摘要:

摘要:本文基于新一代天气雷达、地面自动站、探空资料和卫星资料，综合利用天气雷达反射率因子和气象要素等资料分析了晴空回波的特征。结果表明:我国不同地域（华北、华中、华东和华南）晴空回波具有明显的日变化和年变化特征，具体表现为每年的春秋两季天气雷达可探测到明显的晴空回波，而且晴空回波主要出现在傍晚到第2天清晨之间。进一步的分析表明雷达探测的晴空回波和折射指数的涨落关系密切，此外逆温层和高湿区的存在也与雷达是否能够探测到晴空回波存在较高的相关性。

摘要:地基云雷达是云的重要探测手段，但随着运行时间的增加，雷达发射机、接收器等参数的变化，会使观测数据产生漂移偏差，从而对云物理特性的反演产生显著影响，因此云雷达数据的校准是一个重要的基础问题。针对KAZR（Ka-Band Zenith Radar，K波段云雷达）云雷达特征，本文在Pavlos等提出的雷达数据校准方法基础上进行改进，优化了对弱云和降水的信号识别，利用CloudSat星载雷达观测的反射率因子，气体衰减校正等数据，对兰州大学半干旱气候环境监测站（Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University，SACOL）KAZR云雷达2013年8月至2017年5月反射率因子数据进行了校准，建立了KAZR雷达反射率因子46个月的历史资料校准数据库，并对校准周期的变化进行了对比分析。校准数据库的建立对SACOL站云的长期观测研究具有重要意义，同时为不同波段地基雷达的对比增加了可行性。

摘要:多普勒激光雷达在大气、环境以及风能等领域得到越来越广泛的应用，但对于复杂天气下多普勒激光雷达的适用性仍然有待深入研究。为此本研究采用2020年8—10月期间位于福建三沙的地基多普勒激光雷达与边界层高塔所搭载的超声风温仪观测的风场数据进行对比，发现多普勒激光雷达在水平风速、风向方面具有稳定的高精度探测性能，与超声风温仪之间相关系数达到了0.948和0.984。相比之下，激光雷达垂直风速的探测误差较大，与超声风温仪之间相关系数仅有0.353。研究发现，降雨强度与激光雷达垂直风速误差呈正相关关系，强降雨下垂直风速偏差最大可达到9 m/s。

摘要:多普勒天气雷达VAD（Velocity Azimuth Display）风廓线资料可以提供高时间分辨率的高空风场信息。本文针对中国雷达VAD风廓线资料，设计发展了面向资料同化应用的NMIC（国家气象信息中心）质量控制方案，该方案改进了NCEP（国家环境预报中心）方案中存在的问题。利用2020年2—8月的L波段秒级探空风场资料，分别对比质量控制前、经过NCEP质量控制方案、以及经过NMIC质量控制方案的VAD风廓线资料，统计分析结果表明经过NMIC质量控制方案的VAD风廓线资料最接近观测，准确度最高，并且在各个高度上其偏差和均方根误差最小，充分说明了NMIC质量控制方案的有效性。相对背景场偏差分析表明，经过NMIC质量控制方案的VAD资料偏差和均方根误差最小，与背景场的偏差更接近高斯分布，更能满足资料同化的要求。本文的研究有助于推进VAD风廓线资料在数值预报科研和业务中的应用。

摘要:利用2018年1月至2019年12月河北省中南部地区的微波辐射计和探空数据，将两种探测设备取得的资料在时间和空间上进行点对点匹配，共筛选出187条晴空廓线、1176条云天廓线和12条毛毛雨天廓线，定量分析了各个高度层的晴天、云天和毛毛雨天气条件下两种大气探测设备的温度、相对湿度和水汽密度廓线的相关性及误差情况。结果表明：3种天气条件下的微波辐射计与无线电探空仪温度和水汽密度的相关性整体较好，地基微波辐射计观测的大气参数分布存在不同程度的差异，但是微波辐射计和探空的变化趋势一致性较好，并且无线电探空仪观测的大气参数和微波辐射计反演的温度、相对湿度和水汽密度相关性整体上均呈现低层大气优于高层大气，温度相关性最好，水汽密度次之，相对湿度最低。通过对比各个高度层的拟合程度，发现3.5 km以下的低层大气参数精度更可靠，对于需要间接计算的大气物理量，如K指数、有效位能、积分水汽含量等，使用低层数据计算的大气物理量精度会更好。本文开展的地基微波辐射计反演的大气物理参数与探空仪观测对比研究工作，对提高微波辐射计在大气物理和人工影响天气的探测精度方面具有参考意义。

