2021年第49卷第1期文章目次
2021, 49(1):1-6.
摘要:
利用高空高速大型無人機自身優(yōu)勢，設(shè)計一種基于大型無人機的新型氣象探測系統(tǒng)，旨在豐富氣象探測技術(shù)手段，提高氣象探測的準(zhǔn)確性。為了實現(xiàn)高空遠(yuǎn)距氣象探測功能，對系統(tǒng)的組成、接口、控制邏輯等進(jìn)行逐一設(shè)計優(yōu)化，并創(chuàng)新地采用螺旋運轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，大幅增加氣象任務(wù)載荷數(shù)量，使單個吊艙可裝載24枚探空儀。作為一項軍民融合的典型應(yīng)用，本氣象探測系統(tǒng)的工程化產(chǎn)品已通過功能試驗、力學(xué)試驗、環(huán)境試驗等各項試驗測試，結(jié)果表明系統(tǒng)運行安全有效，滿足執(zhí)行氣象探測任務(wù)的要求。本氣象探測系統(tǒng)的接口設(shè)計均遵循通用化、標(biāo)準(zhǔn)化原則，易于推廣到現(xiàn)有其他無人機平臺，具有廣闊的應(yīng)用前景。
利用高空高速大型無人機自身優(yōu)勢，設(shè)計一種基于大型無人機的新型氣象探測系統(tǒng)，旨在豐富氣象探測技術(shù)手段，提高氣象探測的準(zhǔn)確性。為了實現(xiàn)高空遠(yuǎn)距氣象探測功能，對系統(tǒng)的組成、接口、控制邏輯等進(jìn)行逐一設(shè)計優(yōu)化，并創(chuàng)新地采用螺旋運轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，大幅增加氣象任務(wù)載荷數(shù)量，使單個吊艙可裝載24枚探空儀。作為一項軍民融合的典型應(yīng)用，本氣象探測系統(tǒng)的工程化產(chǎn)品已通過功能試驗、力學(xué)試驗、環(huán)境試驗等各項試驗測試，結(jié)果表明系統(tǒng)運行安全有效，滿足執(zhí)行氣象探測任務(wù)的要求。本氣象探測系統(tǒng)的接口設(shè)計均遵循通用化、標(biāo)準(zhǔn)化原則，易于推廣到現(xiàn)有其他無人機平臺，具有廣闊的應(yīng)用前景。
2021, 49(1):7-11.
摘要:
為解決國內(nèi)70 m/s以上風(fēng)速傳感器沒有檢定和校準(zhǔn)能力的問題，本文設(shè)計一種風(fēng)速上限為90 m/s的回流強風(fēng)氣象風(fēng)洞，并利用移動導(dǎo)軌使試驗段具備開閉兩用功能。風(fēng)洞整體尺寸為26 m×10 m×4.2 m（長×寬×高）；流速范圍閉口時達(dá)到0.49～90.74 m/s；控制系統(tǒng)采用物理量全數(shù)字化設(shè)計，滿足計量實驗的自動化需求。性能指標(biāo)通過驗收均滿足氣象低速風(fēng)洞性能測試規(guī)范要求。
為解決國內(nèi)70 m/s以上風(fēng)速傳感器沒有檢定和校準(zhǔn)能力的問題，本文設(shè)計一種風(fēng)速上限為90 m/s的回流強風(fēng)氣象風(fēng)洞，并利用移動導(dǎo)軌使試驗段具備開閉兩用功能。風(fēng)洞整體尺寸為26 m×10 m×4.2 m（長×寬×高）；流速范圍閉口時達(dá)到0.49～90.74 m/s；控制系統(tǒng)采用物理量全數(shù)字化設(shè)計，滿足計量實驗的自動化需求。性能指標(biāo)通過驗收均滿足氣象低速風(fēng)洞性能測試規(guī)范要求。
2021, 49(1):12-17.
摘要:
針對氣象行業(yè)前向散射式能見度儀檢測標(biāo)準(zhǔn)缺失現(xiàn)狀，開展了前向散射式能見度儀室內(nèi)測試方法研究。文中介紹了前向散射式能見度儀的工作原理，闡述了測量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的組成和技術(shù)要求，詳細(xì)論述了前向散射式能見度儀的測試項目和測試方法，展示了多臺前向散射式能見度儀室內(nèi)實測結(jié)果。研究表明：利用試驗艙模擬能見度進(jìn)行測量范圍和示值誤差測試具有可行性，測量標(biāo)準(zhǔn)器可選擇透射儀；響應(yīng)時間可通過放置散射板或遮光板產(chǎn)生突變信號完成測試。
針對氣象行業(yè)前向散射式能見度儀檢測標(biāo)準(zhǔn)缺失現(xiàn)狀，開展了前向散射式能見度儀室內(nèi)測試方法研究。文中介紹了前向散射式能見度儀的工作原理，闡述了測量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的組成和技術(shù)要求，詳細(xì)論述了前向散射式能見度儀的測試項目和測試方法，展示了多臺前向散射式能見度儀室內(nèi)實測結(jié)果。研究表明：利用試驗艙模擬能見度進(jìn)行測量范圍和示值誤差測試具有可行性，測量標(biāo)準(zhǔn)器可選擇透射儀；響應(yīng)時間可通過放置散射板或遮光板產(chǎn)生突變信號完成測試。
2021, 49(1):18-24.
