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2020, 48(6):917-922.
摘要:
利用新疆塔里木盆地西部岳普湖县1981—2019年气象观测资料，结合金银花生长发育情况，分析气候条件与金银花生长的利弊关系，根据金银花的生态学特性，对岳普湖县金银花栽培的气象条件进行了系统的分析，结果表明：金银花各物候期的平均气温呈明显的升高趋势、日照时数有明显的增多趋势、水源充足，有利于金银花正常生长发育。随着气温升高、日照时数增多，种植时间从以前的3月中旬提早至3月上旬，种植面积逐年扩大，从2016年的几十公顷扩大到2019年的345 hm2，种植模式从平作方式调整到套种模式，品种统一用北花一号品种。金银花生长发育过程中≥38 ℃的连续高温日数，尤其是≥40 ℃的高温天气、短时强降水天气、风沙天气等气象条件对金银花品质和产量产生了有害影响。探讨金银花种植产业的有利气候条件，可为新疆金银花产业基地建设提供科学依据,为花农增收致富提供气象保障。
利用新疆塔里木盆地西部岳普湖县1981—2019年气象观测资料，结合金银花生长发育情况，分析气候条件与金银花生长的利弊关系，根据金银花的生态学特性，对岳普湖县金银花栽培的气象条件进行了系统的分析，结果表明：金银花各物候期的平均气温呈明显的升高趋势、日照时数有明显的增多趋势、水源充足，有利于金银花正常生长发育。随着气温升高、日照时数增多，种植时间从以前的3月中旬提早至3月上旬，种植面积逐年扩大，从2016年的几十公顷扩大到2019年的345 hm2，种植模式从平作方式调整到套种模式，品种统一用北花一号品种。金银花生长发育过程中≥38 ℃的连续高温日数，尤其是≥40 ℃的高温天气、短时强降水天气、风沙天气等气象条件对金银花品质和产量产生了有害影响。探讨金银花种植产业的有利气候条件，可为新疆金银花产业基地建设提供科学依据,为花农增收致富提供气象保障。
2021, 49(1):55-62.
摘要:
云是地球系统的重要组成部分，能够通过影响大气辐射传输，进而影响地气系统的辐射平衡。目前对于三维云场观测得到的信息均具有一定的局限性，需要通过融合分析，综合多源观测资料的优势，得到更为准确的三维云场信息。三维云融合分析业务系统（3DCloudAV1.0）基于逐步订正方法，融合数值预报产品、静止气象卫星、雷达等多源数据，实时生成0.05°/h分辨率、覆盖中国及其周边地区（0°～60°N、70°～140°E）的三维云融合分析产品，并通过国内气象通信系统将产品下发至全国气象部门；系统采用模块化的系统框架，开发了ECFlow调度进程实时监测与自动重启等容错功能，有效地提升了稳定性和可靠性。评估结果表明，通过融合多源观测资料，三维云融合分析产品能够对云顶、云中和云底信息进行更为准确的描述。
云是地球系统的重要组成部分，能够通过影响大气辐射传输，进而影响地气系统的辐射平衡。目前对于三维云场观测得到的信息均具有一定的局限性，需要通过融合分析，综合多源观测资料的优势，得到更为准确的三维云场信息。三维云融合分析业务系统（3DCloudAV1.0）基于逐步订正方法，融合数值预报产品、静止气象卫星、雷达等多源数据，实时生成0.05°/h分辨率、覆盖中国及其周边地区（0°～60°N、70°～140°E）的三维云融合分析产品，并通过国内气象通信系统将产品下发至全国气象部门；系统采用模块化的系统框架，开发了ECFlow调度进程实时监测与自动重启等容错功能，有效地提升了稳定性和可靠性。评估结果表明，通过融合多源观测资料，三维云融合分析产品能够对云顶、云中和云底信息进行更为准确的描述。
2014, 42(5):823-831.
摘要:
为了改善低纬高原地区天气预报水平，利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其变分同化系统进行雷达VAD (Velocity Azimuth Display)反演风场资料同化试验。通过设计不同的试验方案，对2009年6月30日00:00至7月1日00:00发生在云南的一次强降水过程进行数值模拟和对比分析，结果表明：同化VAD反演风场资料后对区域模式的风矢量初始场有明显影响。同化系统能把雷达反演风场信息有效地引入模式初始场，改善强降水区域的水汽输送和风场辐合强度；同化VAD反演风场资料后对区域模式累计降水预报有一定改进作用。从长时间累计降水量定量检验结果看，具体表现为25 mm以上量级的降水准确率明显提高、漏报率下降，预报偏差更趋合理。不同的同化试验方案之间的模拟结果差异较大。同化频率越高、同化持续时间越长，对区域模式初始场和预报场的影响越明显。但同化持续时间不宜过长，否则可能导致系统移速过快、降水强度偏大、空报率增加等异常。
为了改善低纬高原地区天气预报水平，利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其变分同化系统进行雷达VAD (Velocity Azimuth Display)反演风场资料同化试验。通过设计不同的试验方案，对2009年6月30日00:00至7月1日00:00发生在云南的一次强降水过程进行数值模拟和对比分析，结果表明：同化VAD反演风场资料后对区域模式的风矢量初始场有明显影响。同化系统能把雷达反演风场信息有效地引入模式初始场，改善强降水区域的水汽输送和风场辐合强度；同化VAD反演风场资料后对区域模式累计降水预报有一定改进作用。从长时间累计降水量定量检验结果看，具体表现为25 mm以上量级的降水准确率明显提高、漏报率下降，预报偏差更趋合理。不同的同化试验方案之间的模拟结果差异较大。同化频率越高、同化持续时间越长，对区域模式初始场和预报场的影响越明显。但同化持续时间不宜过长，否则可能导致系统移速过快、降水强度偏大、空报率增加等异常。
2013, 41(4):758-763.
