摘要:

摘要:青藏高原积雪监测在地球辐射平衡、全球气候变化和生态环境等方面有重要作用，对气候预测、雪灾预测等具有重要意义。FY-4（风云4号）卫星数据具有高时空分辨率的优势，基于FY-4A（风云4号A星）构建积雪监测方法与模型，不仅拓展了静止卫星应用领域，也丰富了积雪监测应用的手段。FY-4的高时间分辨率为积雪监测的研究提供了分钟级数据，对积雪与云的变化掌握的更为细致，但用于积雪监测的波段，因分辨率不高容易导致错判与漏判。本文基于2020年小时级野外地面雪深观测数据、风云3号D星积雪覆盖产品（FY-3D_SNC）数据，构建了基于归一化积雪指数（Normalized Difference Snow Index，NDSI）的FY-4A卫星积雪判识方法，提出了雪深监测模型与等级划分指标。结果表明：NDSI≥0.20是青藏高原地区FY-4A卫星积雪判识的适用阈值，无论有云或无云条件，其漏判率均低于8.0%。地面站点验证结果表明，积雪判识准确率达83.33%以上。空间范围内直接剔除云区后，积雪判识经混淆矩阵验证准确率在82.48%以上。因此，FY-4A卫星在青藏高原地区具有积雪监测的能力。虽然FY-4A卫星对超过10 cm以上雪深不具备区分能力，但可以较好地识别10 cm以下浅雪雪深，相关系数达到0.745，通过了0.001显著性水平检验。据此建立的FY-4A卫星0～10 cm雪深等级指标，总体分级精度达到87.50%。FY-4A卫星雪深反演方法在青藏高原地区对0～10 cm浅雪雪深有较好的估算能力。

摘要:针对双权重标准差法对探空温度质量控制中阈值参数不确定的问题，提出了以正态波形指标偏度和峰度为判定依据的阈值Z参数优化算法。利用2017年福建3部探空温度资料和ERA5模式再分析温度数据，对探空温度增量数据进行不同数据集质控前后对比分析总结出：峰偏值C_KS随阈值Z的分布曲线表明阈值Z偏大则会造成质控不完全，阈值Z偏小则会造成过度质控；以峰偏值C_KS所确定的最优阈值Z双权重标准差法比固定阈值的更符合模式同化系统正态分布要求，为探空温度数据在模式同化的应用提供了更好的质控方法。在质控前后温度增量分布特征上，温度观测增量总是以某一固定增量值在整个气压高度上剔除离群值，其中57.15%的离群点主要分布在0～100 hPa范围内，42.85%的离群点均匀分布在100～1000 hPa范围内，其中0～100 hPa范围内温度增量绝对值大于10 ℃的异常点是由于温度传感器受太阳辐射等因素影响超出了正常探测误差范围，这些异常点可以在质控前提前剔除，进一步提升探空温度数据质量。

摘要:气象台站站网布局质量直接影响观测资料的使用效益。通过水平站间距、垂直层分布、坡度、流域、风险区划、站点控制范围以及网格覆盖率等多个角度对四川省现有地面雨量站站网进行分析，以期为后续增减站点、站网布局优化提供科学依据。分析结果表明：①四川省雨量站平均水平站间距为9.04 km，完全满足世界气象组织OSCAR对气候监测领域的需求，满足全球数值天气预报的“突破”需求，但距理想的“目标”还有一定差距；②四川省80%以上的雨量站布设在低海拔和中海拔区域，92.38%的雨量站布设在平坡地、较平坡地、缓坡地和较缓坡地；③四川省较高和高风险区面积占比不足40%，站数占比达50%以上，且站网密度随着风险区从低到高逐渐增大；④站点控制面积<100 km²的区域主要分布在四川盆地内，川西高原站点控制面积普遍在100 km²以上，个别站点控制面积在1000 km²以上；⑤不同分辨率网格覆盖率，四川盆地内最高，攀西地区次之，川西高原相对较低。

