2013年第41卷第4期文章目次
2013, 41(4):597-602.
摘要:
從傳感器測量原理、觀測方法、數據處理算法等方面介紹了一種利用相位法激光測距原理測量積雪深度的雪深傳感器，并參加了中國氣象局于2010/2011年在黑龍江通河、新疆阿勒泰等臺站開展的積雪深度對比觀測試驗，與超聲波傳感器和人工測量積雪深度進行了對比，比較了三者之間測量結果的差異。試驗結果表明：這種激光雪深傳感器能夠適應冬季嚴寒和暴雪天氣條件，可以連續、自動、準確的監測雪面變化過程；與超聲波雪深傳感器相比，激光雪深傳感器測量結果更加穩定，更加接近人工觀測結果；激光雪深傳感器與人工測量雪深結果之間的平均誤差約為1 cm，測量精度達到《地面氣象觀測規范》要求。
從傳感器測量原理、觀測方法、數據處理算法等方面介紹了一種利用相位法激光測距原理測量積雪深度的雪深傳感器，并參加了中國氣象局于2010/2011年在黑龍江通河、新疆阿勒泰等臺站開展的積雪深度對比觀測試驗，與超聲波傳感器和人工測量積雪深度進行了對比，比較了三者之間測量結果的差異。試驗結果表明：這種激光雪深傳感器能夠適應冬季嚴寒和暴雪天氣條件，可以連續、自動、準確的監測雪面變化過程；與超聲波雪深傳感器相比，激光雪深傳感器測量結果更加穩定，更加接近人工觀測結果；激光雪深傳感器與人工測量雪深結果之間的平均誤差約為1 cm，測量精度達到《地面氣象觀測規范》要求。
2013, 41(4):603-607.
摘要:
針對激光雨滴譜儀中接收端信號非常微弱、小雨滴信號容易受噪聲干擾的特點，為提高系統的信噪比和小雨滴檢測能力，基于微弱信號檢測原理，優化前端模擬電路設計，采用數字鎖相放大（DLIA）技術，構建了以OMAP3530的DSP Core為核心的數字鎖相放大器。系統結構簡單、易于實現，可以避免模擬器件的零漂、非線性等問題。仿真結果表明：這種數字鎖相放大器能實現微弱信號的恒定放大，抑制了對帶外噪聲的放大，提高了信噪比（SNR），能有效提高激光雨滴譜儀的小雨滴檢測能力。
針對激光雨滴譜儀中接收端信號非常微弱、小雨滴信號容易受噪聲干擾的特點，為提高系統的信噪比和小雨滴檢測能力，基于微弱信號檢測原理，優化前端模擬電路設計，采用數字鎖相放大（DLIA）技術，構建了以OMAP3530的DSP Core為核心的數字鎖相放大器。系統結構簡單、易于實現，可以避免模擬器件的零漂、非線性等問題。仿真結果表明：這種數字鎖相放大器能實現微弱信號的恒定放大，抑制了對帶外噪聲的放大，提高了信噪比（SNR），能有效提高激光雨滴譜儀的小雨滴檢測能力。
2013, 41(4):608-613.
摘要:
相位噪聲是脈沖多普勒天氣雷達系統的重要性能指標，直接反映雷達系統的相干性。為了透徹理解天氣雷達相位噪聲指標的物理意義，歸納了天氣雷達相位噪聲指標異常的排查分析方法，以指導天氣雷達機務人員測試排查天氣雷達相噪指標異常故障。在深入分析相位噪聲物理意義的基礎上，根據新一代多普勒天氣雷達相噪指標的測試原理和方法，對可能影響雷達系統相位噪聲的各種因素進行總結分析，提出了一種天氣雷達相噪指標異常的排查分析方法，河源天氣雷達相噪超標的故障排除案例證明了該方法的有效性。
相位噪聲是脈沖多普勒天氣雷達系統的重要性能指標，直接反映雷達系統的相干性。為了透徹理解天氣雷達相位噪聲指標的物理意義，歸納了天氣雷達相位噪聲指標異常的排查分析方法，以指導天氣雷達機務人員測試排查天氣雷達相噪指標異常故障。在深入分析相位噪聲物理意義的基礎上，根據新一代多普勒天氣雷達相噪指標的測試原理和方法，對可能影響雷達系統相位噪聲的各種因素進行總結分析，提出了一種天氣雷達相噪指標異常的排查分析方法，河源天氣雷達相噪超標的故障排除案例證明了該方法的有效性。
2013, 41(4):614-619.
摘要:
依據新一代天氣雷達接收機系統工作原理及接收系統特性曲線關鍵點參數測量方法，結合對CINRAD/CC新一代天氣雷達系統特性曲線異常故障的分析，提出了接收系統特性曲線異常故障診斷流程及處理方法，該方法在排除CINRAD/CC新一代天氣雷達接收機特性曲線異常的故障實踐中得到驗證，結果表明：采用這種診斷流程和處理方法不僅快捷、有效，還具有規范性和穩定性，可為雷達技術保障人員處理各種型號新一代天氣雷達接收機特性曲線異常故障提供借鑒。
依據新一代天氣雷達接收機系統工作原理及接收系統特性曲線關鍵點參數測量方法，結合對CINRAD/CC新一代天氣雷達系統特性曲線異常故障的分析，提出了接收系統特性曲線異常故障診斷流程及處理方法，該方法在排除CINRAD/CC新一代天氣雷達接收機特性曲線異常的故障實踐中得到驗證，結果表明：采用這種診斷流程和處理方法不僅快捷、有效，還具有規范性和穩定性，可為雷達技術保障人員處理各種型號新一代天氣雷達接收機特性曲線異常故障提供借鑒。
2013, 41(4):620-625.