摘要:
通过对古建筑雷击灾害的调查，分析了古建筑遭受雷击部位的分布规律，发现吻兽等突出部位、古树、塔亭、服务设施等是古建筑容易遭受雷击的部位；发现有雷击历史的古建筑容易再次遭受雷击，分析了古建筑遭受雷击后起火的原因，统计了古建筑遭受雷击后造成的人员伤亡比例；讨论了古建筑物遭受雷击的原因，得出地理位置、古建筑的自身结构、树木引雷、古建筑内部环境变化、年久失修进水潮湿等因素是古建筑易受雷击的原因。
通过对古建筑雷击灾害的调查，分析了古建筑遭受雷击部位的分布规律，发现吻兽等突出部位、古树、塔亭、服务设施等是古建筑容易遭受雷击的部位；发现有雷击历史的古建筑容易再次遭受雷击，分析了古建筑遭受雷击后起火的原因，统计了古建筑遭受雷击后造成的人员伤亡比例；讨论了古建筑物遭受雷击的原因，得出地理位置、古建筑的自身结构、树木引雷、古建筑内部环境变化、年久失修进水潮湿等因素是古建筑易受雷击的原因。
2017, 45(6):1116-1124.
摘要:
数据质量评估是模式业务运行中重要环节。本文利用土壤水分观测数据和中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）产品数据，采用MySQL数据库和html、JavaScript、HighChart等Web技术，建立CLDAS数据质量在线评估系统。系统采用相关系数、均方根误差、相对偏差和平均偏差等统计指标，实现对任意站点及省份、任意时段、不同土壤层次的土壤湿度的评估分析，并以时间序列图，散点图等多种方式对比显示土壤湿度观测与模拟值。系统具备各类统计指标的实时计算，并通过Web页面实时展示评估结果，实现对模式产品的数据质量进行实时监视。
数据质量评估是模式业务运行中重要环节。本文利用土壤水分观测数据和中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）产品数据，采用MySQL数据库和html、JavaScript、HighChart等Web技术，建立CLDAS数据质量在线评估系统。系统采用相关系数、均方根误差、相对偏差和平均偏差等统计指标，实现对任意站点及省份、任意时段、不同土壤层次的土壤湿度的评估分析，并以时间序列图，散点图等多种方式对比显示土壤湿度观测与模拟值。系统具备各类统计指标的实时计算，并通过Web页面实时展示评估结果，实现对模式产品的数据质量进行实时监视。
2013, 41(1):15-19.
摘要:
由于地球曲率的影响，当CINRAD/SA新一代天气雷达使用目前最低仰角固定为0.5°的模式探测时，探测盲区较大，对低层降水回波的探测能力严重不足。在实地展开试验的基础上，推导了负仰角探测时雷达最低探测高度计算公式，计算出仰角为0.5°、0°、-0.3°、-0.5°时不同探测距离上的雷达最低探测高度，对比分析不同仰角观测模式的主要雷达产品特点，探讨新一代天气雷达使用负仰角观测模式的局限性，提出了新一代天气雷达使用负仰角观测的建议。
由于地球曲率的影响，当CINRAD/SA新一代天气雷达使用目前最低仰角固定为0.5°的模式探测时，探测盲区较大，对低层降水回波的探测能力严重不足。在实地展开试验的基础上，推导了负仰角探测时雷达最低探测高度计算公式，计算出仰角为0.5°、0°、-0.3°、-0.5°时不同探测距离上的雷达最低探测高度，对比分析不同仰角观测模式的主要雷达产品特点，探讨新一代天气雷达使用负仰角观测模式的局限性，提出了新一代天气雷达使用负仰角观测的建议。
2010, 38(3):289-294.