摘要:受限于地理环境、通信条件及人员保障能力，青藏高原科学考察数据无法通过现有气象通信系统进行收集和传输，这一直是困扰着气象科研工作者的难题。本文依托电信运营商的公有云资源建立科考数据汇集与传输平台，在西藏墨脱地区开展了大量科考观测数据的收集和传输工作。该平台采用高并发数据获取和分布式并行处理框架，实现在单台服务器上数据收集、处理、分发、监控等多个应用的持续有序工作，并结合科考仪器特点对数据进行有针对性的监控和归档服务。同时，还设计实现了轻量化的数据上传客户端，解决布设于野外的科考观测设备的数据采集问题。该平台的设计可应用于其他地区的科考观测数据收集和传输工作中。

摘要:为达到整合省级气象服务数据资源、统一气象服务出口的目标，推动气象数据产品在防灾减灾和公共服务中的高效应用，基于Spring Cloud云架构，采用软件插件（Plugin）、WEB服务（WebService)等技术研发了湖南气象服务平台。本文详细介绍了此平台的分层模型和功能结构，以及所采用的多源气象数据融合处理、基于微服务的气象数据并行处理、基于可缩放矢量图形（Scalable Vector Graphics,SVG）的气象数据矢量化和数据安全交互等关键技术方法。此平台通过天擎获取气象数据产品，统一加工处理后封装为数据插件、图形插件和行业插件，通过标准接口提供观测资料、预报预警、卫星云图、雷达拼图等产品，基于气象数字对象标识符（Meteorological Digital Object Identifier，MOID）保障气象数据产品服务过程的安全性。此平台的气象服务插件已应用于湖南省应急管理厅、自然资源厅、水利厅等单位的业务系统。应用结果表明：此平台的插件服务模式适应C/S客户端、WEB网站、移动APP等不同类型的气象服务需求，实现了气象数据服务的统一管理、高效加工和规范应用，提升了省级气象服务的能力。

摘要:针对2021年7月20日发生于河南省郑州市的极端暴雨事件，利用数值模式对此次暴雨过程中的地形影响问题进行了数值试验分析。结果发现， CMA-MESO（GRAPES-MESO 3 km）模式能够较好地模拟此次极端降水过程。地形对降水具有显著影响，地形高度降低时，降水中心强度减弱，位置偏北；地形高度增加时，降水中心强度增加，位置偏南。其主要影响机制为：①太行山与郑州市西侧山体抬升作用使郑州市西部出现较强的上升运动中心；太行山南端阻挡作用使东南暖湿气流北支一部分气流向西偏转，与越过伏牛山的偏南气流及东南气流南支汇合，使郑州市上空维持大尺度水汽辐合，进而产生极端暴雨。②当地形高度增加时，东南气流北支的部分气流遇太行山阻挡转为偏东北气流，气流辐合区强度增强，郑州市上空水汽含量明显增加；而东南气流南支受伏牛山阻挡抬升作用影响在郑州市西南侧也产生了强上升气流，在郑州市西北侧与西南侧形成两个强降水中心。

摘要:2020年第4号台风“黑格比”在浙南登陆后过境北雁荡山期间在山区引发了特大暴雨。基于中尺度数值模式WRFV4.0.2对台风进行高分辨率数值模拟，分析北雁荡山地形对此次台风暴雨的作用，并设置了升降地形敏感性试验。结果表明：数值试验较好地模拟了台风移动及特大暴雨的落区和强度，台风大风区明显不对称分布，台风登陆后第一、四象限过境山区，其东侧强偏南气流向山区输送了充足水汽。台风登陆前山区低空存在一条由台风内核拖曳出的狭长螺旋辐合带，水汽通量辐合与风场辐合相一致。台风眼墙过境时沿着降水中心的迎风坡有强烈上升运动，动力条件极好，水汽输送带由近地面向对流层低层延展，山区有零星对流单体触发加强。台风后部环流影响时在高海拔山区风速减弱、绕流激发了中尺度低涡，强降水中心迎风坡上出现持续性、停滞不动的强正涡度中心，是特大暴雨发生的主要原因。地形敏感性试验中无地形时降水减幅40%～50%，地形高度翻倍降水增幅超过60%。

