摘要:

摘要:宇宙射线中子法是目前测量中尺度土壤水分的一种新兴方法，通过监测近地表附近中子的数量来监测土壤含水率，理论探测深度12～76 cm。为了评估宇宙射线中子法土壤水分监测在草地、农田和林地3种不同生态系统测量深度适用性和对降水的敏感性。本研究分析了中国气象局自动土壤水分站观测数据和遥感土壤水分监测数据与宇宙射线中子法土壤水分监测数据差异性和相关性。结果显示，宇宙射线中子法土壤水分监测草地0～20 cm效果最优，农田和林地0～30 cm最优；在农田和林地生态系统土壤水分监测结果与自动土壤水分站点差异较小，优于遥感监测；但对于草地生态系统，宇宙射线中子法土壤水分监测结果与遥感监测结果差异比单点自动土壤水分站点监测更小，可能与草地土壤的强异质性有关。宇宙射线中子法土壤水分监测在草地、农田和林地生态系统均可以敏感的响应降水事件，较点尺度自动土壤水分站更易捕捉到区域水分的波动性变化。

摘要:为了比较翻斗雨量计、称重雨量计和DSG5降水天气现象仪对冰雹过程降水量的探测性能，分析了一次降雹过程中的降水粒子谱特征，探讨了区分雨滴和冰雹的方法，对3种设备获取的分钟降水量时间序列进行了综合对比和统计检验。结果表明：翻斗雨量计、称重雨量计测量和由DSG5计算的过程分钟降水量序列具有较好的一致性，服从同一个连续分布；利用DSG5雨滴谱资料不仅可以区分冰雹过程中的降雨量和降雹量，而且能快速灵敏地侦测到降水的起始、结束时间，更准确地反映降水强度的时间变化，可为中小尺度天气系统的研究提供精准的降水变化信息；翻斗雨量计和称重雨量计对冰雹过程分钟降水量的观测存在一定的缓冲，不能准确描述降水量实时强度的变化；称重雨量计观测的分钟降水量序列存在明显的滞后。

摘要:为解决三杯风速传感器在计量检定条件下与观测场景中环境差异所导致的测量数据误差，致力于研究空气流速计量标准在量值传递过程中的真实性、准确性和一致性，为新一代三杯风速传感器作为计量器具的新产品型式评价提供思路和参考指标，依据杯式测风仪测量方法与自动气象站风速风向传感器检定规程，并在实验中加入了主体由角度编码器构成的自动化转盘系统，设计了三杯风速传感器在非水平风场内测量性能水平实验。通过调整三杯风速传感器在风洞试验段内的倾斜角度，模拟其在自然界非水平风场中的测量状态，同步采集风洞的标准指示风速、三杯风速传感器的实测风速以及其相应的倾斜角度，计算示值误差，利用方差分析、趋势分析、相关性分析和线性回归分析等统计方法，对不同倾斜角度下三杯风速传感器示值误差进行研究，得出了三杯风速传感器在风洞试验段内的示值误差与实测风速和倾斜角度之间的相关关系，提出了三杯风速传感器在非水平风场下的测量性能指标。研究了三杯风速传感器在非水平风场中实测风速与标准风速和倾斜角度的回归关系，提出了三杯风速传感器在计量环境下非水平风场中数据的量值传递修正算法。

摘要:超声波风速风向仪具有无转动部件，响应快，精度高的优点，但体积大、功耗高、成本高成为限制超声波风速风向仪广泛使用的主要因素。为了便于超声波风速风向仪的推广和使用，本文采用国产FPGA(Field Programmable Gate Array)并结合FIR(Finite Impulse Respond)滤波器以及互相关检测算法设计了一款超声波风速风向仪，探头之间的距离仅为80 mm，感风面积仅为传统超声波风的1/10，使得省级风洞均可计量检定。整机经过风洞实测，每秒钟可完成50次风速风向测量，在0～5 m/s时风速最大测量误差为±0.3 m/s，5～20 m/s时风速最大测量误差为±0.5 m/s，20～30 m/s风速测量最大误差为±5%，稳定风速下风向测量最大误差为±1°以内，总功耗为0.2 W（仅为传统超声波风功耗的1/20）。通过实测数据发现，FPGA结合数字滤波及互相关检测算法相比于传统的DSP(Digital Signal Processor)超声波风速风向仪能明显缩小体积，降低成本功耗。