摘要:
利用加密观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°的6 h再分析资料，对2006年12月25～27日发生在我国中东部地区的一次罕见强浓雾天气过程从大尺度背景、动力和热力机制等方面进行了诊断分析。结果表明：①本次过程大雾发生阶段近地面风速很小，在03～29 m/s之间变化；浓雾发生阶段风速在03～24 m/s之间变化；15 m能见度维持阶段风速在08～11 m/s之间变化；②虽然浓雾发生前的很长一段时间内水汽条件差，而且后期西风槽影响时也无降水，但是槽前西南气流的持续水汽输送使得强浓雾形成所必须的水汽条件得到满足；③在大雾发生前，稳定层结逐渐建立并在大雾期间稳定维持，稳定层结的建立和维持对浓雾的形成、持续有重要作用；日出后首先在较高层出现不稳定层结，继而下传到底层，稳定层结被破坏，大雾减轻或消散；④第1阶段（25日夜里至26日上午）强浓雾出现前，能见度出现多次急速大幅振荡，在第2阶段（26日傍晚至27日上午）则未出现类似现象。
利用加密观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°的6 h再分析资料，对2006年12月25～27日发生在我国中东部地区的一次罕见强浓雾天气过程从大尺度背景、动力和热力机制等方面进行了诊断分析。结果表明：①本次过程大雾发生阶段近地面风速很小，在03～29 m/s之间变化；浓雾发生阶段风速在03～24 m/s之间变化；15 m能见度维持阶段风速在08～11 m/s之间变化；②虽然浓雾发生前的很长一段时间内水汽条件差，而且后期西风槽影响时也无降水，但是槽前西南气流的持续水汽输送使得强浓雾形成所必须的水汽条件得到满足；③在大雾发生前，稳定层结逐渐建立并在大雾期间稳定维持，稳定层结的建立和维持对浓雾的形成、持续有重要作用；日出后首先在较高层出现不稳定层结，继而下传到底层，稳定层结被破坏，大雾减轻或消散；④第1阶段（25日夜里至26日上午）强浓雾出现前，能见度出现多次急速大幅振荡，在第2阶段（26日傍晚至27日上午）则未出现类似现象。
2010, 38(3):281-288.
摘要:
选取河北省2003年和2004年两次较大的降雪过程，利用常规气象资料和NCEP再分析资料，对它们的环流形势和物理量场作了对比分析。结果表明，500 hPa南北两支槽在110°E附近同位相叠加、地面气压场“北高南低”并在河套地区有倒槽生成是河北出现大（暴）雪的有利形势。低层暖温舌和暖平流的存在为大（暴）雪的形成提供了较好的热力条件。槽前西南气流、低层偏东气流和低空急流都能为产生大（暴）雪带来充足的水汽。高层辐散、低层辐合的水平散度结构和整层为垂直上升气流的分布，加强了上空的抽吸作用，有利较大降雪的发生。而整层是正涡度（正垂直螺旋度）对垂直上升运动最有利。925 hPa和850 hPa温度同时降至0 ℃以下，且地面气温小于等于1 ℃是适合降雪的温度条件。
选取河北省2003年和2004年两次较大的降雪过程，利用常规气象资料和NCEP再分析资料，对它们的环流形势和物理量场作了对比分析。结果表明，500 hPa南北两支槽在110°E附近同位相叠加、地面气压场“北高南低”并在河套地区有倒槽生成是河北出现大（暴）雪的有利形势。低层暖温舌和暖平流的存在为大（暴）雪的形成提供了较好的热力条件。槽前西南气流、低层偏东气流和低空急流都能为产生大（暴）雪带来充足的水汽。高层辐散、低层辐合的水平散度结构和整层为垂直上升气流的分布，加强了上空的抽吸作用，有利较大降雪的发生。而整层是正涡度（正垂直螺旋度）对垂直上升运动最有利。925 hPa和850 hPa温度同时降至0 ℃以下，且地面气温小于等于1 ℃是适合降雪的温度条件。
2010, 38(4):432-436.
摘要:
2009年6月26日浙江出现全省范围的雷暴天气，此次过程中出现的地闪频数是自2006年闪电定位系统建立以来出现最多的一次。利用闪电定位实测资料、加密雨量站雨量实况以及多普勒天气雷达产品，对这一过程的地闪特征进行了分析。结果表明：此次地闪以负地闪为主，负地闪广泛分布于25～55 dBz雷电回波区域内，而正闪多出现在25～35 dBz回波中；地闪多出现在回波发展和前进的一侧，且密集分布在回波的梯度最大处，强回波中心处地闪较少出现；在回波开始减弱到中心强度为35 dBz左右的区域没有地闪发生。地闪频数与全省过程累积降水量有很好的相关性,地闪的出现及其频数的增加意味着影响某地的强对流风暴正在发展或正向本地移来，对于单站来说雨强峰值滞后于地闪频数峰值半个小时以上，对于全省累积降水量则提前1～2 h。因此地闪资料可以作为强对流天气的短时强降水预报的预警依据。
2009年6月26日浙江出现全省范围的雷暴天气，此次过程中出现的地闪频数是自2006年闪电定位系统建立以来出现最多的一次。利用闪电定位实测资料、加密雨量站雨量实况以及多普勒天气雷达产品，对这一过程的地闪特征进行了分析。结果表明：此次地闪以负地闪为主，负地闪广泛分布于25～55 dBz雷电回波区域内，而正闪多出现在25～35 dBz回波中；地闪多出现在回波发展和前进的一侧，且密集分布在回波的梯度最大处，强回波中心处地闪较少出现；在回波开始减弱到中心强度为35 dBz左右的区域没有地闪发生。地闪频数与全省过程累积降水量有很好的相关性,地闪的出现及其频数的增加意味着影响某地的强对流风暴正在发展或正向本地移来，对于单站来说雨强峰值滞后于地闪频数峰值半个小时以上，对于全省累积降水量则提前1～2 h。因此地闪资料可以作为强对流天气的短时强降水预报的预警依据。
2009, 37(1):67-73.