摘要:
臨近強降水預(yù)報目的是預(yù)測未來兩小時內(nèi)局地降水強度的分布，準(zhǔn)確的外推雷達(dá)圖像可以為臨近強降水預(yù)報提供準(zhǔn)確的時空參考數(shù)據(jù)。近兩年循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于天氣雷達(dá)回波圖象外推得到了較好的結(jié)果。本文基于分析現(xiàn)有ConvLSTM和TrajGRU模型的基礎(chǔ)上，從輸入雷達(dá)數(shù)據(jù)層數(shù)和修改模型損失函數(shù)兩個方面對循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)外推模型進(jìn)行改進(jìn)，并對業(yè)務(wù)上的雷達(dá)圖象序列和競賽雷達(dá)圖象序列進(jìn)行試驗。試驗結(jié)果表明，改進(jìn)的外推模型能更好地捕捉時空相關(guān)性，具有更精確的外推效果。
臨近強降水預(yù)報目的是預(yù)測未來兩小時內(nèi)局地降水強度的分布，準(zhǔn)確的外推雷達(dá)圖像可以為臨近強降水預(yù)報提供準(zhǔn)確的時空參考數(shù)據(jù)。近兩年循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于天氣雷達(dá)回波圖象外推得到了較好的結(jié)果。本文基于分析現(xiàn)有ConvLSTM和TrajGRU模型的基礎(chǔ)上，從輸入雷達(dá)數(shù)據(jù)層數(shù)和修改模型損失函數(shù)兩個方面對循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)外推模型進(jìn)行改進(jìn)，并對業(yè)務(wù)上的雷達(dá)圖象序列和競賽雷達(dá)圖象序列進(jìn)行試驗。試驗結(jié)果表明，改進(jìn)的外推模型能更好地捕捉時空相關(guān)性，具有更精確的外推效果。
2021, 49(1):25-31.
摘要:
為向雷暴識別、跟蹤和臨近預(yù)報系統(tǒng)提供貼近臺站實際的雷達(dá)產(chǎn)品閾值，建立基于雷達(dá)觀測的雷暴日判別算法，利用雷暴人工觀測資料和雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)構(gòu)建匹配率模型，采用累積距平法識別匹配率拐點來判定閾值和最優(yōu)聞雷半徑，并計算出回波面積閾值。以常德氣象觀測站為例應(yīng)用該方法，結(jié)果表明：①雷達(dá)產(chǎn)品閾值為38.5 dBz，最優(yōu)聞雷半徑達(dá)到25 km，大于利用閃電定位數(shù)據(jù)與人工雷暴日對比得到的半徑，回波面積閾值為73 km2，經(jīng)過評估各項閾值取值是合適的；②應(yīng)用各項閾值結(jié)合雷達(dá)資料進(jìn)行雷暴日判別時，需考慮雷暴的季節(jié)性變化，常德地區(qū)3—8月間應(yīng)用效果較好；③應(yīng)用該方法時應(yīng)根據(jù)歷史聞雷方位選擇較長時間序列的雷達(dá)單站或雷達(dá)拼圖數(shù)據(jù)樣本構(gòu)建匹配率模型。
為向雷暴識別、跟蹤和臨近預(yù)報系統(tǒng)提供貼近臺站實際的雷達(dá)產(chǎn)品閾值，建立基于雷達(dá)觀測的雷暴日判別算法，利用雷暴人工觀測資料和雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)構(gòu)建匹配率模型，采用累積距平法識別匹配率拐點來判定閾值和最優(yōu)聞雷半徑，并計算出回波面積閾值。以常德氣象觀測站為例應(yīng)用該方法，結(jié)果表明：①雷達(dá)產(chǎn)品閾值為38.5 dBz，最優(yōu)聞雷半徑達(dá)到25 km，大于利用閃電定位數(shù)據(jù)與人工雷暴日對比得到的半徑，回波面積閾值為73 km2，經(jīng)過評估各項閾值取值是合適的；②應(yīng)用各項閾值結(jié)合雷達(dá)資料進(jìn)行雷暴日判別時，需考慮雷暴的季節(jié)性變化，常德地區(qū)3—8月間應(yīng)用效果較好；③應(yīng)用該方法時應(yīng)根據(jù)歷史聞雷方位選擇較長時間序列的雷達(dá)單站或雷達(dá)拼圖數(shù)據(jù)樣本構(gòu)建匹配率模型。
2021, 49(1):32-39.
摘要:
為驗證雨滴譜式降水現(xiàn)象儀的測量性能，利用南京市氣象局在江寧布設(shè)的PARSIVEL型雨滴譜式降水現(xiàn)象儀2018年1—11月期間的天氣現(xiàn)象觀測資料，重點分析了雨滴譜式降水現(xiàn)象儀對不同類型降水的測量性能。結(jié)果表明：①總體而言，雨滴譜式降水現(xiàn)象儀與人工觀測具有良好的一致性，但是在降水時間、降水類型方面存在一定差異。②白天，人工觀測的總降水時間明顯高于儀器觀測結(jié)果，主要原因在于人工觀測有時會忽略降水間隙，而儀器可能會漏掉極微量降雨；人工觀測的降水現(xiàn)象分類較粗，有時會忽略降水的精細(xì)變化，而儀器能夠靈敏檢測到降雨的短時變化、毛毛雨和雨的轉(zhuǎn)換、降雨和降雪的轉(zhuǎn)換等。③夜間，人工觀測有時會忽略個別時次的毛毛雨或雨，而儀器容易漏測微量降水,大雨強條件下有時會把降雨誤判為霰或雪,降水現(xiàn)象的判別算法仍需改進(jìn)。
為驗證雨滴譜式降水現(xiàn)象儀的測量性能，利用南京市氣象局在江寧布設(shè)的PARSIVEL型雨滴譜式降水現(xiàn)象儀2018年1—11月期間的天氣現(xiàn)象觀測資料，重點分析了雨滴譜式降水現(xiàn)象儀對不同類型降水的測量性能。結(jié)果表明：①總體而言，雨滴譜式降水現(xiàn)象儀與人工觀測具有良好的一致性，但是在降水時間、降水類型方面存在一定差異。②白天，人工觀測的總降水時間明顯高于儀器觀測結(jié)果，主要原因在于人工觀測有時會忽略降水間隙，而儀器可能會漏掉極微量降雨；人工觀測的降水現(xiàn)象分類較粗，有時會忽略降水的精細(xì)變化，而儀器能夠靈敏檢測到降雨的短時變化、毛毛雨和雨的轉(zhuǎn)換、降雨和降雪的轉(zhuǎn)換等。③夜間，人工觀測有時會忽略個別時次的毛毛雨或雨，而儀器容易漏測微量降水,大雨強條件下有時會把降雨誤判為霰或雪,降水現(xiàn)象的判別算法仍需改進(jìn)。
2021, 49(1):40-45.