摘要:
詳細敘述了CINRAD/SA雷達燈絲電源控制電路的工作狀態，分析了控制電路中脈寬調制器SG1525A的特性，調試了控制斬波器的脈寬調制電路和振蕩器控制電路的關鍵測試波形，并對燈絲電源輸出電壓、燈絲電壓保護和燈絲電流保護進行了分步調試。根據實際經驗總結了在燈絲電源調試過程中出現的故障判定流程和故障排查、排除方法，旨在為雷達燈絲電源的故障處理提供參考和借鑒。
詳細敘述了CINRAD/SA雷達燈絲電源控制電路的工作狀態，分析了控制電路中脈寬調制器SG1525A的特性，調試了控制斬波器的脈寬調制電路和振蕩器控制電路的關鍵測試波形，并對燈絲電源輸出電壓、燈絲電壓保護和燈絲電流保護進行了分步調試。根據實際經驗總結了在燈絲電源調試過程中出現的故障判定流程和故障排查、排除方法，旨在為雷達燈絲電源的故障處理提供參考和借鑒。
2013, 41(4):626-629.
摘要:
針對黃山光明頂的Parsivel激光降水粒子譜儀在實際觀測中出現的問題，給出了可行的解決方法。儀器自動連續觀測以來每天09：00—16：00采樣數據均出現異常譜，經排查發現這個時段恰好是CINRAD/SA雷達觀測時段，所以考慮異常數據由雷達電磁輻射或周圍電磁場的影響造成，并簡要探索了其影響原因。根據金屬可以屏蔽電磁波的性質，在確保鋼絲網完全屏蔽雷達的電磁輻射下，考慮盡量不影響儀器周圍的流場結構且易于固定等因素，經過多次試驗，最終選定在雷達方向靠近雨滴譜儀器約3 m處安放鋼絲網，完全屏蔽了雷達觀測時對儀器的輻射，保障了觀測資料的可靠性。
針對黃山光明頂的Parsivel激光降水粒子譜儀在實際觀測中出現的問題，給出了可行的解決方法。儀器自動連續觀測以來每天09：00—16：00采樣數據均出現異常譜，經排查發現這個時段恰好是CINRAD/SA雷達觀測時段，所以考慮異常數據由雷達電磁輻射或周圍電磁場的影響造成，并簡要探索了其影響原因。根據金屬可以屏蔽電磁波的性質，在確保鋼絲網完全屏蔽雷達的電磁輻射下，考慮盡量不影響儀器周圍的流場結構且易于固定等因素，經過多次試驗，最終選定在雷達方向靠近雨滴譜儀器約3 m處安放鋼絲網，完全屏蔽了雷達觀測時對儀器的輻射，保障了觀測資料的可靠性。
2013, 41(4):630-634.
摘要:
運行監控系統的建設提升了綜合氣象觀測網氣象探測設備的運行保障能力。作為運行監控系統的有益補充，以ArcGIS Engine為核心技術，構建了面向氣象觀測領域的GIS應用程序平臺，重點討論了氣象觀測設備的監控方法，解決了C/S架構下氣象設備監控的數據采集、數據處理、地圖更新等若干關鍵問題，并將數據檢索、地圖展示、設備監控、統計分析、產品發布、觀測站網信息管理等融為一體，實現了氣象設備監控的多元化、信息化、可視化、專業化、產品化。
運行監控系統的建設提升了綜合氣象觀測網氣象探測設備的運行保障能力。作為運行監控系統的有益補充，以ArcGIS Engine為核心技術，構建了面向氣象觀測領域的GIS應用程序平臺，重點討論了氣象觀測設備的監控方法，解決了C/S架構下氣象設備監控的數據采集、數據處理、地圖更新等若干關鍵問題，并將數據檢索、地圖展示、設備監控、統計分析、產品發布、觀測站網信息管理等融為一體，實現了氣象設備監控的多元化、信息化、可視化、專業化、產品化。
2013, 41(4):635-638.
摘要:
探空氣球的充灌和施放是高空氣象觀測工作的重要組成部分。目前高空觀測中雷達跟蹤探空儀、探空信號接收和數據處理都已經實現自動化，只有探空氣球的充灌和施放是人工操作，氣球充灌氫氣有一定危險性，且至少需要一個觀測員來完成施放氣球工作。該文在分析探空氣球充灌和施放各環節工作的基礎上，介紹了一種探空氣球施放筒的設計方案，以及在業務試驗中存在的問題和改進方法，為高空氣象觀測系統的全程自動化創造條件。
探空氣球的充灌和施放是高空氣象觀測工作的重要組成部分。目前高空觀測中雷達跟蹤探空儀、探空信號接收和數據處理都已經實現自動化，只有探空氣球的充灌和施放是人工操作，氣球充灌氫氣有一定危險性，且至少需要一個觀測員來完成施放氣球工作。該文在分析探空氣球充灌和施放各環節工作的基礎上，介紹了一種探空氣球施放筒的設計方案，以及在業務試驗中存在的問題和改進方法，為高空氣象觀測系統的全程自動化創造條件。
2013, 41(4):639-643.
摘要:
將質量功能展開（Quality Function Deployment,QFD）方法引入到自動氣象站運行質量測評研究中，建立了觀測員對自動氣象站運行滿意度測評質量功能展開模型，通過兩個階段的質量屋結構將觀測員對自動氣象站運行質量逐步展開為觀測員所關注的具體細節，該模型不但可以幫助自動站設計人員、業務管理人員、技術保障人員及測報員直觀了解自動氣象站運行現狀，而且為提高自動氣象站運行質量指明了需要改進的技術和方法。
將質量功能展開（Quality Function Deployment,QFD）方法引入到自動氣象站運行質量測評研究中，建立了觀測員對自動氣象站運行滿意度測評質量功能展開模型，通過兩個階段的質量屋結構將觀測員對自動氣象站運行質量逐步展開為觀測員所關注的具體細節，該模型不但可以幫助自動站設計人員、業務管理人員、技術保障人員及測報員直觀了解自動氣象站運行現狀，而且為提高自動氣象站運行質量指明了需要改進的技術和方法。
2013, 41(4):644-647.