摘要:
土壤湿度是控制陆地和大气间水分和能量交换过程的重要变量，而被动微波遥感是众多监测土壤湿度技术中最有效的手段之一。文中概述了被动微波反演土壤湿度的物理原理，重点介绍了被动微波反演土壤湿度的主要模型。在对不同模型进行比较分析后，基于不同传感器类型分别列举了当今发展较完善的3个典型算法:①Njoku和Li基于AMSR的多通道同时反演土壤湿度、土壤温度、植被含水量的方法；②Owe等基于SMMR利用极化差异指数同时反演土壤湿度和植被光学厚度2个参数的方法；③Wen等基于SSM/I同时反演土壤湿度和土壤温度的方法。对被动微波遥感土壤湿度研究中目前所存在的问题和发展前景进行了一些探讨。
土壤湿度是控制陆地和大气间水分和能量交换过程的重要变量，而被动微波遥感是众多监测土壤湿度技术中最有效的手段之一。文中概述了被动微波反演土壤湿度的物理原理，重点介绍了被动微波反演土壤湿度的主要模型。在对不同模型进行比较分析后，基于不同传感器类型分别列举了当今发展较完善的3个典型算法:①Njoku和Li基于AMSR的多通道同时反演土壤湿度、土壤温度、植被含水量的方法；②Owe等基于SMMR利用极化差异指数同时反演土壤湿度和植被光学厚度2个参数的方法；③Wen等基于SSM/I同时反演土壤湿度和土壤温度的方法。对被动微波遥感土壤湿度研究中目前所存在的问题和发展前景进行了一些探讨。
2024, 52(3):403-414.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230186
摘要:
基于辽宁省61个国家气象站1961—2020年和998个区域自动气象观测站建站至2020年逐小时、逐日降水资料，分析了辽宁省暴雨洪涝灾害主要致灾因子，计算了暴雨洪涝孕灾环境指标，完成了辽宁省暴雨洪涝灾害危险性评估。结果表明：暴雨洪涝高危险性地区主要位于丹东；暴雨洪涝灾害人口高风险区主要位于沈阳和大连市区；经济高风险区主要位于大连和盘锦市区；水稻、玉米高风险区主要位于锦州、盘锦和丹东。利用辽宁省无缝隙智能网格预报数据对2022年7月28—29日的暴雨过程灾害风险进行了预评估，发现暴雨灾害危险性高值区域主要分布在朝阳、葫芦岛以及辽宁中部。暴雨灾害可能造成的人口、经济高风险区域主要位于辽宁西部和中部地区；暴雨灾害可能造成的水稻和玉米高风险区主要位于沈阳、铁岭和朝阳北部等地区。预计高风险区主要影响人口约为449万人，经济损失约为1432万元，受影响的水稻面积约为1.028万公顷、玉米面积约为1.798万公顷。通过灾后效果检验，发现预评估模型效果良好，可在实际的暴雨洪涝灾害风险评估业务中使用。
基于辽宁省61个国家气象站1961—2020年和998个区域自动气象观测站建站至2020年逐小时、逐日降水资料，分析了辽宁省暴雨洪涝灾害主要致灾因子，计算了暴雨洪涝孕灾环境指标，完成了辽宁省暴雨洪涝灾害危险性评估。结果表明：暴雨洪涝高危险性地区主要位于丹东；暴雨洪涝灾害人口高风险区主要位于沈阳和大连市区；经济高风险区主要位于大连和盘锦市区；水稻、玉米高风险区主要位于锦州、盘锦和丹东。利用辽宁省无缝隙智能网格预报数据对2022年7月28—29日的暴雨过程灾害风险进行了预评估，发现暴雨灾害危险性高值区域主要分布在朝阳、葫芦岛以及辽宁中部。暴雨灾害可能造成的人口、经济高风险区域主要位于辽宁西部和中部地区；暴雨灾害可能造成的水稻和玉米高风险区主要位于沈阳、铁岭和朝阳北部等地区。预计高风险区主要影响人口约为449万人，经济损失约为1432万元，受影响的水稻面积约为1.028万公顷、玉米面积约为1.798万公顷。通过灾后效果检验，发现预评估模型效果良好，可在实际的暴雨洪涝灾害风险评估业务中使用。
2024, 52(3):347-355.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230189
摘要:
为打破传统气象业务空间的局限性，实现全省分级联动的监控体系，提升气象数据和装备的保障能力，以手机APP为载体开发集约多功能领域、面向多用户群体的气象综合监控系统。系统以Springboot+Vue+Mybatis-Plus为开发框架，通过开发接口程序从多业务平台获取源数据，经过统一格式以后推送给隔离区提供访问服务，同时采用跨平台开发uni-app、增强版持久层Mybatis-Plus、实时数据集成FlinkCDC等技术框架提升系统的安全性、兼容性和高效性。系统在贵州省、市、县、站各级气象部门推广使用。结果表明：该系统同时兼容Android以及iOS等多移动端系统，运行稳定，气象资料的及时性监测有所提升。