摘要:风云三号系列气象卫星使用8025～8400 MHz频段将卫星探测数据传输给地面，该频段还有其它系统在使用，极易干扰风云三号气象卫星星地通讯，影响数据传输。目前，在该频段开展的兼容性分析研究工作中，所采取的系统关键特性参数和干扰保护限值大多数是直接引用国际电联相关建议书，没有对被干扰系统做干扰门限的精细计算，导致协调评估结果不准确，这也给该段频谱的协调使用和精细化管理等工作留下了很多潜在隐患。研究了卫星系统集总和单入干扰门限的计算方法，并根据风云三号卫星数据传输链路实际特性参数，分别得出其长期和短期集总干扰门限，并进一步研究得到来自空间长期和短期单入干扰协调门限，以及来自地面的长期和短期单入干扰协调门限，这些门限直接应用于风云三号气象卫星的频谱兼容性研究和频率协调，提高协调效率和协调精度。

摘要:利用1961—2018年湖北省68站逐日降水资料和美国国家海洋和大气管理局（NCEP/NCAR）环流、海温资料，分析了湖北省春季降水低频特征，并讨论了其年际变化与海温的联系。结果表明：①湖北省春季降水存在显著的准双周低频周期。春季涝（旱）年，准双周活动活跃（不活跃）。②春季印度洋和黑潮海温分别通过影响中低纬、日本海附近不同区域上空的环流，进而影响湖北省春季降水的低频活动。③2018年受黑潮海温异常偏暖的影响，日本海附近500 hPa高度场呈正距平，具有明显的低频振荡特征，其后部东南气流和华南上空的西南气流构成了暖切，从而给湖北省带来低频降水，造成当年春季降水准双周活动指数异常。

摘要:利用义乌CFL-03边界层风廓线雷达资料，对浙中地区15次强对流天气过程进行了分析。结果表明：①水平风不仅能提前于天气图数小时获知冷空气入侵，预判强对流的发生，而且通过对低空西南急流尤其是超低空西南急流或偏南急流的研究发现，其对短时暴雨或降雹能提供非常有利的信息，同时任何风向的超低空急流都可以作为判断雷雨大风的依据；②垂直速度和大气折射率结构常数（CN²）的大小能较好地反映降水开始和结束，而降水发生时，功率谱密度表现为正径向速度，谱宽变宽，且各信号形状较为相似；③当径向速度图出现速度模糊现象，尤其是在低层时，地面对应有大风。风廓线雷达资料对强对流天气的发生发展有较可靠的指示意义。结合多普勒雷达资料，可有效加强本地短临预报能力。

摘要:利用常规气象观测资料、NCEP逐6 h和逐日再分析资料、FY-2G卫星云图资料，从环流形势、水汽条件、动力条件及层结特征方面对2020年11月18—19日内蒙古自治区东南部罕见的特大暴雪伴冻雨过程进行分析。结果表明：①大气环流异常是造成此次灾害性天气的主要环流背景，500 hPa西风槽和南支槽、700 hPa西南低空急流及切变线、850 hPa以下东北急流、地面气旋是此次过程的主要影响系统，具有回流暴雪的天气特征；②低空偏南和偏东急流两支水汽输送路径及水汽强烈辐合为极端暴雪提供了充足的水汽，850 hPa和700 hPa比湿最大分别为5 g·kg^-1 和4 g·kg^-1；③低空偏南急流代表的暖空气与北方的冷空气剧烈交汇，暖湿空气在低层“冷垫”上爬升，加剧上升运动的发展，导致该区域降雪迅速加强；④非绝热加热项F₃对锋面生消作用最小，水平运动项F₁是锋生函数变化的主要贡献项，锋生函数F变化与降水强度变化一致，在F＞10的较强锋生区都出现暴雪，因此锋面的强迫抬升对暴雪的增幅作用不容忽视；⑤锋区的维持使得低层维持低温天气，锋上逆温，暖湿空气沿锋面抬升，900 hPa 以下“冷垫”与之上的“暖盖”长时间存在，导致暴雪发生并持续；⑥锋上逆温且逆温区存在融化层，这种垂直结构变化有利于降水相态转化，高层和低层为低于0 ℃的冷层，中间形成温度高于0 ℃的暖层，符合融化类冻雨的层结特征。