摘要:
氣象通信系統是國內和國際氣象資料傳輸與交換的樞紐。為了從宏觀上掌握氣象通信系統資料的傳輸情況，有效管理數據、優化和梳理業務流程，根據通信系統數據量大、流程復雜、數據異構等特點，文章基于數據倉庫技術構建氣象通信數據的多維模型，為長時間序列的通信數據存儲和分析提供解決方案。利用SQL Server Analysis Service，采用實時業務系統的真實數據展開多維數據模型構建的試驗，在此基礎上對多維模型進行了聯機分析處理（OLAP），驗證了多維模型在數據分析和展現方面的優勢。
氣象通信系統是國內和國際氣象資料傳輸與交換的樞紐。為了從宏觀上掌握氣象通信系統資料的傳輸情況，有效管理數據、優化和梳理業務流程，根據通信系統數據量大、流程復雜、數據異構等特點，文章基于數據倉庫技術構建氣象通信數據的多維模型，為長時間序列的通信數據存儲和分析提供解決方案。利用SQL Server Analysis Service，采用實時業務系統的真實數據展開多維數據模型構建的試驗，在此基礎上對多維模型進行了聯機分析處理（OLAP），驗證了多維模型在數據分析和展現方面的優勢。
2013, 41(4):648-652.
摘要:
對氣象資料分析制作軟件設計開發過程中主要采用的技術和程序編制過程中遇到的一些問題進行了介紹。該軟件根據使用簡便快捷、穩定可靠、易于維護的設計原則采用插件技術進行開發，可以支持多種MICAPS格式文件的單獨顯示和疊加顯示，實現了自動氣象站資料的顯示和自動語音文本報警功能、預報結果自動入庫并根據需要后臺自動生成帶有標注的Word、Excel格式不同內容文檔功能，可使預報員節省時間和精力。
對氣象資料分析制作軟件設計開發過程中主要采用的技術和程序編制過程中遇到的一些問題進行了介紹。該軟件根據使用簡便快捷、穩定可靠、易于維護的設計原則采用插件技術進行開發，可以支持多種MICAPS格式文件的單獨顯示和疊加顯示，實現了自動氣象站資料的顯示和自動語音文本報警功能、預報結果自動入庫并根據需要后臺自動生成帶有標注的Word、Excel格式不同內容文檔功能，可使預報員節省時間和精力。
2013, 41(4):653-658.
摘要:
隨著經濟社會的發展，公眾對氣象信息的需求趨于精細化。通過對電視氣象節目中圖表要求的分析，介紹了在Windows環境下通過VB編程對氣象數據進行處理、分析，以ActiveX的方式調用Matlab、Photoshop等繪圖軟件二次處理加工，實現氣象圖表快速生成的思路和方法。利用不同軟件的優勢和接口技術混合編程可以提升高質量氣象圖表繪制的自動化程度，使大量氣象數據和統計分析結果快速可視化，并通過媒體及時向社會發布，滿足公眾需求。
隨著經濟社會的發展，公眾對氣象信息的需求趨于精細化。通過對電視氣象節目中圖表要求的分析，介紹了在Windows環境下通過VB編程對氣象數據進行處理、分析，以ActiveX的方式調用Matlab、Photoshop等繪圖軟件二次處理加工，實現氣象圖表快速生成的思路和方法。利用不同軟件的優勢和接口技術混合編程可以提升高質量氣象圖表繪制的自動化程度，使大量氣象數據和統計分析結果快速可視化，并通過媒體及時向社會發布，滿足公眾需求。
2013, 41(4):659-663.
摘要:
以華風集團高清虛擬演播室建設項目為案例，論述了高清虛擬演播室技術在系統建設、系統調試、天氣預報節目業務實現環節需要重點解決的幾個問題和難點。根據氣象電視節目制作要求，在從虛擬演播室系統系統建設到節目制作業務化的整個過程中，重點解決了音頻系統延時量計算、綠箱景區施工、綠箱景區燈光布局、綠箱色鍵摳像調試、攝像機定位與跟蹤調試、氣象數據調用與轉換共6個關鍵性技術問題。此次業務系統實踐的成功是虛擬演播室技術在全國氣象影視行業高清節目制作中的應用和推廣的很好嘗試。
以華風集團高清虛擬演播室建設項目為案例，論述了高清虛擬演播室技術在系統建設、系統調試、天氣預報節目業務實現環節需要重點解決的幾個問題和難點。根據氣象電視節目制作要求，在從虛擬演播室系統系統建設到節目制作業務化的整個過程中，重點解決了音頻系統延時量計算、綠箱景區施工、綠箱景區燈光布局、綠箱色鍵摳像調試、攝像機定位與跟蹤調試、氣象數據調用與轉換共6個關鍵性技術問題。此次業務系統實踐的成功是虛擬演播室技術在全國氣象影視行業高清節目制作中的應用和推廣的很好嘗試。
2013, 41(4):664-669.
摘要:
為探究重災臺風0908號莫拉克(Morkot)成災的內在原因，利用NCEP/NCAR1°×1°資料和WRF數值模式，以及觀測分析和數值模擬方法，對“莫拉克”過臺灣島強度始終維持在960 hPa不減的現象進行研究。觀測分析發現“莫拉克”強度不減與其西南方向的0907號臺風天鵝(Goni)相互作用有關，物理量諸如水汽、散度、渦度等持續從“天鵝”輸入“莫拉克”，如水汽輸入層次主要集中在950~850 hPa，600 hPa以上很少；渦度（垂直速度）也存在低層正渦度（負散度）輸送，高層負渦度（正散度）輸送。利用WRF數值模式作控制試驗和抹掉臺風天鵝的敏感試驗，試驗結果表明有渦度、水汽通量、散度等物理量從天鵝向莫拉克輸送卷入，從而對莫拉克過臺灣島強度的維持不減存在一定的支持作用。
為探究重災臺風0908號莫拉克(Morkot)成災的內在原因，利用NCEP/NCAR1°×1°資料和WRF數值模式，以及觀測分析和數值模擬方法，對“莫拉克”過臺灣島強度始終維持在960 hPa不減的現象進行研究。觀測分析發現“莫拉克”強度不減與其西南方向的0907號臺風天鵝(Goni)相互作用有關，物理量諸如水汽、散度、渦度等持續從“天鵝”輸入“莫拉克”，如水汽輸入層次主要集中在950~850 hPa，600 hPa以上很少；渦度（垂直速度）也存在低層正渦度（負散度）輸送，高層負渦度（正散度）輸送。利用WRF數值模式作控制試驗和抹掉臺風天鵝的敏感試驗，試驗結果表明有渦度、水汽通量、散度等物理量從天鵝向莫拉克輸送卷入，從而對莫拉克過臺灣島強度的維持不減存在一定的支持作用。
2013, 41(4):670-681.