为打破传统气象业务空间的局限性，实现全省分级联动的监控体系，提升气象数据和装备的保障能力，以手机APP为载体开发集约多功能领域、面向多用户群体的气象综合监控系统。系统以Springboot+Vue+Mybatis-Plus为开发框架，通过开发接口程序从多业务平台获取源数据，经过统一格式以后推送给隔离区提供访问服务，同时采用跨平台开发uni-app、增强版持久层Mybatis-Plus、实时数据集成FlinkCDC等技术框架提升系统的安全性、兼容性和高效性。系统在贵州省、市、县、站各级气象部门推广使用。结果表明：该系统同时兼容Android以及iOS等多移动端系统，运行稳定，气象资料的及时性监测有所提升。
2024, 52(3):446-455.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230140
摘要:
在复杂地形、副热带高压和季风天气等因素共同影响下，高山峡谷区内风场复杂多变，极易形成“狭管效应”，进而导致灾害性大风，对大型工程施工与运行造成较大影响。本文基于流体力学基本原理，采用标准k－ε紊流模型以及PISO（Pressure Implict with Splitting of Operator）算法，以白鹤滩水电站区域发生7级北风为典型计算工况，研究了大坝建坝过程中近坝区风速场变化规律和建坝对风速场的影响范围。成果表明:坝体的阻挡作用使风速场在坝顶处产生绕流分离和风场抬升，在建坝高程以下形成低风速区；建坝高程650 m与750 m时，缆机平台范围内风速约15～16 m/s，大坝下游风速垂直分布显著影响区河道长度分别为4.4Ht和4.5Ht（Ht为建坝高度）；坝顶处风速场显著影响高度分别为2.0Ht和3.0Ht。大坝蓄水至正常蓄水位825 m高度时，大坝下游风场显著影响区河道长度为8.0倍坝高（2.3 km），最大影响河道区长度为30.4倍坝高（8.8 km）；坝顶影响高度达到1500 m高度左右，约3.5倍坝高。
在复杂地形、副热带高压和季风天气等因素共同影响下，高山峡谷区内风场复杂多变，极易形成“狭管效应”，进而导致灾害性大风，对大型工程施工与运行造成较大影响。本文基于流体力学基本原理，采用标准k－ε紊流模型以及PISO（Pressure Implict with Splitting of Operator）算法，以白鹤滩水电站区域发生7级北风为典型计算工况，研究了大坝建坝过程中近坝区风速场变化规律和建坝对风速场的影响范围。成果表明:坝体的阻挡作用使风速场在坝顶处产生绕流分离和风场抬升，在建坝高程以下形成低风速区；建坝高程650 m与750 m时，缆机平台范围内风速约15～16 m/s，大坝下游风速垂直分布显著影响区河道长度分别为4.4Ht和4.5Ht（Ht为建坝高度）；坝顶处风速场显著影响高度分别为2.0Ht和3.0Ht。大坝蓄水至正常蓄水位825 m高度时，大坝下游风场显著影响区河道长度为8.0倍坝高（2.3 km），最大影响河道区长度为30.4倍坝高（8.8 km）；坝顶影响高度达到1500 m高度左右，约3.5倍坝高。
2024, 52(3):318-329.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230129
摘要:
晕渲法根据山体阴影值的原理，利用光照角度和方向、坡度和坡向的关系来计算光通量的明暗值，利用色调的明暗来展现气象模式数据的立体感。晕渲图的着色方法是将每个格点上的明暗值作为HSV色彩模式中的明度，结合饱和度和色度获得HSV色彩值，再通过HSV色彩模式和RGB色彩模型之间的转换，使用RGB色彩模型进行着色，实现气象模式数据彩色晕渲图的绘制。本文在气象模式数据的可视化工作中，利用晕渲图技术，实现对物理概念上与地形类似的气压、位势高度等数据的三维绘制。相比于传统的等值线填色方法，晕渲图技术能够直观表现大气形势场的立体分布，以凹凸效果表现高低值天气系统，通过坡面的陡度体现天气系统的梯度变化；能够展现数据的像素级细节，识别梯度较小的涡流扰动，显示等效地形影响，帮助气象工作者更好地解释数据，为气象模式中数据处理的改进提供参考。
晕渲法根据山体阴影值的原理，利用光照角度和方向、坡度和坡向的关系来计算光通量的明暗值，利用色调的明暗来展现气象模式数据的立体感。晕渲图的着色方法是将每个格点上的明暗值作为HSV色彩模式中的明度，结合饱和度和色度获得HSV色彩值，再通过HSV色彩模式和RGB色彩模型之间的转换，使用RGB色彩模型进行着色，实现气象模式数据彩色晕渲图的绘制。本文在气象模式数据的可视化工作中，利用晕渲图技术，实现对物理概念上与地形类似的气压、位势高度等数据的三维绘制。相比于传统的等值线填色方法，晕渲图技术能够直观表现大气形势场的立体分布，以凹凸效果表现高低值天气系统，通过坡面的陡度体现天气系统的梯度变化；能够展现数据的像素级细节，识别梯度较小的涡流扰动，显示等效地形影响，帮助气象工作者更好地解释数据，为气象模式中数据处理的改进提供参考。
