区域站小时雨量数据和NCEP 1°×1°逐日4次再分析资料，分析了浙江省暖季短时强降水、极端短时强降水时空分布特征及区域性短时强降水事件，结果表明：①近10年暖季短时强降水频次呈增多趋势，降水强度变化平稳； 8月（上旬）降水频次最多， 9月（中旬）强度最强；16：00—19:00降水频次最多，16:00、20:00强度最强；降水频次、降水强度的空间分布与地形密切相关，易产生在沿海地区的山脉分布处。②近10年暖季极端短时强降水频次年际变化大，但变化趋势平稳；8月（下旬）降水频次最多，9月（中旬、下旬）降水强度最强；16：00降水频次最多，12:00降水强度最强；极端短时强降水频次空间分布也与地形相关，沿海多于内陆。③区域性短时强降水事件可分为冷切型、暖切型、热带气旋型、高空槽型、副高控制型5类。

摘要:为了改进气象行业标准（国标）推荐的厄尔尼诺/拉尼娜事件监测指数所涉及的异常数据带有趋势、间隔10年的修订所可能引入的额外周期、指数一致性及气候标准值变动所引起的事件属性、强弱的变化等系列问题，本文基于一个可以消除一阶趋势并舍弃气候标准值的异常计算方法用以构建相关指数。结果表明，该方案所计算的指数与原指数具有较好的一致性，在有显著趋势的序列中，本方案较气象行业标准推荐方案算法简单，趋势消解显著，在应对气候变暖等系列问题中，本方案具有推广价值。

摘要:为减少雷电灾害造成的人身伤亡和经济损失，提出了一种基于机器学习和单站地面气象要素的雷电临近预警方法。在重庆市选择了8个自动气象站，使用温、压、湿、风4种单站地面气象要素与ADTD地闪定位资料，通过对特征工程、重采样、交叉验证等机器学习技术的组合应用，构建了基于ADASYNET模型的雷电临近预警方法，能够对气象站周边20 km范围进行提前期0～30 min的预警。验证结果表明：该预警方法适用于全部8个站点，在0～10 min、10～20 min、20～30 min预警提前期，调和平均F₁得分分别为0.60、0.59、0.60，与其他一些预警方法、系统对比实现方式灵活，预警效果良好，能够为防雷减灾工作提供参考。

摘要:本文基于B-P方程、Rusck方程和Agrwal耦合模型，开发出一种架空线雷电感应过电压的时域快速算法。利用该算法研究了不同参数对雷电感应过电压的影响，并利用2-D FDTD算法对其计算精度进行全面检验。结果表明：①首次回击电流产生的感应过电压的峰值较大，波头陡度小；继后回击电流产生的感应过电压的峰值较小，而波头陡度更大。②地面电导率 σ 对感应过电压的幅值和极性影响较大。架空线路中点处的感应过电压峰值与地面电导率呈负相关，而端点处的感应过电压峰值与地面电导率呈正相关，并且在电导率较低（σ=0.001 S/m）时波形表现出双极性特征。③架空线路中点和端点处的感应过电压峰值均随线路高度h增大而增大。④在闪电通道50～1000 m范围内，本文算法模拟出的感应过电压波形与2-D FDTD的结果基本一致，且峰值计算误差均小于5%。综上，由于本文算法计算时间仅需10 s并具有较高的计算精度，有利于在防雷工程中推广应用。

摘要:采用2016—2020年浙江省闪电定位资料，〖JP2〗利用Access和MATLAB对浙江省陆域、舟山海域地闪回击特征进行分析。结果显示：浙江省陆域年平均地闪回击密度为1.97 次·km^-2·a^-1，正地闪回击密度为0.10 次·km^-2·a^-1，正地闪回击占总地闪回击的5.1%，正地闪回击平均电流强度为42.49 kA，负地闪为33.61 kA，正负电流强度比值为1.26。舟山海域年平均地闪回击密度为0.54 次·km^-2·a^-1，正地闪回击密度为0.06 次·km^-2·a^-1，正地闪回击占总地闪回击的11.1%，正地闪回击平均电流强度为49.81 kA，负地闪为47.77 kA，正负电流强度比值为1.04。浙江省陆域、舟山海域的北部区域的正地闪和负地闪回击电流强度均明显强于南部区域；舟山海域的正地闪和负地闪回击平均电流强度均分别比浙江省陆域的强，舟山海域的正负地闪回击平均电流强度比值明显小于浙江省陆域。不同区域正地闪与负地闪回击平均电流强度的比值有较大差异，舟山海域正地闪回击的比例特别高，正地闪回击的平均电流强度稍大于负地闪，通过大气电学和气象学分析，初步阐释其成因。

摘要:为了提升莆田市文旦柚的品牌效应和市场竞争力，利用文旦柚种植区历年区域自动站气象观测资料及果实品质检测数据，通过分析影响文旦柚品质的关键气象因子和主要气象灾害，构建文旦柚气候品质评估指标，采用专家打分法和层次分析法，确定气候适宜性因子和致灾因子的权重，建立文旦柚气候品质评估模型，计算气候品质指数并进行量化等级划分，开展文旦柚气候品质评估。结果表明：基于气候适宜性和气象灾害指标的文旦柚气候品质评估模型，模拟结果能定量化地反映气象条件对文旦柚品质的影响，结合其与实测果实品质、历史典型年果实品质及不同海拔区域果实品质的对比验证，气候品质评估结果与果实品质具有高度吻合性，能较好地反映文旦柚果实的实际品质，评估模型和评估结果较为客观，可为莆田市文旦柚气候品质认证提供技术支撑。

摘要:本文基于温度因子对核桃萌芽-幼果期生长发育的影响，建立了日平均气温隶属函数适宜度模型，将逐日最低气温、致死温度和致灾温度及低于致灾温度持续时间引入温度隶属函数，建立了日最低气温隶属函数适宜度模型，将上述适宜度按一定的权重组合构建了河北省太行山区核桃萌芽-幼果期温度隶属函数适宜度模型。基于模型计算分析表明：冻害发生时，日平均气温适宜度一般在0.8以下，日最低气温适宜度、温度综合适宜度一般在0.6以下；以温度综合适宜度（S）进行冻害等级划分，当0.5＜S≤0.6时，判定为轻微冻害；当0.4＜S≤0.5时，判定为轻度冻害；当0.1＜S≤0.4时，判定为中度冻害；S≤0.1时判定为重度冻害。结合多年的调查资料和历史气象数据进行检验，基于温度综合适宜度判定冻害等级的准确率为84%。该适宜度模型较好地反映了温度对核桃生长适宜程度的影响，模型结合智能网格数值预报进行业务应用，将为开展林果业冻害监测预警服务提供科技支撑。