摘要:
目前DSG5型降水天氣現(xiàn)象儀已在國內(nèi)臺站大量列裝，觀測記錄了許多寶貴的資料。本文通過一次降水天氣過程，分析了DSG5型降水天氣現(xiàn)象儀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)容及其在業(yè)務(wù)中的應(yīng)用。發(fā)現(xiàn)：DSG5型降水天氣現(xiàn)象儀記錄的降水天氣現(xiàn)象與人工觀測基本一致，但記錄的降水開始時間比實際滯后，結(jié)束時間比實際提前，一些微弱降水沒有記錄；利用觀測的雨滴譜數(shù)據(jù)可以揭示降水過程的細(xì)微結(jié)構(gòu)和演變特征，加深對降水過程的認(rèn)識，為處理地面觀測中出現(xiàn)的降水量與天氣現(xiàn)象矛盾等問題提供觀測依據(jù)；本次降水過程中雨滴數(shù)和雨滴尺度譜存在明顯的時間變化。較多的是直徑0.3 mm左右的小雨滴，但對降水強度影響比較大的是直徑大于1 mm的雨滴，且伴隨著大于1 mm雨滴增加，雨滴尺度譜加寬，地面降水顯著增強。
目前DSG5型降水天氣現(xiàn)象儀已在國內(nèi)臺站大量列裝，觀測記錄了許多寶貴的資料。本文通過一次降水天氣過程，分析了DSG5型降水天氣現(xiàn)象儀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)容及其在業(yè)務(wù)中的應(yīng)用。發(fā)現(xiàn)：DSG5型降水天氣現(xiàn)象儀記錄的降水天氣現(xiàn)象與人工觀測基本一致，但記錄的降水開始時間比實際滯后，結(jié)束時間比實際提前，一些微弱降水沒有記錄；利用觀測的雨滴譜數(shù)據(jù)可以揭示降水過程的細(xì)微結(jié)構(gòu)和演變特征，加深對降水過程的認(rèn)識，為處理地面觀測中出現(xiàn)的降水量與天氣現(xiàn)象矛盾等問題提供觀測依據(jù)；本次降水過程中雨滴數(shù)和雨滴尺度譜存在明顯的時間變化。較多的是直徑0.3 mm左右的小雨滴，但對降水強度影響比較大的是直徑大于1 mm的雨滴，且伴隨著大于1 mm雨滴增加，雨滴尺度譜加寬，地面降水顯著增強。
2021, 49(1):46-54.
摘要:
開展TK2GPS人影探空火箭探測數(shù)據(jù)的分析檢驗，對于了解試驗儀器的適用性和數(shù)據(jù)可靠性及其在人影中的應(yīng)用前景非常重要。利用TK2GPS人影探空火箭和L波段探空資料，采用平均偏差、均方根誤差和相關(guān)系數(shù)等分析方法，對兩種探空的溫度、相對濕度、風(fēng)向及風(fēng)速等要素的差異性和變化特征進(jìn)行了對比分析，并對可能造成差異的原因進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：探空火箭與L波段探空同要素間均呈顯著的正相關(guān)，通過了0.05及以上顯著性檢驗。溫度、風(fēng)速平均偏差和離散度較小，相關(guān)性最好；相對濕度的平均偏差雖大，但相關(guān)性較好；風(fēng)向在各高度層的離散度較大。兩種探空的溫度、風(fēng)速垂直廓線變化趨勢一致性高；相對濕度垂直廓線變化趨勢存在一定差異，前者相對濕度較后者明顯偏小。隨水平探測距離的增加，探空火箭探測數(shù)據(jù)相對L波段探空的偏差值有所增大。通過相關(guān)分析建立的相對濕度訂正方程，能很好地對探空火箭的相對濕度進(jìn)行訂正。
開展TK2GPS人影探空火箭探測數(shù)據(jù)的分析檢驗，對于了解試驗儀器的適用性和數(shù)據(jù)可靠性及其在人影中的應(yīng)用前景非常重要。利用TK2GPS人影探空火箭和L波段探空資料，采用平均偏差、均方根誤差和相關(guān)系數(shù)等分析方法，對兩種探空的溫度、相對濕度、風(fēng)向及風(fēng)速等要素的差異性和變化特征進(jìn)行了對比分析，并對可能造成差異的原因進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：探空火箭與L波段探空同要素間均呈顯著的正相關(guān)，通過了0.05及以上顯著性檢驗。溫度、風(fēng)速平均偏差和離散度較小，相關(guān)性最好；相對濕度的平均偏差雖大，但相關(guān)性較好；風(fēng)向在各高度層的離散度較大。兩種探空的溫度、風(fēng)速垂直廓線變化趨勢一致性高；相對濕度垂直廓線變化趨勢存在一定差異，前者相對濕度較后者明顯偏小。隨水平探測距離的增加，探空火箭探測數(shù)據(jù)相對L波段探空的偏差值有所增大。通過相關(guān)分析建立的相對濕度訂正方程，能很好地對探空火箭的相對濕度進(jìn)行訂正。
2021, 49(1):55-62.