2024, 52(3):380-391.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230246
摘要:
对足够精细的观测资料做详尽的分析有助于澄清对流组织与增强的动力机制。本文利用机场跑道两端的分钟雨量资料、常规观测资料、加密自动站、ERA5再分析和S波段双偏振、X波段双偏振相控阵雷达资料，对2022年7月15日厦门机场出现的一次短时强降水天气进行了分析。结果表明：此次过程因阵风锋在传播过程中与地面辐合线交叉碰并而触发抬升，在500 hPa与850 hPa假相当位温差的负大值区和低层高温高湿的环境下激发出新的对流，给厦门机场带来罕见的短时强降水天气，期间分钟雨量最大达2.5 mm、跑道能见度降至400 m，两者呈反相关，但当分钟雨量大于1.6 mm时两者反相关性减弱，能见度谷值则晚于雨量峰值出现。观测分析表明，径向速度的气旋性切变与分钟雨量的变化趋势较为一致，两者有较好的对应关系。当2～5 km高度存在气旋性切变时雨量显著增加，当有两个高度层的切变强度达到2×10-3s-1以上时分钟雨量可达约2 mm，为本次短时强降水的组织特征。
对足够精细的观测资料做详尽的分析有助于澄清对流组织与增强的动力机制。本文利用机场跑道两端的分钟雨量资料、常规观测资料、加密自动站、ERA5再分析和S波段双偏振、X波段双偏振相控阵雷达资料，对2022年7月15日厦门机场出现的一次短时强降水天气进行了分析。结果表明：此次过程因阵风锋在传播过程中与地面辐合线交叉碰并而触发抬升，在500 hPa与850 hPa假相当位温差的负大值区和低层高温高湿的环境下激发出新的对流，给厦门机场带来罕见的短时强降水天气，期间分钟雨量最大达2.5 mm、跑道能见度降至400 m，两者呈反相关，但当分钟雨量大于1.6 mm时两者反相关性减弱，能见度谷值则晚于雨量峰值出现。观测分析表明，径向速度的气旋性切变与分钟雨量的变化趋势较为一致，两者有较好的对应关系。当2～5 km高度存在气旋性切变时雨量显著增加，当有两个高度层的切变强度达到2×10-3s-1以上时分钟雨量可达约2 mm，为本次短时强降水的组织特征。
2024, 52(3):330-339.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230166
摘要:
为提高冰雹探测算法（Hail Detection Algorithm，HDA）产品的可用性，针对2015—2020年普洱地区监测到的22次冰雹个例，利用新一代雷达业务应用软件ROSE2.0对相关雷达基数据进行回放及产品分析，以命中率、虚警率、临界成功指数为指标对HDA算法在普洱地区的识别效果进行评估并给出本地化参数配置方案。结果表明:HDA算法在普洱地区命中率接近100%，但虚警现象非常普遍，使用强冰雹概率（Probability of Severe Hail，POSH）的预警效果优于任意大小冰雹概率（Probability of Hail，POH），且冰雹尺寸越大POSH虚警的概率越低。进一步使用模拟测评法对POSH算法的适配参数进行分析，发现正确输入降雹日当天的0 ℃层和-20 ℃层高度能有效减少POSH的虚警率及提高临界成功指数；同时使算法预测的最大冰雹直径普遍偏大的情况得到控制，其中，中小冰雹直径偏离百分比减小76.07%，改善效果显著高于大冰雹。此外，增大反射率因子及POSH阈值能有效控制虚警，但也导致漏报次数快速增加，当阈值太大时命中率明显降低，为了保证较高的命中率和临界成功指数，选择Z=50 dBz或POSH=70%为阈值能明显改善HDA算法的识别效果。