摘要:
利用1951—2007年NCEP/NCAR逐月再分析資料和NOAA擴展重建海表溫度ERSSTv3b數據，通過分析春季地氣溫差和大氣熱源顯著性分布及變化特征，選定了東亞（以青藏高原為主）區域為研究對象，運用標準化指數計算、異常年合成，相關性比較等方法，分析并探討了影響高原春季熱源的前期冬季海溫特征及時空分布關系。分析發現在冬季北太平洋海面存在著兩個海溫與春季高原視熱源相關性較顯著的區域，位于北太平洋東部海域A區及位于北太平洋西部海域B區，前者呈正相關關系，后者呈反相關關系。以3月高原熱源為出發點，進一步分析了前期海溫場對青藏高原視熱源影響“強信號”區持續性，以印證冬季海溫對春季視熱源影響具有持續性的前兆性意義。通過異常年分析，揭示出對應于前期冬季海溫強信號區異常年的高原大氣視熱源與風場垂直結構異常特征；通過前冬海溫強信號區與夏季東亞相關環流型和水汽輸送結構的相關矢綜合分析，進一步揭示出夏季長江中下游多雨年的前冬海溫強信號區域與后期夏季500 hPa高度場相關型及其整層水汽輸送相關矢特征。
利用1951—2007年NCEP/NCAR逐月再分析資料和NOAA擴展重建海表溫度ERSSTv3b數據，通過分析春季地氣溫差和大氣熱源顯著性分布及變化特征，選定了東亞（以青藏高原為主）區域為研究對象，運用標準化指數計算、異常年合成，相關性比較等方法，分析并探討了影響高原春季熱源的前期冬季海溫特征及時空分布關系。分析發現在冬季北太平洋海面存在著兩個海溫與春季高原視熱源相關性較顯著的區域，位于北太平洋東部海域A區及位于北太平洋西部海域B區，前者呈正相關關系，后者呈反相關關系。以3月高原熱源為出發點，進一步分析了前期海溫場對青藏高原視熱源影響“強信號”區持續性，以印證冬季海溫對春季視熱源影響具有持續性的前兆性意義。通過異常年分析，揭示出對應于前期冬季海溫強信號區異常年的高原大氣視熱源與風場垂直結構異常特征；通過前冬海溫強信號區與夏季東亞相關環流型和水汽輸送結構的相關矢綜合分析，進一步揭示出夏季長江中下游多雨年的前冬海溫強信號區域與后期夏季500 hPa高度場相關型及其整層水汽輸送相關矢特征。
2013, 41(4):682-689.
摘要:
通過ARPS/ADAS云分析系統將雷達反射率因子信息引入到模式的初始場中，并結合中尺度數值模式模擬研究了2008年6月23日發生在北京周邊地區的一次冰雹天氣過程。結果表明：在初始場中引入雷達反射率因子信息之后，改進了初始場中水凝物信息和溫度場，使得初始場更加符合實際大氣狀況；與未進行云分析試驗比較，云分析之后，模式模擬對于雹云產生位置、強度以及移動路徑有明顯改進，其中3 h之內的模擬效果最好；降水降雹提早1 h發生，并且降水降雹的峰值也提前出現，明顯減少模式spin up時間。
通過ARPS/ADAS云分析系統將雷達反射率因子信息引入到模式的初始場中，并結合中尺度數值模式模擬研究了2008年6月23日發生在北京周邊地區的一次冰雹天氣過程。結果表明：在初始場中引入雷達反射率因子信息之后，改進了初始場中水凝物信息和溫度場，使得初始場更加符合實際大氣狀況；與未進行云分析試驗比較，云分析之后，模式模擬對于雹云產生位置、強度以及移動路徑有明顯改進，其中3 h之內的模擬效果最好；降水降雹提早1 h發生，并且降水降雹的峰值也提前出現，明顯減少模式spin up時間。
2013, 41(4):690-695.
摘要:
采用偏最小二乘回歸建立了前汛期（4—6月）月降水量的預測模型，其中模型的輸入因子是通過對3個前期月平均物理量場（海溫場、500 hPa溫度場和200 hPa高度場）大量的場相關因子采用系統降維的處理方法獲得。為實現同時對多個站點的月降水量預測，將多站點的月降水量預測轉換成多站點氣候場的主分量預測,進一步利用氣候場特征向量的近似不變性進行回算，從而得到多站點的逐站月降水量預測結果。對廣西37個基本站的前汛期月降水量進行了6年獨立樣本檢驗，其預報結果顯示該模型具有較好的預報能力。
采用偏最小二乘回歸建立了前汛期（4—6月）月降水量的預測模型，其中模型的輸入因子是通過對3個前期月平均物理量場（海溫場、500 hPa溫度場和200 hPa高度場）大量的場相關因子采用系統降維的處理方法獲得。為實現同時對多個站點的月降水量預測，將多站點的月降水量預測轉換成多站點氣候場的主分量預測,進一步利用氣候場特征向量的近似不變性進行回算，從而得到多站點的逐站月降水量預測結果。對廣西37個基本站的前汛期月降水量進行了6年獨立樣本檢驗，其預報結果顯示該模型具有較好的預報能力。
2013, 41(4):696-702.