摘要:对2020 年6 月25 日河北南部从保定涞源到沧州东光的超级单体雹暴环境条件、雷达观测及风场反演特征进行了分析。结果表明：①本次超级单体雹暴是在水平对流卷上触发起来并经过不断加强形成的。②超级单体雹暴长时间处于中等到强的基本顺时针旋转环境风的垂直风切变环境中、中气旋维持时间超过3 h以及较强冷池作用，是本次超级单体雹暴维持长生命史的可能原因。③对流单体VIL持续7 h基本维持在55～80 kg·m^-2区间,与单体移动路径上降雹时段一致，超过4 h持续出现三体散射长钉或旁瓣回波特征，与本次过程中灾情调查和气象站观测到的大冰雹时间段基本一致，对大冰雹有较好指示意义。④超级单体雹暴出现钩状回波（低层）、回波悬垂“穹隆”结构、风暴顶辐散、ZDR柱和KDP柱等特征。“穹隆”顶部为65 dBz以上反射率因子，该处风场以垂直上升为主，水平风分量较弱，呈现出“穴道零域”结构，利于大冰雹增长。超级单体垂直速度随高度增大，利于中气旋形成和维持。

摘要:针对直升机自然积冰试飞，结合直升机飞行特性，分析了不同气象条件下试验飞行路线确定原则。利用模式预报和实况监测产品，设计了直升机积冰试验飞行方案，并在2018年3月新疆乌鲁木齐外场试验中进行了应用和检验。结果表明，直升机自然积冰试验飞行方案的确定原则需要充分考虑直升机的飞行特性。在层状云中进行自然积冰试飞，根据积冰区相对云区位置，考虑从云底或云顶进入积冰区的原则。建立了飞机积冰飞行方案设计流程。利用积冰潜势预报系统提前72 h开展概率预报，利用云降水显式预报系统提前24 h开展云条件预报，利用卫星雷达探空等观测资料提前3 h开展积冰条件监测预警。预报和监测结果显示，计划试验当天云的宏微观条件较为理想，符合飞机积冰形成的条件。针对此云层设计了采取云底进入探测区和云底退出的规避方式，在云中采用多次往返爬升和平飞寻找过冷水区以完成积冰探测。实际飞行也采用了云底入云并云中探测到了积冰和过冷水，是一次比较成功的飞机积冰航线设计和应用实例。

摘要:利用ERA-Interim再分析资料和2015—2019年中南地区航空器空中报告，对比分析7个指数在中南地区空中颠簸的适用效果，结果表明：①不同指数有无颠簸之间的值域重合率，Brown指数最低，其次是Ellrod1和Ellrod2，能够从指数值判断颠簸的强弱及存在与否，空报率较低；MOS-CAT和L-P指数值域重合率过高，容易造成较高的空报。②Ellrod1、Ellrod2和Brown计算的颠簸区与空中报告的位置对应最好，Dutton和HTG表现不稳定，MOS-CAT和L-P指数计算范围偏大，适用性较差。不同指数计算侧重点不同，当热力因素占主导时，HTG指数计算效果较好。

摘要:本文利用2015—2017年溪洛渡电站逐日入库及出库流量、逐日电站出力资料、广东逐日用电负荷数据及NCEP逐日再分析资料，针对溪洛渡右岸电站汛期弃水严重、枯期水量不足，电站发电与广东用电需求存在矛盾的几种生产情景，划分为供不应求型、供过于求型和非典型供过于求型3种类型，选取典型个例分析不同类型对应的环流形势和天气成因，并提出今后溪洛渡电站调度的建议。结果表明：每年5、6月，广东常受副热带高压控制，用电需求较大，而宜宾以上流域大多受一致的偏西或西南暖湿气流控制，冷空气活动较弱，不利于产生大范围降水，使得溪洛渡电站发电能力与广东用电需求多呈供不应求型；7—9月，宜宾以上流域多受高原槽及切变线影响，有利于出现明显降水，电站具备满发能力，而华南一般有低涡切变或台风活动，有利于广东出现降水，由于不受副高控制且出现降水，广东用电需求降低，导致出现供过于求型；如广东在副热带高压控制之下，用电需求旺盛，但溪洛渡右岸具备满发能力而出现弃水的情景，往往是因为西南地区降水总体较强，其他水电站加大出力，而电网送出受限等多方面因素影响，导致电网对溪洛渡右岸的电能需求减少，即出现非典型供过于求型。在实际发电生产中可根据天气环流形势提前研判，更加有针对性地开展水库调度、优化电站运行，增加汛期水电电能的有效消纳以及水能资源充分利用。