摘要:随着互联网的快速发展，气象部门职工作为学习者可以获得的学习资源得到极大丰富。信息超载导致检索合适的在线学习资源时遇到了困难；学习者在不同学习环境和序列访问模式上也有不同的学习需求。但是，现有的推荐系统，如基于内容的推荐和协同过滤，没有结合学习者的情境和序列访问模式，推荐结果准确度不高。本文提出了一种结合情境感知、序列模式挖掘和协同过滤算法的混合推荐算法来为学习者推荐学习资源。混合推荐算法中，情境感知被用来整合学习者的情境信息，如知识水平和学习目标；序列模式挖掘被用来对网络日志进行挖掘，发现学习者的序列访问模式；协同过滤被用来根据学习者的情境数据和序列访问模式为目标学习者计算预测并生成建议。实验和应用效果表明，该混合推荐算法推荐的质量和准确性方面优于其他推荐算法。

摘要:针对省级卫星直收站数据存储分散造成共享应用不便的问题，提出卫星多源数据便捷高效访问和安全分级管理方案。引入数据湖技术，按照全国统一规范构建了基于气象大数据云平台的省级气象数据湖系统，基于此实现了FY-3、FY-4卫星地面直收站原始接收数据、加工处理产品等多种卫星数据入湖集中管理，并提供统一的数据共享服务，解决了海量多源异构数据的存储、管理和共享服务等技术难题。通过数据湖统一权限控制，实现对用户访问数据的分级管理，保障了数据应用的稳定性和安全性。通过数据湖统一文件目录服务，实现长时间序列文件的便捷快速获取，有效支撑卫星数据的服务应用和挖掘分析。

摘要:利用海南岛加密自动站逐小时降水资料、ERA5再分析资料，对海南岛短时强降水日环流配置进行了天气学分型，并进一步探讨了各天气型下海南岛短时强降水的时空分布、环流形势和关键环境参数特征。结果表明：①海南岛短时强降水有明显的日变化特征，呈单峰型，主要出现在15:00—19:00。②海南岛短时强降水的天气型主要有南海低压槽、华南沿海槽、西南低压槽和冷锋型。③南海低压槽、华南沿海槽、西南低压槽和冷锋型短时强降水分别占37%，31%，16%和16%。南海低压槽和华南沿海槽型主要出现在7、8和9月；西南低压槽型除9月外，其余各月份均可能出现；冷锋型绝大多数出现在4、5月。④南海低压槽和华南沿海槽型整层湿度条件都较好，不稳定能量较大，垂直风切变较弱。西南低压槽型不稳定能量较大，湿度条件一般，垂直风切变较弱。冷锋型存在明显的上干下湿特征，垂直风切变最大，0～6 km风速差75%分位大于10 m/s，不稳定能量最小。

摘要:利用广西87个气象站6月月平均降水量及NCEP/NCAR再分析资料，通过普查1960—2021年广西6月月降水量年际增量与前期500 hPa位势高度场的相关性，选取影响广西6月降水异常相关性较高的前期预测因子，研究其主要影响机制，并采用模糊神经网络与熵度量相结合的方法构建月降水年际增量的集合预报模型，对预测模型进行1960—2013年的拟合检验和2014—2021年的独立样本预报检验。结果发现，该模型的预测准确率较高，独立样本的回报年份同号率为87.5%，拟合平均绝对误差为26.64 mm，拟合平均相对误差为9.06 %，预报效果优于利用逐步回归方法构建的预测模型，而且模型性能比较稳定，具有较好的业务应用前景。