摘要:600 hPa天气系统能够分析川西高原低涡变化的主要特征，并能识别低涡的发展移动和川西高原强降水落区的关系。利用1979—2020年逐3 h的ERA5再分析资料（0.25°×0.25°）和2011—2020年逐小时降水资料，对夏半年川西高原600 hPa低涡活动特征、低涡与降水的关系及致雨低涡动力和热力特征进行统计分析，结果表明:①42年间低涡年均80个，持续时间1 d以内占总数的95.7%;在川西高原本地生成、移入和移出低涡年均61.5个、18个和5.3个;低涡源地和消散地分别在甘孜州白玉县和理塘县为中心的区域。②生命史大于12 h的低涡占比36.4%，都会带来降水，其中超83.7%会造成中雨以上降水;低涡伴随的日降水强度最大值中心位置随月份先由川西高原东部与南部地区北移到中部，之后逐渐移回到东部与南部地区，相对应7—8月多低涡从北部南移到中部摆动消亡，其余月份多低涡从中部生成影响到东部和南部地区或在南部生成并停滞或摆动。③强烈垂直上升运动和正涡度区的耦合发展以及深厚不稳定层结的形成和加强是致雨低涡发生发展并产生强降水的动力特征和热力层结条件。

摘要:综合利用常规观测资料、双偏振雷达和雨滴谱仪探测资料，对2020年3月28日发生在常州地区的一次罕见强寒潮引起的降雨、雨夹雪和雪不同相态降水天气进行了分析。结果表明：①此次3月末罕见强寒潮和降水主要是在高空槽、中低层切变线和西南急流与地面冷高压配合下，强冷平流入侵以及850 hPa明显干层的蒸发（或升华）吸热的共同作用引起的，中低层温度的急剧下降，导致降水相态发生变化。②双偏振雷达监测到3种降水相态呈现出不同的偏振变量特征：降雨相态向雨夹雪转变时，反射率因子Z增大，差分反射率因子Z _DR 增大，相关系数C _C 有明显的低值带状分布，呈现出Z>30 dBz，Z _DR >1 dB，CC _C <0.95组成的雨雪相态混合区域；而纯雪则为Z>22 dBz，Z _DR <1 dB，C _C >0.98。③雨滴谱仪显示降雨阶段主要由高浓度小粒子构成，雨滴速度-尺度谱呈现为倾斜的带状；雨夹雪阶段数浓度减小，粒径范围较宽，质量加权平均直径明显增大，雨滴速度-粒径范围介于降雨和纯雪之间；纯雪阶段速度-尺度谱下压右伸，粒子直径分布较宽。

摘要:城市热岛效应是人类活动对大气系统影响的最主要体现之一。本文利用（Space and Time Multiscale Analysis System，STMAS）时空多尺度分析系统，融合了地面自动站、雷达、卫星等多源高时空分辨率观测资料，建立了城市热岛三维数据集。并在此基础上统计了2021年北京夏季的城市热岛强度变化特征，选取其中一次超强城市热岛个例（2021年6月11—12日）详细分析了其三维精细化结构特征。结果表明：①本个例中，夜间郊区近地面迅速降温，形成逆温层；而城市近地面降温缓慢，使得近地面城郊温差不断增大。②本次超强城市热岛三维温度场暖心结构在地面和990 hPa以下低空等压面清晰可见，风场距平呈现气旋性环流特征并在低空从郊区向城区辐合，引起可到达中高空的上升运动，说明城市热岛效应有增强垂直环流的作用。