摘要:
云是地球系統(tǒng)的重要組成部分，能夠通過影響大氣輻射傳輸，進(jìn)而影響地氣系統(tǒng)的輻射平衡。目前對于三維云場觀測得到的信息均具有一定的局限性，需要通過融合分析，綜合多源觀測資料的優(yōu)勢，得到更為準(zhǔn)確的三維云場信息。三維云融合分析業(yè)務(wù)系統(tǒng)（3DCloudAV1.0）基于逐步訂正方法，融合數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品、靜止氣象衛(wèi)星、雷達(dá)等多源數(shù)據(jù)，實時生成0.05°/h分辨率、覆蓋中國及其周邊地區(qū)（0°～60°N、70°～140°E）的三維云融合分析產(chǎn)品，并通過國內(nèi)氣象通信系統(tǒng)將產(chǎn)品下發(fā)至全國氣象部門；系統(tǒng)采用模塊化的系統(tǒng)框架，開發(fā)了ECFlow調(diào)度進(jìn)程實時監(jiān)測與自動重啟等容錯功能，有效地提升了穩(wěn)定性和可靠性。評估結(jié)果表明，通過融合多源觀測資料，三維云融合分析產(chǎn)品能夠?qū)υ祈敗⒃浦泻驮频仔畔⑦M(jìn)行更為準(zhǔn)確的描述。
云是地球系統(tǒng)的重要組成部分，能夠通過影響大氣輻射傳輸，進(jìn)而影響地氣系統(tǒng)的輻射平衡。目前對于三維云場觀測得到的信息均具有一定的局限性，需要通過融合分析，綜合多源觀測資料的優(yōu)勢，得到更為準(zhǔn)確的三維云場信息。三維云融合分析業(yè)務(wù)系統(tǒng)（3DCloudAV1.0）基于逐步訂正方法，融合數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品、靜止氣象衛(wèi)星、雷達(dá)等多源數(shù)據(jù)，實時生成0.05°/h分辨率、覆蓋中國及其周邊地區(qū)（0°～60°N、70°～140°E）的三維云融合分析產(chǎn)品，并通過國內(nèi)氣象通信系統(tǒng)將產(chǎn)品下發(fā)至全國氣象部門；系統(tǒng)采用模塊化的系統(tǒng)框架，開發(fā)了ECFlow調(diào)度進(jìn)程實時監(jiān)測與自動重啟等容錯功能，有效地提升了穩(wěn)定性和可靠性。評估結(jié)果表明，通過融合多源觀測資料，三維云融合分析產(chǎn)品能夠?qū)υ祈敗⒃浦泻驮频仔畔⑦M(jìn)行更為準(zhǔn)確的描述。
2021, 49(1):63-68.
摘要:
西北區(qū)域氣象中心高性能計算集群使用LoadLeveler調(diào)度管理作業(yè)，為實現(xiàn)資源利用率和吞吐量的最大化，本文探討了作業(yè)調(diào)度管理的作用和方法。通過配置文件關(guān)鍵字定義隊列、設(shè)置調(diào)度算法和調(diào)度器調(diào)節(jié)參數(shù)，將作業(yè)的處理需求與可用資源進(jìn)行匹配，依據(jù)實際需求定義集群和各種資源的可用性規(guī)則，防止作業(yè)之間的相互干擾。結(jié)合LoadLeveler作業(yè)搶占功能，保障區(qū)域數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)模式優(yōu)先穩(wěn)定運行。利用Perl語言編寫腳本對高性能計算機集群進(jìn)行資源記賬，使管理員充分掌握各類應(yīng)用模式的資源使用情況，合理調(diào)整系統(tǒng)資源分配調(diào)度策略，充分發(fā)揮了西北區(qū)域氣象中心高性能計算機集群的效益。
西北區(qū)域氣象中心高性能計算集群使用LoadLeveler調(diào)度管理作業(yè)，為實現(xiàn)資源利用率和吞吐量的最大化，本文探討了作業(yè)調(diào)度管理的作用和方法。通過配置文件關(guān)鍵字定義隊列、設(shè)置調(diào)度算法和調(diào)度器調(diào)節(jié)參數(shù)，將作業(yè)的處理需求與可用資源進(jìn)行匹配，依據(jù)實際需求定義集群和各種資源的可用性規(guī)則，防止作業(yè)之間的相互干擾。結(jié)合LoadLeveler作業(yè)搶占功能，保障區(qū)域數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)模式優(yōu)先穩(wěn)定運行。利用Perl語言編寫腳本對高性能計算機集群進(jìn)行資源記賬，使管理員充分掌握各類應(yīng)用模式的資源使用情況，合理調(diào)整系統(tǒng)資源分配調(diào)度策略，充分發(fā)揮了西北區(qū)域氣象中心高性能計算機集群的效益。
2021, 49(1):69-76.
摘要:
對1958—2019年期間，進(jìn)入永興島及附近區(qū)域（11.5°～21.5°N，101.2°～117.5°E）范圍內(nèi)的熱帶氣旋(Tropical Cyclone, TC)的氣候特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明：①永興島平均每年受9.4個TC影響，TC有顯著的下降趨勢，以0.68個/10a逐漸減少，趨勢系數(shù)為-0.406；②永興島TC路徑分為5類：向西直行偏北類（A類）、向西直行偏南類（B類）、轉(zhuǎn)向東北類（C類）、轉(zhuǎn)向西南類（D類）、從西向東北類（E類），〖JP2〗其中A類占比最大，占52.0%；③TC年均降水有顯著的下降趨勢，其回歸系數(shù)為-61.76 mm/10a，趨勢系數(shù)為-0.270；④TC活動對永興島強降雨貢獻(xiàn)最多，達(dá)到67.8%，其他天氣系統(tǒng)對永興島強降雨的貢獻(xiàn)僅為32.2%，年均TC強降雨日數(shù)為4.1 d，非TC強降雨日數(shù)為2.8 d，TC強降雨對總強降雨的貢獻(xiàn)率無明顯的趨勢變化，其回歸系數(shù)為0.57/10a，趨勢系數(shù)為0.055，而TC強降雨日數(shù)的貢獻(xiàn)率則呈現(xiàn)下降趨勢，其回歸系數(shù)為-4.7/10a，趨勢系數(shù)為-0.335，通過α=0.01顯著性檢驗。〖JP〗
對1958—2019年期間，進(jìn)入永興島及附近區(qū)域（11.5°～21.5°N，101.2°～117.5°E）范圍內(nèi)的熱帶氣旋(Tropical Cyclone, TC)的氣候特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明：①永興島平均每年受9.4個TC影響，TC有顯著的下降趨勢，以0.68個/10a逐漸減少，趨勢系數(shù)為-0.406；②永興島TC路徑分為5類：向西直行偏北類（A類）、向西直行偏南類（B類）、轉(zhuǎn)向東北類（C類）、轉(zhuǎn)向西南類（D類）、從西向東北類（E類），〖JP2〗其中A類占比最大，占52.0%；③TC年均降水有顯著的下降趨勢，其回歸系數(shù)為-61.76 mm/10a，趨勢系數(shù)為-0.270；④TC活動對永興島強降雨貢獻(xiàn)最多，達(dá)到67.8%，其他天氣系統(tǒng)對永興島強降雨的貢獻(xiàn)僅為32.2%，年均TC強降雨日數(shù)為4.1 d，非TC強降雨日數(shù)為2.8 d，TC強降雨對總強降雨的貢獻(xiàn)率無明顯的趨勢變化，其回歸系數(shù)為0.57/10a，趨勢系數(shù)為0.055，而TC強降雨日數(shù)的貢獻(xiàn)率則呈現(xiàn)下降趨勢，其回歸系數(shù)為-4.7/10a，趨勢系數(shù)為-0.335，通過α=0.01顯著性檢驗。〖JP〗
2021, 49(1):77-85.