摘要:
2010年8月4—5日和2010年8月21—22日兩次天氣過程都是在副熱帶高壓外圍產生的沿海大暴雨天氣，利用多種資料，重點針對基層氣象臺(站)常用的幾家數值模式產品，對兩次暴雨過程從環流形勢、影響系統、降水量要素等方面進行檢驗分析。結果表明：各家數值模式產品對暴雨定量預報有一定的預報能力，但降雨量級普遍偏小，對強降水中心的預報穩定性較差；在降水量級上，EC模式預報較準確，具有較高的參考價值。對產生暴雨天氣影響系統位置和強度的預報，不同的數值模式有所差異；對西太平洋副熱帶高壓的預報，T639模式和EC模式各時效預報脊點位置跟實況場一致，但強度較實況偏弱；但對高空槽和切變線的預報跟實況都有一定的偏差。因此在暴雨預報中需要在參考數值預報的基礎上，結合強對流工具、實況加密資料、物理量場、相似個例和經驗外推等其他輔助手段提高暴雨站點預報準確率，從而提升災害性天氣服務的效果。
2010年8月4—5日和2010年8月21—22日兩次天氣過程都是在副熱帶高壓外圍產生的沿海大暴雨天氣，利用多種資料，重點針對基層氣象臺(站)常用的幾家數值模式產品，對兩次暴雨過程從環流形勢、影響系統、降水量要素等方面進行檢驗分析。結果表明：各家數值模式產品對暴雨定量預報有一定的預報能力，但降雨量級普遍偏小，對強降水中心的預報穩定性較差；在降水量級上，EC模式預報較準確，具有較高的參考價值。對產生暴雨天氣影響系統位置和強度的預報，不同的數值模式有所差異；對西太平洋副熱帶高壓的預報，T639模式和EC模式各時效預報脊點位置跟實況場一致，但強度較實況偏弱；但對高空槽和切變線的預報跟實況都有一定的偏差。因此在暴雨預報中需要在參考數值預報的基礎上，結合強對流工具、實況加密資料、物理量場、相似個例和經驗外推等其他輔助手段提高暴雨站點預報準確率，從而提升災害性天氣服務的效果。
2013, 41(4):703-712.
摘要:
利用1960—2010年陜西76個臺站地面觀測中的天氣現象（霧）資料、NCEP/NCAR逐月再分析資料，基于EOF、小波分析、回歸分析方法探討了陜西霧的時空變化特征以及與霧日多發季節相聯系的大氣環流異常，主要結論如下：①陜西霧地域性分布特征明顯，空間上呈“三高三低”態勢，河流或水域對霧的空間分布有重要影響，但不起決定作用；②年際上，陜西平均霧日數在20世紀80年代中后期至90年代霧日達到峰值，季節上，秋冬季霧日數占全年霧日數的665%以上；③SEOF分析表明陜西不同區域霧多發季節具有明顯差異， 8—10月關中北部霧明顯偏多，峰值出現在9月，10—12月陜南、關中霧偏多，峰值出現在11月；④年際變化的時間尺度上陜西霧主要表現為東西振蕩（EOF1）和南北振蕩兩個主模態（EOF2）；⑤與霧日多發季EOF1相聯系的環流異常表現為東亞中低緯度大陸上海平面氣壓(SLP)、500 hPa位勢高度異常偏高，陜西位于850 hPa平均風場上反氣旋性環流中心附近；當反氣旋性異常環流位置偏西偏北（EOF2），北風異常分量偏強時，從海上來的水汽輸送偏南，從而導致陜北霧偏少，關中、陜南霧偏多。
利用1960—2010年陜西76個臺站地面觀測中的天氣現象（霧）資料、NCEP/NCAR逐月再分析資料，基于EOF、小波分析、回歸分析方法探討了陜西霧的時空變化特征以及與霧日多發季節相聯系的大氣環流異常，主要結論如下：①陜西霧地域性分布特征明顯，空間上呈“三高三低”態勢，河流或水域對霧的空間分布有重要影響，但不起決定作用；②年際上，陜西平均霧日數在20世紀80年代中后期至90年代霧日達到峰值，季節上，秋冬季霧日數占全年霧日數的665%以上；③SEOF分析表明陜西不同區域霧多發季節具有明顯差異， 8—10月關中北部霧明顯偏多，峰值出現在9月，10—12月陜南、關中霧偏多，峰值出現在11月；④年際變化的時間尺度上陜西霧主要表現為東西振蕩（EOF1）和南北振蕩兩個主模態（EOF2）；⑤與霧日多發季EOF1相聯系的環流異常表現為東亞中低緯度大陸上海平面氣壓(SLP)、500 hPa位勢高度異常偏高，陜西位于850 hPa平均風場上反氣旋性環流中心附近；當反氣旋性異常環流位置偏西偏北（EOF2），北風異常分量偏強時，從海上來的水汽輸送偏南，從而導致陜北霧偏少，關中、陜南霧偏多。
2013, 41(4):713-719.
摘要:
運用線性回歸對南岳高山氣象站自建站以來（1953—2010年）的年、季平均氣溫、最高（低）氣溫進行氣候趨勢分析，同時用非參數Mann Kendall檢驗（MK檢驗）和滑動T 檢驗確定其突變位置。通過上述方法，獲得半個多世紀以來在近對流層自由大氣底部這一特定高度上，南岳高山氣溫變化規律。通過與衡山縣、衡陽市近50年氣溫變化對比，分析南岳高山與低海拔地區氣溫變化的差異性及城市化對其影響程度，結果表明：近58年來，在周邊環境變化很少且受人類活動影響不大的前提下，南岳高山年平均氣溫、最高（低）氣溫呈顯著上升趨勢，分別上升了10 ℃、08 ℃和11 ℃；四季平均氣溫和最低氣溫均呈上升趨勢，而最高氣溫除了在夏季出現呈微弱下降趨勢外，其余季節呈上升趨勢；年平均和最低氣溫在1996年發生了突變，而最高氣溫突變點不明顯；城市化發展對當地氣溫上升有一定的加強作用，但觀測環境改變，對夏季氣溫變化影響更為明顯。
運用線性回歸對南岳高山氣象站自建站以來（1953—2010年）的年、季平均氣溫、最高（低）氣溫進行氣候趨勢分析，同時用非參數Mann Kendall檢驗（MK檢驗）和滑動T 檢驗確定其突變位置。通過上述方法，獲得半個多世紀以來在近對流層自由大氣底部這一特定高度上，南岳高山氣溫變化規律。通過與衡山縣、衡陽市近50年氣溫變化對比，分析南岳高山與低海拔地區氣溫變化的差異性及城市化對其影響程度，結果表明：近58年來，在周邊環境變化很少且受人類活動影響不大的前提下，南岳高山年平均氣溫、最高（低）氣溫呈顯著上升趨勢，分別上升了10 ℃、08 ℃和11 ℃；四季平均氣溫和最低氣溫均呈上升趨勢，而最高氣溫除了在夏季出現呈微弱下降趨勢外，其余季節呈上升趨勢；年平均和最低氣溫在1996年發生了突變，而最高氣溫突變點不明顯；城市化發展對當地氣溫上升有一定的加強作用，但觀測環境改變，對夏季氣溫變化影響更為明顯。
2013, 41(4):720-725.