摘要:为进一步做好中国雪都阿勒泰山冬季冰雪旅游暴雪预报预警服务，利用阿尔泰山固态降水数据、NCEP/NCAR 再分析和GDAS 数据，应用天气学诊断和不同水汽分析方法对2021年阿尔泰山区3次暴雪过程环流背景和水汽特征进行分析。结果表明：① 3次暴雪过程均为新疆北部典型的暖区暴雪过程。②欧拉方法分析表明，该区水汽主要源于大西洋及其沿岸，阿尔泰山西边界为水汽输入，东边界和南边界为水汽输出，中、低层的水汽输入量与暴雪量关系密切，水汽通量散度辐合区位于对流层低层。③HYSPLIT（拉格朗日）方法分析表明，水汽源地主要来自北冰洋、欧洲，其次是中亚和加拿大，与上述结论明显不同；对暴雪区综合贡献较大的是对流层低层的水汽。④构建了阿尔泰山区暴雪过程水汽贡献模型，700 hPa及以上水汽自源地到达关键区后主要从偏西（西南）路径输入暴雪区，700 hPa以下水汽到达关键区后，在环流合适时主要从东南路径输入暴雪区，但从偏西（西南）和西北路径输入暴雪区的水汽也不容忽视；水汽主要在对流层低层聚集，并辐合抬升。

摘要:本文选取了2017—2020年威宁县111个对流单体（35个冰雹云单体和76个雷雨云单体），着重分析了对流单体雷达回波在垂直指向上的分层结构特征，并结合双偏振雷达观测分析了对流云单体偏振参量和水凝物相态分布特征。研究分析结果表明：①威宁对流单体雷达回波典型特征量基本一致，对流单体生命史周期约为100 min，最大反射率因子主要位于与0 ℃层高度差±2.0 km的范围内；②当对流单体雷达回波强度从45 dBz发展到55 dBz以上时，冰雹云具有发展迅速且持续时间长的特点，冰雹大小则与强回波在融化层高度以上的扩展高度存在一定的对应关系，高度越高、冰雹越大；③X波段双偏振天气雷达能够较好地反映降水粒子类型，基本符合粒子形状、大小和相态分布的特点，但应考虑降水相态粒子处于临界过渡区域的转化特点；④威宁多小冰雹主要与垂直风切变较弱、对流有效位能CAPE值不稳定能量偏低，且中小冰雹在下落过程中逐渐融化变小有关。

摘要:利用微波辐射计、激光测风雷达、多普勒雷达、相控阵雷达等新型探测资料、地面加密观测资料、ERA5再分析及多模式数值预报结果对2022年4月24日西安城区一次弱降水预报出现明显失误的原因进行分析，结果表明：①全球数值预报模式和中尺度数值预报模式对本次过程西安城区均报有明显降水，主要原因为模式对低层相对湿度预报明显偏大；②多种新型探测数据分析认为近地层湿度条件较差及中层的绝对水汽含量低，中层的干暖空气不利于成云致雨，垂直上升运动不强，且由于低层非常干燥，使水滴在下沉过程中蒸发，从而无法形成雨滴下落，这些原因共同造成西安城区无降水，低层相对湿度预报偏大是造成这次西安城区降水预报失误的主要原因之一；③造成西安城区近地层湿度条件差的原因是城市干热岛效应和低层干暖平流输送，且降水云团翻越秦岭后其湿空气绝热下沉至城区后出现增温降湿，使得城区形成较为深厚的干层，即使有雨滴在下落过程中也会造成更强的蒸发，这也是城区没有降水的重要原因之一；④预报员主观预报订正出现空报主要是源于对边界层水汽、抬升条件等关键降水要素缺乏订正能力，且对大城市的干热岛效应和秦岭山区地形影响研究不足。