摘要:
利用1989—2018年歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）的ERAInterim高時空分辨率（0.125°×0.125°）再分析資料以及氣象站降水觀測資料，對六盤山區(qū)近30年東坡與西坡降水及空中水汽條件差異特征進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明：①近30年六盤山區(qū)大氣可降水量、700 hPa比濕、水汽通量與降水量空間分布特征較為一致，呈東高西低、南大北小的特征。②六盤山區(qū)的水汽主要來源于低層孟加拉灣、南海及印度洋暖濕氣流的水汽輸送。③六盤山區(qū)的水汽輸送特征表現(xiàn)為700 hPa和750 hPa以西南風(fēng)水汽輸送為主導(dǎo)，750 hPa以下六盤山東側(cè)為東南風(fēng)迎風(fēng)坡，受地形強迫的影響，東南暖濕氣流在東坡抬升。④六盤山系東坡存在高層輻散、低層輻合或弱輻散的動力場配置，加之地形、東亞季風(fēng)與天氣系統(tǒng)之間相互作用的共同影響，造成六盤山區(qū)降水及空中水汽條件呈東高西低的分布特征。初步的研究結(jié)果可揭示區(qū)域空中水汽條件的分布特征，為該地云水資源開發(fā)提供可參考性依據(jù)。
利用1989—2018年歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）的ERAInterim高時空分辨率（0.125°×0.125°）再分析資料以及氣象站降水觀測資料，對六盤山區(qū)近30年東坡與西坡降水及空中水汽條件差異特征進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明：①近30年六盤山區(qū)大氣可降水量、700 hPa比濕、水汽通量與降水量空間分布特征較為一致，呈東高西低、南大北小的特征。②六盤山區(qū)的水汽主要來源于低層孟加拉灣、南海及印度洋暖濕氣流的水汽輸送。③六盤山區(qū)的水汽輸送特征表現(xiàn)為700 hPa和750 hPa以西南風(fēng)水汽輸送為主導(dǎo)，750 hPa以下六盤山東側(cè)為東南風(fēng)迎風(fēng)坡，受地形強迫的影響，東南暖濕氣流在東坡抬升。④六盤山系東坡存在高層輻散、低層輻合或弱輻散的動力場配置，加之地形、東亞季風(fēng)與天氣系統(tǒng)之間相互作用的共同影響，造成六盤山區(qū)降水及空中水汽條件呈東高西低的分布特征。初步的研究結(jié)果可揭示區(qū)域空中水汽條件的分布特征，為該地云水資源開發(fā)提供可參考性依據(jù)。
2021, 49(1):86-94.
摘要:
利用高分辨率中尺度數(shù)值模式WRF，模擬了2019年3月21日發(fā)生在浙江省的一次大范圍致災(zāi)超級單體雹暴過程，結(jié)合多普勒雷達(dá)探測產(chǎn)品，分析了風(fēng)暴的雷達(dá)回波結(jié)構(gòu)、流場結(jié)構(gòu)、各類水成物等特征及其演變，并探究冰雹形成的物理機制。結(jié)果表明：此次雹暴過程是在高空急流軸右側(cè)和低層切變線相重疊的區(qū)域發(fā)生和發(fā)展的，強垂直風(fēng)切變有利于雹暴的維持和發(fā)展。實況超級單體雹暴在雷達(dá)回波上呈現(xiàn)出鉤狀回波、持久深厚的中氣旋、典型的高懸強回波、有界弱回波區(qū)和三體散射現(xiàn)象。模擬試驗成功地模擬出了雹暴云團(tuán)的水平演變和垂直結(jié)構(gòu)特征。合適的0 ℃和-20 ℃高度以及-20～0 ℃層厚度有利于雹粒的增長。雹粒子主要由云水、過冷雨水和雪粒子轉(zhuǎn)化形成，再通過碰并過冷云水、冰晶、雪粒子而不斷增長。
利用高分辨率中尺度數(shù)值模式WRF，模擬了2019年3月21日發(fā)生在浙江省的一次大范圍致災(zāi)超級單體雹暴過程，結(jié)合多普勒雷達(dá)探測產(chǎn)品，分析了風(fēng)暴的雷達(dá)回波結(jié)構(gòu)、流場結(jié)構(gòu)、各類水成物等特征及其演變，并探究冰雹形成的物理機制。結(jié)果表明：此次雹暴過程是在高空急流軸右側(cè)和低層切變線相重疊的區(qū)域發(fā)生和發(fā)展的，強垂直風(fēng)切變有利于雹暴的維持和發(fā)展。實況超級單體雹暴在雷達(dá)回波上呈現(xiàn)出鉤狀回波、持久深厚的中氣旋、典型的高懸強回波、有界弱回波區(qū)和三體散射現(xiàn)象。模擬試驗成功地模擬出了雹暴云團(tuán)的水平演變和垂直結(jié)構(gòu)特征。合適的0 ℃和-20 ℃高度以及-20～0 ℃層厚度有利于雹粒的增長。雹粒子主要由云水、過冷雨水和雪粒子轉(zhuǎn)化形成，再通過碰并過冷云水、冰晶、雪粒子而不斷增長。
2021, 49(1):95-106.