摘要:本文以淄博市城市发展战略规划（2017—2030年）为例，开展了基于多元数据的城市工业布局气候适宜性评估。基于气象、遥感、环保等多元资料，对城市规划密切相关的风环境、热环境、大气环境等进行了综合分析。结果表明：研究区主导风向和风速大小存在一定空间差异，北部的桓台和临淄的主导风路径多以东—西为主，其余地区以南—北路径为主，临淄的东部地区和淄川的中部地区为常年风速大值区，而周村、张店的大部分地区和博山的南部区域为风速小值区；城市热岛范围随时间扩张明显，以两轴区域为核心，呈蔓延式发展，较强以上等级热岛面积由2009年的405 km²发展至2016年的918 km²，其中张店区的增幅速度最快；敏感性模拟试验显示，易在山前出现污染汇聚带，PM_2.5污染物高浓度主要分布在淄博的中北部平原地区，而市域北部和东部区域的污染扩散条件相对较好，各区域工业排放大气污染物的扩散特征主要受不同区域的主导风影响，其中淄川北部与张店南部的污染物扩散易对整个中心城区产生较大影响。综合考虑以上风环境、热环境、大气环境的分析结果，将规划区进行大气环境敏感区等级划分，明确了5类区域的工业布局气候适宜性，从改善局地气候与大气环境角度提出规划建议，为合理配置土地功能、优化工业布局提供了科学支撑。

摘要:移动计算时代的到来伴随着人工智能、大数据挖掘、GPU并行计算等信息技术的飞跃和Web技术规范的统一，这一发展促进了众多面向移动计算平台的气象数据可视化应用的诞生和蓬勃发展。然而移动计算设备存在计算能力较弱、图形软件库功能不齐全的缺陷，造成国内的气象应用存在着可视化方法陈旧、浏览器兼容性和性能不理想的问题。为此，本文设计并实现了基于B/S架构、面向移动计算的气象数据交互分析与显示系统WeatherApp。首先研发了二三维一体化的数字地球引擎，该引擎提供了常用的地理信息系统功能，能够在不同维度视图之间快速切换，为全新渲染方法的引入奠定了基础。其次，实现了包括流线和体绘制在内的高级三维可视化方法。本系统已应用于台风预报业务中并取得较好的应用效果。通过支持所有主流桌面和手机浏览器，WeatherApp能够让用户随时随地通过移动计算设备查看感兴趣的资料，进而提高工作效率。

摘要:介绍了在自研的《气象雷达基数据结构分析软件》的基础上，通过空间三维插值方法和VTK（Visualization Toolkit）图形图像库显示技术，实现天气雷达基数据三维可视化的功能，该软件可运行于多种操作系统。三维重建功能支持多项交互式操作，能够快速突出雷达回波的结构特征：允许在雷达平面图上选定任意矩形区域进行三维重建；支持地形和雷达回波的叠加；具备缩放、漫游和视角变换功能；提供不同数值区间的透明度和光照系数调整；实现多种类型的切面视图和三视图。最后，本文结合软件在强对流单体、台风等个例中的应用情况，展示了三维重建功能如何帮助预报员快速掌握风暴结构及其演变规律。

摘要:气象短信服务在气象部门已有十多年的历史并有较广的覆盖面，由于一直以来受运营商传统短信网关的技术能力限制，仅能提供70个字的文字服务。2020年随着三大运营商联合发布《5G消息（5GMC）白皮书》,推出了RCS（Rich Communication Suite, 富媒体通信）,该技术具备融合语音、消息、视频、社区网络等多种功能，为传统短信业务的全面升级提供了技术支撑。本文立足现阶段手机终端普遍支持的RCS UP1.0标准，研究建立“5G天气罗盘制作发布支撑系统”提供以图片、视频等形式的服务内容将天气消息多媒体化，并通过Chatbot的NFS（Network File System）回落技术实现非5G用户以彩信回落的方式接收5G消息，对传统气象短信进行迭代升级，取得了较好的运行效果。