摘要:利用气溶胶激光雷达观测的消光系数数据，对2019年12月北疆沿天山的石河子市开展人工消减雾霾作业效果进行分析，主要采用了符号检验、成对秩和检验等非参数性检验法，以及参数性t验法等人工影响天气的物理统计检验方法，得出了基于气溶胶激光雷达消光系数为依据的人工消减雾霾作业效果。结果为：符号检验法检验得出飞机人工消减雾霾作业后20 min，400 m以下不同高度消光系数平均值减小的可信度达到非常显著的99.5%，进一步按照95%的可信度阈值得出减小值为0.05，减小率为9.8%；成对秩和检验法得出的作业正效果可信度达到97.5%，很显著；但是参数性t检验得出作业正效果的可信度只有90%～80%，未达到99.5%的阈值，显著性一般。这与作业采用了不同类型的催化剂如只用吸湿性干粉催化剂，以及播撒作业高度偏高导致作为样本的消光系数变化效果不能满足检验效率相关。进一步分析表明，飞机人工消减雾霾作业后20 min，400 m以下不同高度消光系数的减小响应效果自上而下递减，这与人工影响作业播撒的催化剂作用的物理机制自上而下逐步响应的过程相一致。

摘要:洪涝灾害危险性预警分析是防灾减灾的重要基础，在灾害发生前进行预警，可以有效减轻灾害带来的影响。本文以2020年6—8月长江—淮河流域洪涝灾害为研究案例，首次利用前3天累计降水量（前期状态），当前时次土壤湿度（当前状态）和预测日降水量（未来状态）作为致灾因子，基于改进的层次分析法建立危险性预警分析模型。通过县域灾情信息验证表明，评估正确率达74.46%，遗漏率仅5.59%，评估结果与实际灾情吻合性好；同时对预警准确性和时相一致性进行评价，最大值（县内最高指数）的预警率达到81.6%；“特大型”暴雨洪涝灾害中的预警达到77.3%以上，且灾害在前3～5天危险性指数普遍提升，存在有效预警。本文方法对于长江—淮河流域短时暴雨洪涝灾害危险性预警有较好的准确性和可靠性，可提供防灾减灾决策依据。

摘要:为探究影响山岳型景区雷电发展的关键因素，实时掌握黄山风景区及周围雷电发展趋势，采用多普勒天气雷达、气象探空、闪电定位等多种监测数据，根据雷电发生基本物理原理，从系统强度、旺盛程度和移动趋势3个方面提取雷达回波特征作为关键预报因子，基于多种机器学习算法建立了雷电临近预报模型，结果表明：随机森林（RF）、逻辑回归（LR）、K-临近（KNN）、贝叶斯（GNB）、支持向量机（SVM）5种机器学习算法均对雷电具有一定临近预报能力，RF的TS最高，SVM漏报率最低，LR空报率最低；在RF算法中雷暴系统强度和发展旺盛程度两类因子起主要作用，其中作用最大的是雷暴系统强度中-20 ℃层高度雷达基本反射率，其次是0 ℃层以上回波厚度。

摘要:为科学评价雷电防护措施的防护能力，分析国内外多种评价方法的优劣，结合雷电防护措施的特点提出基于改进层次分析法的模糊综合评价。依据雷电防护相关技术标准和规范，综合考虑雷电环境、承载体特征、自然因素的影响，建立雷电防护能力评价指标体系。利用改进层次分析法计算各级指标的权重，采用模糊综合评价法确定雷电防护能力评价等级。运用此方法对采取多种雷电防护措施的油气集输站进行雷电防护能力评价，评价等级与实际情况和有关文献案例相符，表明该方法适用于雷电防护能力的评价。

摘要:利用寿县国家气候观象台开路式甲烷气体分析仪的观测数据，分析了淮河流域稻麦轮作农田不同生育期甲烷通量变化特征及其影响因素。结果表明：淮河流域甲烷通量一年中呈单峰型分布，峰值出现在夏季。甲烷通量日变化呈单峰型分布，峰值出现在午后，白天高于夜间。水稻生育期甲烷通量明显高于小麦生育期；小麦出苗期甲烷通量最小，成熟期最大，达到0.14 μg·m^-2·s^-1；水稻拔节期甲烷通量最大，达到3.02 μg·m^-2 ·s^-1，成熟期最小，为0.12 μg·m^-2·s^-1。作物生物量对甲烷通量影响明显，水稻和小麦收割前后24 h甲烷通量降幅达到50%和30%。甲烷通量与降水、相对湿度、水汽压、土壤温度、气温均呈显著的正相关关系。降水量越大，湿度越大，温度越高，甲烷通量就越大。