摘要:
2011年6月10日（簡稱“11〖DK〗·06”）和2017年6月10日（簡稱“17〖DK〗·06”）在江蘇南部出現(xiàn)了兩次暴雨〖CD*2〗大暴雨過程，本文利用常規(guī)觀測資料、FNL再分析資料和雷達(dá)資料等，對兩次過程進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：異常的高低緯度環(huán)流形勢配合，為強降水的發(fā)生提供了有利的環(huán)流背景。兩次過程代表站的物理量場差異較大：“17〖DK〗·06”最大散度值約為“11〖DK〗·06”的2倍；“17〖DK〗·06”最大垂直速度、最大水汽通量散度值約為“11〖DK〗·06”的1.8、1.3倍且大值維持時間均很長。兩次過程均為暖區(qū)低質(zhì)心熱帶海洋型強降水，但“11〖DK〗·06”強回波分散、伸展高度偏低、強度偏弱且無明顯強回波的列車效應(yīng)；“17〖DK〗·06”強回波排列緊密、伸展高度高、強度明顯偏強且強回波列車效應(yīng)明顯。螺旋度變化一般提前于降水變化，具有可預(yù)報性，可作為大面積降水開始—維持—結(jié)束的一個短時（臨近）預(yù)報因子。VWP產(chǎn)品中大風(fēng)區(qū)底高的變化，有助于判斷雷達(dá)站附近降水的變化趨勢。
2011年6月10日（簡稱“11〖DK〗·06”）和2017年6月10日（簡稱“17〖DK〗·06”）在江蘇南部出現(xiàn)了兩次暴雨〖CD*2〗大暴雨過程，本文利用常規(guī)觀測資料、FNL再分析資料和雷達(dá)資料等，對兩次過程進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：異常的高低緯度環(huán)流形勢配合，為強降水的發(fā)生提供了有利的環(huán)流背景。兩次過程代表站的物理量場差異較大：“17〖DK〗·06”最大散度值約為“11〖DK〗·06”的2倍；“17〖DK〗·06”最大垂直速度、最大水汽通量散度值約為“11〖DK〗·06”的1.8、1.3倍且大值維持時間均很長。兩次過程均為暖區(qū)低質(zhì)心熱帶海洋型強降水，但“11〖DK〗·06”強回波分散、伸展高度偏低、強度偏弱且無明顯強回波的列車效應(yīng)；“17〖DK〗·06”強回波排列緊密、伸展高度高、強度明顯偏強且強回波列車效應(yīng)明顯。螺旋度變化一般提前于降水變化，具有可預(yù)報性，可作為大面積降水開始—維持—結(jié)束的一個短時（臨近）預(yù)報因子。VWP產(chǎn)品中大風(fēng)區(qū)底高的變化，有助于判斷雷達(dá)站附近降水的變化趨勢。
2021, 49(1):107-113.
摘要:
利用2001—2018年北京市20個國家級氣象站冬季降水資料、常規(guī)氣象觀測資料和北京新一代天氣雷達(dá)資料，在統(tǒng)計分析北京地區(qū)暴雪天氣過程的氣候和環(huán)流特征的基礎(chǔ)上，對雷達(dá)回波特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：北京地區(qū)出現(xiàn)暴雪的天氣形勢主要有四種，分別是低渦低槽型，地面倒槽型，橫槽型和回流型，其中低渦低槽型最多。按照雷達(dá)回波類型劃分，北京暴雪一般可以分為混合型和層狀云型，混合型占多數(shù)，回波形態(tài)呈片絮狀，最強反射率因子可達(dá)35 dBz以上，回波頂高在4 km以上。速度場上，大部分個例出現(xiàn)較為明顯的“牛眼”結(jié)構(gòu)，且全部是邊界層低空急流，該低空急流的存在對暴雪的產(chǎn)生和維持至關(guān)重要。該研究結(jié)果可為冬季暴雪天氣過程的業(yè)務(wù)預(yù)報服務(wù)提供參考。
利用2001—2018年北京市20個國家級氣象站冬季降水資料、常規(guī)氣象觀測資料和北京新一代天氣雷達(dá)資料，在統(tǒng)計分析北京地區(qū)暴雪天氣過程的氣候和環(huán)流特征的基礎(chǔ)上，對雷達(dá)回波特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：北京地區(qū)出現(xiàn)暴雪的天氣形勢主要有四種，分別是低渦低槽型，地面倒槽型，橫槽型和回流型，其中低渦低槽型最多。按照雷達(dá)回波類型劃分，北京暴雪一般可以分為混合型和層狀云型，混合型占多數(shù)，回波形態(tài)呈片絮狀，最強反射率因子可達(dá)35 dBz以上，回波頂高在4 km以上。速度場上，大部分個例出現(xiàn)較為明顯的“牛眼”結(jié)構(gòu)，且全部是邊界層低空急流，該低空急流的存在對暴雪的產(chǎn)生和維持至關(guān)重要。該研究結(jié)果可為冬季暴雪天氣過程的業(yè)務(wù)預(yù)報服務(wù)提供參考。
2021, 49(1):114-123.