摘要:
利用1988—2010年CCMP（Cross Calibrated Multi Platform）高時空分辨率10 m風場分析了我國近海海區的大風（6級以上）日數和大風風速的空間分布特征，并且按照中央氣象臺對近海海區的劃分，分析了近海18個海區大風的季節變化特征。我國近海大風日數高值中心及大風風速高值中心都集中于巴士海峽、臺灣海峽和南海東北部海域，在巴士海峽和南海東北部海域交界處最高可達140天以上，平均大風風速達到13 m/s以上。從季節變化來看，大風日數和大風風速充分體現了東亞季風冬強夏弱的特點。冬半年，大風日數及風速高值中心一直位于東海東北部、臺灣海峽、巴士海峽、南海東北部以及南海西南部海域，12月是一年之中大風日數和強度的峰值時期。從4月開始，南海西南部的高值中心消失，而以北海域的高值區的分布基本不變，這種情況一直持續到9月。近海18個海區的季節變化呈現出不同的區域差別，南海中部和南部的4個海域大風日數呈雙峰型變化，冬季的12月至次年1月出現最高值，夏季西南季風時期的7—8月出現次高值。除瓊州海峽外，包括南海北部海域的其余13個海區高值均在冬季12月至次年1月，低值出現在夏季6—7月。
利用1988—2010年CCMP（Cross Calibrated Multi Platform）高時空分辨率10 m風場分析了我國近海海區的大風（6級以上）日數和大風風速的空間分布特征，并且按照中央氣象臺對近海海區的劃分，分析了近海18個海區大風的季節變化特征。我國近海大風日數高值中心及大風風速高值中心都集中于巴士海峽、臺灣海峽和南海東北部海域，在巴士海峽和南海東北部海域交界處最高可達140天以上，平均大風風速達到13 m/s以上。從季節變化來看，大風日數和大風風速充分體現了東亞季風冬強夏弱的特點。冬半年，大風日數及風速高值中心一直位于東海東北部、臺灣海峽、巴士海峽、南海東北部以及南海西南部海域，12月是一年之中大風日數和強度的峰值時期。從4月開始，南海西南部的高值中心消失，而以北海域的高值區的分布基本不變，這種情況一直持續到9月。近海18個海區的季節變化呈現出不同的區域差別，南海中部和南部的4個海域大風日數呈雙峰型變化，冬季的12月至次年1月出現最高值，夏季西南季風時期的7—8月出現次高值。除瓊州海峽外，包括南海北部海域的其余13個海區高值均在冬季12月至次年1月，低值出現在夏季6—7月。
2013, 41(4):726-735.
摘要:
利用美國環境預報中心05°氣候預報系統再分析資料，研究了1988年“7〖DK〗·30”浙東大暴雨過程，發現低空南、北兩支東風擾動的合并及其與高空急流的相互作用是暴雨產生的主要原因。高空冷渦與華北高壓共同強迫，形成了東南向的高空急流；急流具有明顯的動量下傳特征，加大了對流層中層的東風分量，構成深厚的東風波系統。“7〖DK〗·30”過程的對流有效位能主要是海上氣團的平流輸送。低壓倒槽的切變輻合積聚了大氣的水汽含量，形成深厚的高相當位溫層。對流層高層存在冷平流，使得東風波西移過程中對流有效位能能夠持續穩定。風暴相對螺旋度與東風波系統匹配較好，能夠清楚反映南、北兩支東風擾動的合并過程。風暴相對螺旋度移動速度略快于東風波系統和垂直渦度，能夠提前預報東風波降水的落區。
利用美國環境預報中心05°氣候預報系統再分析資料，研究了1988年“7〖DK〗·30”浙東大暴雨過程，發現低空南、北兩支東風擾動的合并及其與高空急流的相互作用是暴雨產生的主要原因。高空冷渦與華北高壓共同強迫，形成了東南向的高空急流；急流具有明顯的動量下傳特征，加大了對流層中層的東風分量，構成深厚的東風波系統。“7〖DK〗·30”過程的對流有效位能主要是海上氣團的平流輸送。低壓倒槽的切變輻合積聚了大氣的水汽含量，形成深厚的高相當位溫層。對流層高層存在冷平流，使得東風波西移過程中對流有效位能能夠持續穩定。風暴相對螺旋度與東風波系統匹配較好，能夠清楚反映南、北兩支東風擾動的合并過程。風暴相對螺旋度移動速度略快于東風波系統和垂直渦度，能夠提前預報東風波降水的落區。
2013, 41(4):736-741.
摘要:
利用集合變分法研究了大氣邊界層EK模式(考慮了水平氣壓梯度力、科氏力和湍流粘性力3力平衡的大氣邊界層模式)中湍流粘性系數的反演問題。首先利用集合變分法推導了目標函數關于反演參數的梯度表達式,然后給出了反演計算方案，最后再就反演湍流粘性系數k進行了一系列理想數值試驗。數值試驗結果表明:利用集合變分法對EK模式中的湍流粘性系數的反演比較成功。通過適當調整集合數，初始擾動均方差及初始值的大小，可以進一步提高集合變分法對湍流粘性系數k的反演精度。將集合變分法應用于大氣邊界層參數的反演是一種值得研究的計算方案。
利用集合變分法研究了大氣邊界層EK模式(考慮了水平氣壓梯度力、科氏力和湍流粘性力3力平衡的大氣邊界層模式)中湍流粘性系數的反演問題。首先利用集合變分法推導了目標函數關于反演參數的梯度表達式,然后給出了反演計算方案，最后再就反演湍流粘性系數k進行了一系列理想數值試驗。數值試驗結果表明:利用集合變分法對EK模式中的湍流粘性系數的反演比較成功。通過適當調整集合數，初始擾動均方差及初始值的大小，可以進一步提高集合變分法對湍流粘性系數k的反演精度。將集合變分法應用于大氣邊界層參數的反演是一種值得研究的計算方案。
2013, 41(4):742-747.