为提高冰雹探测算法（Hail Detection Algorithm，HDA）产品的可用性，针对2015—2020年普洱地区监测到的22次冰雹个例，利用新一代雷达业务应用软件ROSE2.0对相关雷达基数据进行回放及产品分析，以命中率、虚警率、临界成功指数为指标对HDA算法在普洱地区的识别效果进行评估并给出本地化参数配置方案。结果表明:HDA算法在普洱地区命中率接近100%，但虚警现象非常普遍，使用强冰雹概率（Probability of Severe Hail，POSH）的预警效果优于任意大小冰雹概率（Probability of Hail，POH），且冰雹尺寸越大POSH虚警的概率越低。进一步使用模拟测评法对POSH算法的适配参数进行分析，发现正确输入降雹日当天的0 ℃层和-20 ℃层高度能有效减少POSH的虚警率及提高临界成功指数；同时使算法预测的最大冰雹直径普遍偏大的情况得到控制，其中，中小冰雹直径偏离百分比减小76.07%，改善效果显著高于大冰雹。此外，增大反射率因子及POSH阈值能有效控制虚警，但也导致漏报次数快速增加，当阈值太大时命中率明显降低，为了保证较高的命中率和临界成功指数，选择Z=50 dBz或POSH=70%为阈值能明显改善HDA算法的识别效果。
2024, 52(3):309-317.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230123
摘要:
针对静止轨道遥感卫星上多通道扫描型载荷成像、传输与存储过程中，存在数据质量下降等问题，本文在经典三维块匹配算法（Block Matching 3D，BM3D）基础上，提出一种基于多层级小波分解的并行执行策略。首先，使用小波变换对原始气象遥感图像分解，得到4个图像分量；其次，将所得图像分量进一步进行3级分解，并选择其中的10个图像分量；最后，每个分量并行执行BM3D滤波器去噪，并重构10个分量的输出图像。与传统BM3D去噪算法相比，改进BM3D算法的计算量可有效降低20%以上。通过与中值滤波、均值滤波、NL-Bayes、BM3D四种降噪算法进行实验对比，所提算法的峰值信噪比平均增益在0.39～4.45 dB之间，特别是在高斯白噪声和脉冲噪声的混合噪声去噪方面要显著优于选取的四种对比算法。
针对静止轨道遥感卫星上多通道扫描型载荷成像、传输与存储过程中，存在数据质量下降等问题，本文在经典三维块匹配算法（Block Matching 3D，BM3D）基础上，提出一种基于多层级小波分解的并行执行策略。首先，使用小波变换对原始气象遥感图像分解，得到4个图像分量；其次，将所得图像分量进一步进行3级分解，并选择其中的10个图像分量；最后，每个分量并行执行BM3D滤波器去噪，并重构10个分量的输出图像。与传统BM3D去噪算法相比，改进BM3D算法的计算量可有效降低20%以上。通过与中值滤波、均值滤波、NL-Bayes、BM3D四种降噪算法进行实验对比，所提算法的峰值信噪比平均增益在0.39～4.45 dB之间，特别是在高斯白噪声和脉冲噪声的混合噪声去噪方面要显著优于选取的四种对比算法。
2024, 52(3):340-346.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230182
摘要:
为实现2025年气象关键核心技术自主可控的目标，气象大数据云平台（简称天擎）建立了基于海光X86服务器和麒麟操作系统的仿真环境。在仿真平台运行中发现，基于容器技术的产品加工与流水线子系统容器调度性能较差，不能满足用户融入算法的时效要求。针对此问题，本文采用对比分析法，选取天擎仿真环境和业务环境的3种CPU芯片服务器和3种操作系统为研究对象，设计了一系列组合对比测试用例，找到了影响容器调度性能的关键因素—操作系统内核，并进一步分析了操作系统内核设置对系统实时性和吞吐量的影响以及适用的业务场景。最后给出了麒麟操作系统内核调整方法，通过调整内核设置，容器调度性能大幅提高，满足了产品加工系统的时效要求，为实现天擎的关键核心技术自主可控奠定基础。
为实现2025年气象关键核心技术自主可控的目标，气象大数据云平台（简称天擎）建立了基于海光X86服务器和麒麟操作系统的仿真环境。在仿真平台运行中发现，基于容器技术的产品加工与流水线子系统容器调度性能较差，不能满足用户融入算法的时效要求。针对此问题，本文采用对比分析法，选取天擎仿真环境和业务环境的3种CPU芯片服务器和3种操作系统为研究对象，设计了一系列组合对比测试用例，找到了影响容器调度性能的关键因素—操作系统内核，并进一步分析了操作系统内核设置对系统实时性和吞吐量的影响以及适用的业务场景。最后给出了麒麟操作系统内核调整方法，通过调整内核设置，容器调度性能大幅提高，满足了产品加工系统的时效要求，为实现天擎的关键核心技术自主可控奠定基础。
2024, 52(3):367-379.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230172
摘要:
基于欧洲中期天气预报中心（European Center for Medium-range Weather Forecasts，ECMWF）集合预报资料及浙江全省自动站降水观测资料，采用贝叶斯模型平均（Bayesian Model Average, BMA）方法对2020年浙江超长梅汛期开展降水概率预报订正试验。采用平均绝对误差、连续等级概率评分、布莱尔评分BS、Talagrand、概率积分变换(Probability Integral Transform, PIT)直方图及属性图检验方法对本次过程BMA订正前后的概率预报进行对比分析，结果表明：①50 d为适用于浙江梅汛期ECMWF集合预报订正的BMA最优训练期，经最优训练期的BMA订正后，预报离散度有所增加，预报误差有所下降；②BMA对0.1 mm、10.0 mm和25.0 mm阈值降水的订正效果显著，经BMA订正后3个阈值的降水预报BS下降率分别为25.92%、19.29%、4.76%，但对超过50.0 mm的降水订正效果不明显，且随着降水阈值增加，BMA的订正效果减弱；③在强降水个例中，BMA能有效减少各阈值降水预报概率大值落区偏差，使订正后的降水预报概率大值区与观测落区更一致。
基于欧洲中期天气预报中心（European Center for Medium-range Weather Forecasts，ECMWF）集合预报资料及浙江全省自动站降水观测资料，采用贝叶斯模型平均（Bayesian Model Average, BMA）方法对2020年浙江超长梅汛期开展降水概率预报订正试验。采用平均绝对误差、连续等级概率评分、布莱尔评分BS、Talagrand、概率积分变换(Probability Integral Transform, PIT)直方图及属性图检验方法对本次过程BMA订正前后的概率预报进行对比分析，结果表明：①50 d为适用于浙江梅汛期ECMWF集合预报订正的BMA最优训练期，经最优训练期的BMA订正后，预报离散度有所增加，预报误差有所下降；②BMA对0.1 mm、10.0 mm和25.0 mm阈值降水的订正效果显著，经BMA订正后3个阈值的降水预报BS下降率分别为25.92%、19.29%、4.76%，但对超过50.0 mm的降水订正效果不明显，且随着降水阈值增加，BMA的订正效果减弱；③在强降水个例中，BMA能有效减少各阈值降水预报概率大值落区偏差，使订正后的降水预报概率大值区与观测落区更一致。
2024, 52(3):424-433.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230152
摘要:
为进一步加强星地闪电观测资料运用，本文基于2020年6—8月FY-4A/LMI闪电数据(LMIG)和浙江省ADTD-2C三维闪电定位数据，对比分析两套闪电数据的时空分布特征，并结合雷达和云顶亮温资料，分析了2020年7月15日浙江省雷暴过程两套闪电观测资料的演变规律。结果表明：2010年6—8月，浙江省LMIG与三维闪电比值为1∶44.43；两套资料闪电月分布和空间分布总体一致；就日分布而言，LMIG呈现双峰结构，三维闪电则为单峰结构。两套数据时间匹配窗口大于1.8 s、经纬度匹配窗口大于0.5°时，匹配率趋于稳定；与LMIG匹配的三维闪电高度主要集中在16 km以下，闪电强度主要集中在50 kA以下。2020年7月15日浙江省午后雷暴天气，LMIG与三维闪电比值为1∶25.44；LMIG首次闪电及峰值时间均滞后于三维闪电首次闪电及峰值时间；此外两套闪电资料时间演变与雷暴发展有较好的对应，空间变化与云顶亮温低值区也有较好的对应。
为进一步加强星地闪电观测资料运用，本文基于2020年6—8月FY-4A/LMI闪电数据(LMIG)和浙江省ADTD-2C三维闪电定位数据，对比分析两套闪电数据的时空分布特征，并结合雷达和云顶亮温资料，分析了2020年7月15日浙江省雷暴过程两套闪电观测资料的演变规律。结果表明：2010年6—8月，浙江省LMIG与三维闪电比值为1∶44.43；两套资料闪电月分布和空间分布总体一致；就日分布而言，LMIG呈现双峰结构，三维闪电则为单峰结构。两套数据时间匹配窗口大于1.8 s、经纬度匹配窗口大于0.5°时，匹配率趋于稳定；与LMIG匹配的三维闪电高度主要集中在16 km以下，闪电强度主要集中在50 kA以下。2020年7月15日浙江省午后雷暴天气，LMIG与三维闪电比值为1∶25.44；LMIG首次闪电及峰值时间均滞后于三维闪电首次闪电及峰值时间；此外两套闪电资料时间演变与雷暴发展有较好的对应，空间变化与云顶亮温低值区也有较好的对应。
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