摘要:利用石家庄17个国家气象站1972—2021年逐日地面气温、0 cm地温资料，分析了石家庄地-气温差的变化特征，结果表明：①石家庄地-气温差从1月开始逐渐增加，5月达到最大值5.0 ℃，然后开始减小，12月达到最小值-0.8 ℃；地-气温差在11月到次年1月为负值；春、夏、秋季均为正值，夏季最大，春季大于秋季，冬季以负值为主；②石家庄多年平均地-气温差在1.6~2.6 ℃之间，平均为2.1 ℃；整体上东部大于西部。③近50年石家庄年平均地-气温差呈显著的减小趋势，变化速率为-0.14 ℃/10a；夏、秋、冬三季的减小趋势均非常显著，夏季的减小趋势最强；石家庄市区和近郊站点年和四季地-气温差的减少趋势更显著。本文结论对科学认识石家庄城市生态环境的变化具有参考意义。

摘要:利用2019—2021年广州市紫外辐射数据、常规气象观测数据以及环境空气质量观测数据，对广州市紫外线辐射强度变化特征及与气象、环境因子的相关性进行分析，选择与广州市紫外辐射显著相关的7种特征因子，采用梯度提升树（Gradient Boosting Decision Tree,GBDT）算法建立广州市紫外辐射拟合模型。结果表明：①广州市紫外线辐射强度具有明显的季节变化和日变化特征，季节变化表现为夏秋季高、冬春季低的特征。2020、2021年紫外辐射强度的最大值出现在7月，2019年出现在9月。3年紫外线辐射最小值都出现在3月，2020年最小为15.9 W·m^-2。日变化呈现出早晚小中午大的特征，于12：00左右达到日最大值；②与紫外线辐射强度显著相关的因子为气温、能见度、总云量、相对湿度、太阳高度角、臭氧(O₃)浓度、二氧化氮(NO₂)浓度；③紫外线辐射模型拟合效果较好，训练集和测试集的决定系数R²分别为0．93、0．80，对应的均方根误差RMSE为2.7 W·m^-2、4.9 W·m^-2。模型拟合估算等级正确的为75%，相差1级的占21%，相差2级的比例为4%。

摘要:飞机积冰是影响飞行安全的重要危险天气，准确的积冰诊断对民航运行与安全具有重大意义，特别是对国产大飞机适航取证具有重要作用。本文参考改进的CIP（Current Icing Potential）指数，使用垂直速度和云中液态水含量对积冰潜势诊断指数进行优化得到SCIP（Simplified Current Icing Potential）指数，该指数直接基于大气层结资料给出较为准确地飞机积冰潜势，具有命中率高、实用性强的特点。用2021年2月28日至12月31日民航航空器报告对原CIP指数和SCIP指数进行对比验证评估，发现相比于原CIP指数，SCIP指数具有更优异的ROC曲线（Receiver Operating Characteristic Curve）和TSS评分（True Skill Score）。但是对于不同程度的积冰，原CIP指数和SCIP指数均表现出较一致诊断效果，表明SCIP指数对诊断飞机积冰潜势具有重要作用，但无法判断积冰强度。根据2020年3月16日陕西区域飞机结冰个例验证表明增加垂直速度和云中液态水含量的影响对飞机积冰的描述更加细致，对提升积冰潜势诊断效果具有重要意义。

摘要:选取2018—2021年汛期短时强降水天气过程，利用相关性分析、箱线图法和极值统计法，尝试研究FY-4A卫星产品在短时强降水天气过程中的监测预警指标。研究表明：①FY-4A卫星多通道数据可以作为短时强降水监测预警的定量化指标予以应用。②筛选出相关性较好的13项产品统计出短时强降水的监测预警指标，其中赋值类指标4项，数值判别类指标9项（含辅助指标3项）；初步设定13项指标中有9项达标时，短时强降水会发生。③在评估基础上完善了指标，监测预警效果有所提高，TS评分提高5.4%，空报率降低2.7%，漏报率降低1.9%。