摘要:
對2010年5月14日一次降水性層狀云的飛機DMT探測資料進行了分析。這次降水形成的主要微物理機制是“播種〖CD*2〗供給”過程。冰化層降水尺度的粒子濃度高，高于其他各層。過冷層冰水粒子共存，液態水含量豐富，為冰水轉化和淞附增長提供了有利的增長環境條件，是降水增長的關鍵層。這次降水云系“播種〖CD*2〗供給”機制表現充分，但云暖層薄，暖層增長不充分，云底高，蒸發層厚，是不能產生強降水的主要云微物理原因。
對2010年5月14日一次降水性層狀云的飛機DMT探測資料進行了分析。這次降水形成的主要微物理機制是“播種〖CD*2〗供給”過程。冰化層降水尺度的粒子濃度高，高于其他各層。過冷層冰水粒子共存，液態水含量豐富，為冰水轉化和淞附增長提供了有利的增長環境條件，是降水增長的關鍵層。這次降水云系“播種〖CD*2〗供給”機制表現充分，但云暖層薄，暖層增長不充分，云底高，蒸發層厚，是不能產生強降水的主要云微物理原因。
2013, 41(4):748-752.
摘要:
利用2005—2009年沙塵天氣資料、空氣污染指數及后向軌跡模型分析了沙塵氣溶膠影響期間福建沿海城市的空氣質量。結果表明：沙塵影響日數總體上和沙塵天氣過程的次數有關，2006和2007年的沙塵影響日較多。沙塵影響日呈單峰型分布，高值區出現在春季（3—6月）。沙塵影響期間的空氣污染指數較高，年平均API接近或超過輕度污染級別，能見度和PM10濃度之間呈反相關。沙塵氣溶膠氣團主要通過西北和偏北路徑運動至福建沿海城市，其中300 m高度的氣團有11次經西北路徑運動至福建沿海（占50%），有10次經偏北路徑運動至福建沿海（占45%）；800 m高度的氣團有12次經西北路徑運動至福建沿海（占57%），5次經偏北路徑運動至福建沿海（占24%）。
利用2005—2009年沙塵天氣資料、空氣污染指數及后向軌跡模型分析了沙塵氣溶膠影響期間福建沿海城市的空氣質量。結果表明：沙塵影響日數總體上和沙塵天氣過程的次數有關，2006和2007年的沙塵影響日較多。沙塵影響日呈單峰型分布，高值區出現在春季（3—6月）。沙塵影響期間的空氣污染指數較高，年平均API接近或超過輕度污染級別，能見度和PM10濃度之間呈反相關。沙塵氣溶膠氣團主要通過西北和偏北路徑運動至福建沿海城市，其中300 m高度的氣團有11次經西北路徑運動至福建沿海（占50%），有10次經偏北路徑運動至福建沿海（占45%）；800 m高度的氣團有12次經西北路徑運動至福建沿海（占57%），5次經偏北路徑運動至福建沿海（占24%）。
2013, 41(4):753-757.
摘要:
地鐵是機電系統、電氣系統和電子系統高度集中的工程建設項目，雷電對地鐵各控制系統的功能、對乘客及相關人員的人身安全帶來嚴重的威脅。通過計算北京地鐵新城五線高架車站的年預計雷擊次數，對地鐵在特大型城市中的重要性、發生雷電事故后果嚴重程度進行分析。結果表明，地鐵高架車站（及高架區間）應為第二類防雷建筑物。運行列車遭受雷擊可能性分析表明,充分利用高架區間燈桿的高度，在接觸軌和走行軌上按一定的間隔安裝專用電涌保護器有利于加強和完善列車和牽引電源的雷電防護。分析了在高架橋梁的防雷接地中大量使用地極保護器的利與弊，探討了通過加強對雜散電流防腐的設計來減少或不使用地極保護器的基本構思。
地鐵是機電系統、電氣系統和電子系統高度集中的工程建設項目，雷電對地鐵各控制系統的功能、對乘客及相關人員的人身安全帶來嚴重的威脅。通過計算北京地鐵新城五線高架車站的年預計雷擊次數，對地鐵在特大型城市中的重要性、發生雷電事故后果嚴重程度進行分析。結果表明，地鐵高架車站（及高架區間）應為第二類防雷建筑物。運行列車遭受雷擊可能性分析表明,充分利用高架區間燈桿的高度，在接觸軌和走行軌上按一定的間隔安裝專用電涌保護器有利于加強和完善列車和牽引電源的雷電防護。分析了在高架橋梁的防雷接地中大量使用地極保護器的利與弊，探討了通過加強對雜散電流防腐的設計來減少或不使用地極保護器的基本構思。
27 古建筑物雷擊災害特征
2013, 41(4):758-763.
摘要:
通過對古建筑雷擊災害的調查，分析了古建筑遭受雷擊部位的分布規律，發現吻獸等突出部位、古樹、塔亭、服務設施等是古建筑容易遭受雷擊的部位；發現有雷擊歷史的古建筑容易再次遭受雷擊，分析了古建筑遭受雷擊后起火的原因，統計了古建筑遭受雷擊后造成的人員傷亡比例；討論了古建筑物遭受雷擊的原因，得出地理位置、古建筑的自身結構、樹木引雷、古建筑內部環境變化、年久失修進水潮濕等因素是古建筑易受雷擊的原因。
通過對古建筑雷擊災害的調查，分析了古建筑遭受雷擊部位的分布規律，發現吻獸等突出部位、古樹、塔亭、服務設施等是古建筑容易遭受雷擊的部位；發現有雷擊歷史的古建筑容易再次遭受雷擊，分析了古建筑遭受雷擊后起火的原因，統計了古建筑遭受雷擊后造成的人員傷亡比例；討論了古建筑物遭受雷擊的原因，得出地理位置、古建筑的自身結構、樹木引雷、古建筑內部環境變化、年久失修進水潮濕等因素是古建筑易受雷擊的原因。
2013, 41(4):764-770.