摘要:
為評估和對比GPM IMERG、ERA5降水?dāng)?shù)據(jù)在云南的適用性，利用2014年4月至2018年6月的地面氣象觀測數(shù)據(jù)、GPM IMERG衛(wèi)星遙感降水產(chǎn)品和ERA5再分析降水?dāng)?shù)據(jù)，采用定量和分類評分7項指標(biāo)評估GPM IMERG和ERA5日降水產(chǎn)品在云南的適用性。結(jié)果表明：2種數(shù)據(jù)存在小雨日雨量高估，中雨及以上量級雨日雨量低估的問題，ERA5數(shù)據(jù)更為突出，小雨日居多導(dǎo)致降水整體高估；GPM IMERG數(shù)據(jù)空、漏報并存，ERA5則高空報、低漏報嚴(yán)重；小雨日較多（較少）的區(qū)域2種數(shù)據(jù)易出現(xiàn)高漏報（空報）；不同雨強區(qū)間GPM IMERG秋季降水?dāng)?shù)據(jù)精度最高，冬季存在低雨強低估，高雨強高估的不同表現(xiàn)；20 mm/d以下中低雨強段上2種降水?dāng)?shù)據(jù)與地面站點數(shù)據(jù)誤差較小，雨強變大，誤差增大，雨強大于20 mm/d時，2種數(shù)據(jù)隨雨強增大與站點偏差差異更為顯著；隨坡度和起伏度增大2種降水?dāng)?shù)據(jù)精度呈變差趨勢；多項指標(biāo)評估表明GPM IMERG降水?dāng)?shù)據(jù)在云南具有更高精度。研究結(jié)果為應(yīng)用和開展農(nóng)業(yè)、水利、水文、氣象等相關(guān)學(xué)科研究提供參考依據(jù)。
為評估和對比GPM IMERG、ERA5降水?dāng)?shù)據(jù)在云南的適用性，利用2014年4月至2018年6月的地面氣象觀測數(shù)據(jù)、GPM IMERG衛(wèi)星遙感降水產(chǎn)品和ERA5再分析降水?dāng)?shù)據(jù)，采用定量和分類評分7項指標(biāo)評估GPM IMERG和ERA5日降水產(chǎn)品在云南的適用性。結(jié)果表明：2種數(shù)據(jù)存在小雨日雨量高估，中雨及以上量級雨日雨量低估的問題，ERA5數(shù)據(jù)更為突出，小雨日居多導(dǎo)致降水整體高估；GPM IMERG數(shù)據(jù)空、漏報并存，ERA5則高空報、低漏報嚴(yán)重；小雨日較多（較少）的區(qū)域2種數(shù)據(jù)易出現(xiàn)高漏報（空報）；不同雨強區(qū)間GPM IMERG秋季降水?dāng)?shù)據(jù)精度最高，冬季存在低雨強低估，高雨強高估的不同表現(xiàn)；20 mm/d以下中低雨強段上2種降水?dāng)?shù)據(jù)與地面站點數(shù)據(jù)誤差較小，雨強變大，誤差增大，雨強大于20 mm/d時，2種數(shù)據(jù)隨雨強增大與站點偏差差異更為顯著；隨坡度和起伏度增大2種降水?dāng)?shù)據(jù)精度呈變差趨勢；多項指標(biāo)評估表明GPM IMERG降水?dāng)?shù)據(jù)在云南具有更高精度。研究結(jié)果為應(yīng)用和開展農(nóng)業(yè)、水利、水文、氣象等相關(guān)學(xué)科研究提供參考依據(jù)。
2021, 49(1):124-130.
摘要:
根據(jù)內(nèi)蒙古黃河流域內(nèi)72個國家氣象站觀測的1961—2005年和區(qū)域氣候模式CCLM模擬的1961—2100年的氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)，采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，預(yù)估分析3種RCP情景下頭道拐水文站2011—2100年流量變化，評估未來氣候變化對流域水資源的可能影響。結(jié)果表明：①2011—2100年內(nèi)蒙古黃河流域氣溫升高，降水變化不明顯，年平均流量呈減少趨勢，RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景分別減少3.6%、2.7%和23.4%。②未來春季流量以增加為主；夏季在不同情景的變化趨勢不一致；秋季在21世紀(jì)50年代前以增加為主，之后以減少為主；冬季則以減少為主。③未來流域可利用水資源呈減少趨勢，尤其夏季水資源的供需矛盾加劇，以及徑流季節(jié)分配發(fā)生變化，可能產(chǎn)生更大的春季徑流。
根據(jù)內(nèi)蒙古黃河流域內(nèi)72個國家氣象站觀測的1961—2005年和區(qū)域氣候模式CCLM模擬的1961—2100年的氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)，采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，預(yù)估分析3種RCP情景下頭道拐水文站2011—2100年流量變化，評估未來氣候變化對流域水資源的可能影響。結(jié)果表明：①2011—2100年內(nèi)蒙古黃河流域氣溫升高，降水變化不明顯，年平均流量呈減少趨勢，RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景分別減少3.6%、2.7%和23.4%。②未來春季流量以增加為主；夏季在不同情景的變化趨勢不一致；秋季在21世紀(jì)50年代前以增加為主，之后以減少為主；冬季則以減少為主。③未來流域可利用水資源呈減少趨勢，尤其夏季水資源的供需矛盾加劇，以及徑流季節(jié)分配發(fā)生變化，可能產(chǎn)生更大的春季徑流。
2021, 49(1):131-138.
摘要:
基于杭州國家基準(zhǔn)氣候站1951—2018年大風(fēng)逐日資料和經(jīng)過質(zhì)控后的373個自動氣象站2014—2018年小時極大風(fēng)速資料，采用MK方法和平均值法，分析杭州建站以來的大風(fēng)年際變化規(guī)律和近5年不同風(fēng)力等級風(fēng)的空間分布特征，結(jié)合單體鋼架大棚風(fēng)災(zāi)等級指標(biāo)和設(shè)施大棚第3次農(nóng)業(yè)普查的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級數(shù)據(jù)，提出農(nóng)業(yè)發(fā)展建議。研究結(jié)果表明：造成單體鋼架大棚重度受損的大風(fēng)天數(shù)年際變化為波動中下降，2001年出現(xiàn)突變，下降趨勢顯著，各季變化類似；造成單體鋼架大棚輕、中、重3個等級的各級風(fēng)發(fā)生天數(shù)和時次數(shù)的多發(fā)地均為臨安西北部山區(qū)、富陽安頂山和杭州灣等區(qū)域，其中杭州灣區(qū)域也是杭州設(shè)施農(nóng)業(yè)主要發(fā)展地，需進(jìn)行重點防御，適當(dāng)提高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；杭州中心區(qū)域為大風(fēng)低值區(qū)，可進(jìn)一步發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)。一年四季中，造成單體鋼架大棚中到重度風(fēng)災(zāi)的風(fēng)出現(xiàn)天數(shù)和時次數(shù)均為夏季最高、春季其次、秋季最少，持續(xù)時間以冬季最長、秋季次之、春季最短。
基于杭州國家基準(zhǔn)氣候站1951—2018年大風(fēng)逐日資料和經(jīng)過質(zhì)控后的373個自動氣象站2014—2018年小時極大風(fēng)速資料，采用MK方法和平均值法，分析杭州建站以來的大風(fēng)年際變化規(guī)律和近5年不同風(fēng)力等級風(fēng)的空間分布特征，結(jié)合單體鋼架大棚風(fēng)災(zāi)等級指標(biāo)和設(shè)施大棚第3次農(nóng)業(yè)普查的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級數(shù)據(jù)，提出農(nóng)業(yè)發(fā)展建議。研究結(jié)果表明：造成單體鋼架大棚重度受損的大風(fēng)天數(shù)年際變化為波動中下降，2001年出現(xiàn)突變，下降趨勢顯著，各季變化類似；造成單體鋼架大棚輕、中、重3個等級的各級風(fēng)發(fā)生天數(shù)和時次數(shù)的多發(fā)地均為臨安西北部山區(qū)、富陽安頂山和杭州灣等區(qū)域，其中杭州灣區(qū)域也是杭州設(shè)施農(nóng)業(yè)主要發(fā)展地，需進(jìn)行重點防御，適當(dāng)提高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；杭州中心區(qū)域為大風(fēng)低值區(qū)，可進(jìn)一步發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)。一年四季中，造成單體鋼架大棚中到重度風(fēng)災(zāi)的風(fēng)出現(xiàn)天數(shù)和時次數(shù)均為夏季最高、春季其次、秋季最少，持續(xù)時間以冬季最長、秋季次之、春季最短。
2021, 49(1):139-143.
摘要:
與傳統(tǒng)天氣雷達(dá)相比，雙偏振天氣雷達(dá)在硬件組成上改動較大，尤其是在接收機及天線饋線方面。硬件上的改動使得雙偏振雷達(dá)的診斷方法存在較大不同。本文通過與傳統(tǒng)天氣雷達(dá)在硬件結(jié)構(gòu)和標(biāo)定通道兩方面的對比，分析了S波段雙偏振天氣雷達(dá)與單偏振雷達(dá)在故障診斷方面的區(qū)別，提出通過“雙信號源+動態(tài)法”隔離主通道與測試通道和通過“雙信號源+太陽法”分段隔離主通道的兩種診斷技巧，并例舉了雙偏振雷達(dá)的典型故障個例進(jìn)行分析，為后續(xù)雷達(dá)規(guī)劃的雙偏振雷達(dá)升級改造提供參考依據(jù)，同時也為臺站對雙偏振雷達(dá)的故障診斷提供思路借鑒。
與傳統(tǒng)天氣雷達(dá)相比，雙偏振天氣雷達(dá)在硬件組成上改動較大，尤其是在接收機及天線饋線方面。硬件上的改動使得雙偏振雷達(dá)的診斷方法存在較大不同。本文通過與傳統(tǒng)天氣雷達(dá)在硬件結(jié)構(gòu)和標(biāo)定通道兩方面的對比，分析了S波段雙偏振天氣雷達(dá)與單偏振雷達(dá)在故障診斷方面的區(qū)別，提出通過“雙信號源+動態(tài)法”隔離主通道與測試通道和通過“雙信號源+太陽法”分段隔離主通道的兩種診斷技巧，并例舉了雙偏振雷達(dá)的典型故障個例進(jìn)行分析，為后續(xù)雷達(dá)規(guī)劃的雙偏振雷達(dá)升級改造提供參考依據(jù)，同時也為臺站對雙偏振雷達(dá)的故障診斷提供思路借鑒。
2021, 49(1):144-147.
摘要:
為滿足地面氣象自動化實時監(jiān)測需求，適應(yīng)氣象觀測向集約化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化的方向發(fā)展，中國氣象局氣象探測中心在北京觀象臺建設(shè)了代表未來地面氣象觀測自動化發(fā)展的業(yè)務(wù)原型站，設(shè)計了基于ZigBee無線傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用當(dāng)今成熟穩(wěn)定的電子測量、數(shù)據(jù)傳輸和控制技術(shù)，具有高可靠性、高準(zhǔn)確性、易維護(hù)、易擴展等特點，支持地面氣象數(shù)據(jù)對象字典協(xié)議格式，地面自動觀測數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)通過ZigBee無線傳輸模塊發(fā)送到ZigBee協(xié)調(diào)器，地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件（ISOS）通過綜合集成硬件控制器完成觀測數(shù)據(jù)采集，從而實現(xiàn)地面自動觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)控和應(yīng)用。
為滿足地面氣象自動化實時監(jiān)測需求，適應(yīng)氣象觀測向集約化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化的方向發(fā)展，中國氣象局氣象探測中心在北京觀象臺建設(shè)了代表未來地面氣象觀測自動化發(fā)展的業(yè)務(wù)原型站，設(shè)計了基于ZigBee無線傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用當(dāng)今成熟穩(wěn)定的電子測量、數(shù)據(jù)傳輸和控制技術(shù)，具有高可靠性、高準(zhǔn)確性、易維護(hù)、易擴展等特點，支持地面氣象數(shù)據(jù)對象字典協(xié)議格式，地面自動觀測數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)通過ZigBee無線傳輸模塊發(fā)送到ZigBee協(xié)調(diào)器，地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件（ISOS）通過綜合集成硬件控制器完成觀測數(shù)據(jù)采集，從而實現(xiàn)地面自動觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)控和應(yīng)用。
友情鏈接《氣象學(xué)報》《應(yīng)用氣象學(xué)報》《氣象》《氣象科學(xué)》中國氣象局中國氣象局氣象探測中心中國氣象科學(xué)研究院北京市氣象局國家衛(wèi)星氣象中心及國家氣象信息中心
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