摘要:
利用常規氣象資料和AMDAR（Aircraft Meteorological Data Relay，航空器氣象資料中繼）飛機氣象資料，對2012年1月5日和23日貴陽機場飛機報告的兩次強積冰個例過程進行了客觀診斷分析。結果表明：“1〖DK〗·5”和“1〖DK〗·23”強積冰個例是靜止鋒形勢下導致的，逆溫層維持時間長，逆溫層頂、逆溫厚度基本不變且逆溫強度有所增強；飽和冷云維持且冷云含水量不斷加大，為強積冰的發生提供了有利的溫度和水汽條件。AMDAR資料對于探空資料是有力的補充，能顯示大氣層結隨時間細微的變化,為積冰預警預報服務提供參考。
利用常規氣象資料和AMDAR（Aircraft Meteorological Data Relay，航空器氣象資料中繼）飛機氣象資料，對2012年1月5日和23日貴陽機場飛機報告的兩次強積冰個例過程進行了客觀診斷分析。結果表明：“1〖DK〗·5”和“1〖DK〗·23”強積冰個例是靜止鋒形勢下導致的，逆溫層維持時間長，逆溫層頂、逆溫厚度基本不變且逆溫強度有所增強；飽和冷云維持且冷云含水量不斷加大，為強積冰的發生提供了有利的溫度和水汽條件。AMDAR資料對于探空資料是有力的補充，能顯示大氣層結隨時間細微的變化,為積冰預警預報服務提供參考。
29 山地等價雨量
2013, 41(4):771-776.
摘要:
提出山地等價雨量概念和計算方法，以達到滑坡泥石流預警指標借用國家暴雨預警標準的目的。在對國家與中國西部山地的暴雨標準進行對比后得到國家標準剛好是山地標準的2倍；由大多數滑坡泥石流災害發生在海拔高度1300 m地帶的事實，讓高斯分布描述二者關系成為可行的選擇；氣象與國土部門流行的潛勢雨量對滑坡泥石流潛勢作用計算式，促成了山地等價雨量計算式的最終形成。通過對平原、山地、高原等不同環境的模擬評測試驗和實況抽樣檢驗，山地等價雨量公式能夠達到預想設計效果?，F在山地等價雨量公式已經用于滑坡泥石流預警分析圖網站自動化發布，其運行效果尚需進一步在實踐中加以驗證。
提出山地等價雨量概念和計算方法，以達到滑坡泥石流預警指標借用國家暴雨預警標準的目的。在對國家與中國西部山地的暴雨標準進行對比后得到國家標準剛好是山地標準的2倍；由大多數滑坡泥石流災害發生在海拔高度1300 m地帶的事實，讓高斯分布描述二者關系成為可行的選擇；氣象與國土部門流行的潛勢雨量對滑坡泥石流潛勢作用計算式，促成了山地等價雨量計算式的最終形成。通過對平原、山地、高原等不同環境的模擬評測試驗和實況抽樣檢驗，山地等價雨量公式能夠達到預想設計效果?，F在山地等價雨量公式已經用于滑坡泥石流預警分析圖網站自動化發布，其運行效果尚需進一步在實踐中加以驗證。
2013, 41(4):777-783.
摘要:
為滿足風電場精細化風速預報的需要，利用MM5模式的格點輸出數值預報產品以及福建沿海地區兩座海上測風塔的逐時氣象資料，采用逐步回歸的統計方法，將MM5數值預報產品與測風塔實測氣象資料要素指標值共同引入回歸方程，擬合兩座測風塔特定高度的逐小時風速預報方程，詳細介紹了該方法的實現過程。通過一年的預報效果指標以及15日的獨立樣本效果檢驗，結果表明該方法對于逐小時風速的預報有一定的應用價值。
為滿足風電場精細化風速預報的需要，利用MM5模式的格點輸出數值預報產品以及福建沿海地區兩座海上測風塔的逐時氣象資料，采用逐步回歸的統計方法，將MM5數值預報產品與測風塔實測氣象資料要素指標值共同引入回歸方程，擬合兩座測風塔特定高度的逐小時風速預報方程，詳細介紹了該方法的實現過程。通過一年的預報效果指標以及15日的獨立樣本效果檢驗，結果表明該方法對于逐小時風速的預報有一定的應用價值。
2013, 41(4):784-789.
摘要:
將中尺度數值天氣預報模式與BP神經網絡模型相結合用于風電功率預測，以WRF模式回算了2008年6月至2009年6月試驗風電場的氣象要素，精度檢驗結果顯示風速預報值與對應實測值之間的相關系數達到072，風向、氣溫、濕度、氣壓的預報也比較準確，滿足建立BP神經網絡預報模型的需要。逐一建立試驗風電場40臺風電機組輸出功率的BP神經網絡預報模型,分析了數據標準化方法、隱含層神經元數對預報精度的影響。進行了26天實效為24 h的逐10 min預報試驗，并以獨立樣本進行預報精度檢驗，結果顯示單臺風電機組輸出功率相對均方根誤差在248%～326%之間，預報值與實測值之間的相關系數現在045～068之間；風電場整體相對均方根誤差為195%，預報值與實測值之間的相關系數為074。研究結果表明該方法可以用于實際的風電功率預測。
將中尺度數值天氣預報模式與BP神經網絡模型相結合用于風電功率預測，以WRF模式回算了2008年6月至2009年6月試驗風電場的氣象要素，精度檢驗結果顯示風速預報值與對應實測值之間的相關系數達到072，風向、氣溫、濕度、氣壓的預報也比較準確，滿足建立BP神經網絡預報模型的需要。逐一建立試驗風電場40臺風電機組輸出功率的BP神經網絡預報模型,分析了數據標準化方法、隱含層神經元數對預報精度的影響。進行了26天實效為24 h的逐10 min預報試驗，并以獨立樣本進行預報精度檢驗，結果顯示單臺風電機組輸出功率相對均方根誤差在248%～326%之間，預報值與實測值之間的相關系數現在045～068之間；風電場整體相對均方根誤差為195%，預報值與實測值之間的相關系數為074。研究結果表明該方法可以用于實際的風電功率預測。
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