2021年第49卷第2期文章目次
2021, 49(2):149-156.
摘要:
FY3D極軌衛星搭載的中分辨率光譜成像儀MERSI載荷具有最高分辨率達250 M的可見光遙感圖像，包含了豐富的植被、山區等地表信息。風云三號衛星對遙感應用監測等具有重要作用。但是作為極軌衛星，FY3D每間隔102 min覆蓋一軌數據，由于每軌數據的衛星天頂角、太陽高度角等條件存在差異，再加上風云三號是星上實時定標，每條軌道也存在定標上的差異，因此在全球拼圖時不同軌道反射率數據亮度差異明顯，有很明顯的縫隙，再加上云的移動和變化，因此不同軌道間的云數據也明顯出現斷層，從而影響整個MERSIII全球數據的應用，尤其在植被監測、城市熱島監測的應用上更是影響精度。本文以風云三號D星業務系統的全球拼圖瀏覽系統為工作平臺，創新提出了基于一定優選算法，利用衛星天頂角進行軌道間數據融合的技術，設計和開發了相應的工程化模塊，來消除軌道間數據差異，業務實踐證明，該技術效果明顯，可顯著提高后續MERSIII載荷的遙感產品應用。
FY3D極軌衛星搭載的中分辨率光譜成像儀MERSI載荷具有最高分辨率達250 M的可見光遙感圖像，包含了豐富的植被、山區等地表信息。風云三號衛星對遙感應用監測等具有重要作用。但是作為極軌衛星，FY3D每間隔102 min覆蓋一軌數據，由于每軌數據的衛星天頂角、太陽高度角等條件存在差異，再加上風云三號是星上實時定標，每條軌道也存在定標上的差異，因此在全球拼圖時不同軌道反射率數據亮度差異明顯，有很明顯的縫隙，再加上云的移動和變化，因此不同軌道間的云數據也明顯出現斷層，從而影響整個MERSIII全球數據的應用，尤其在植被監測、城市熱島監測的應用上更是影響精度。本文以風云三號D星業務系統的全球拼圖瀏覽系統為工作平臺，創新提出了基于一定優選算法，利用衛星天頂角進行軌道間數據融合的技術，設計和開發了相應的工程化模塊，來消除軌道間數據差異，業務實踐證明，該技術效果明顯，可顯著提高后續MERSIII載荷的遙感產品應用。
2021, 49(2):157-165.
摘要:
為了探測、分析和研究尺度小、生命史短、致災重的龍卷等強對流天氣三維精細化垂直結構及演變規律，江蘇正在龍卷易發區蘇北平原建設高時空分辨率的雙偏振雷達網。本文為支撐蘇北龍卷雷達網建設，從龍卷雷達組網的必要性出發，重點分析蘇北龍卷雷達組網策略。研究表明：①蘇北龍卷雷達網擬采用大天線、全固態、高性能技術指標的X波段雙偏振雷達組網，采用不同的觀測模式，可獲得空間一致性好、時空分辨率高且豐富的探測數據，滿足龍卷等強對流天氣的快速、精細化探測要求。此外，采用較高的脈沖重復頻率等擴展測速范圍，解決X波段雷達速度模糊問題。②經理論計算與比較，蘇北龍卷雷達網可采用正三角形組網拓撲結構，取累計空間密度值90%，雷達間距為60 km時，波束直徑bs特征值為282.0 m，最低波束高度bh特征值為52.6 m，探測靈敏度Zmin特征值為2.7 dB；X波段雷達組網與S波段業務雷達相比，在60 km探測距離處，其波束直徑減小了約2倍，0°仰角盲區高度降低了約1.5倍，探測靈敏度降低了2.4 dB。即在方位分辨率、探測盲區、弱回波探測能力、數據空間一致性等方面均得到提升，可提供更多低于1 km、甚至百米的高時空分辨率的雷達資料，便于捕捉龍卷等強對流天氣。③蘇北龍卷雷達網在鹽都、阜寧、大豐、寶應、興化（龍卷易發區），各布設一部固定式X波段全固態雙偏振多普勒天氣雷達。綜合考慮在蘇北平原雷達選址的各種因素，最終雷達網基本單元擬采用近似正三角形（N=3,L=45～65 km）的拓撲結構。5部高時空分辨率的龍卷探測雷達組成3個近似正三角形的單元，鑲嵌在S波段雷達業務網內（鹽城、淮安、泰州雷達中間）。后續可進一步增加雷達數量及拓寬觀測區域，例如在高郵等龍卷易發地區，可增補X波段天氣雷達或C波段相控陣天氣雷達。
為了探測、分析和研究尺度小、生命史短、致災重的龍卷等強對流天氣三維精細化垂直結構及演變規律，江蘇正在龍卷易發區蘇北平原建設高時空分辨率的雙偏振雷達網。本文為支撐蘇北龍卷雷達網建設，從龍卷雷達組網的必要性出發，重點分析蘇北龍卷雷達組網策略。研究表明：①蘇北龍卷雷達網擬采用大天線、全固態、高性能技術指標的X波段雙偏振雷達組網，采用不同的觀測模式，可獲得空間一致性好、時空分辨率高且豐富的探測數據，滿足龍卷等強對流天氣的快速、精細化探測要求。此外，采用較高的脈沖重復頻率等擴展測速范圍，解決X波段雷達速度模糊問題。②經理論計算與比較，蘇北龍卷雷達網可采用正三角形組網拓撲結構，取累計空間密度值90%，雷達間距為60 km時，波束直徑bs特征值為282.0 m，最低波束高度bh特征值為52.6 m，探測靈敏度Zmin特征值為2.7 dB；X波段雷達組網與S波段業務雷達相比，在60 km探測距離處，其波束直徑減小了約2倍，0°仰角盲區高度降低了約1.5倍，探測靈敏度降低了2.4 dB。即在方位分辨率、探測盲區、弱回波探測能力、數據空間一致性等方面均得到提升，可提供更多低于1 km、甚至百米的高時空分辨率的雷達資料，便于捕捉龍卷等強對流天氣。③蘇北龍卷雷達網在鹽都、阜寧、大豐、寶應、興化（龍卷易發區），各布設一部固定式X波段全固態雙偏振多普勒天氣雷達。綜合考慮在蘇北平原雷達選址的各種因素，最終雷達網基本單元擬采用近似正三角形（N=3,L=45～65 km）的拓撲結構。5部高時空分辨率的龍卷探測雷達組成3個近似正三角形的單元，鑲嵌在S波段雷達業務網內（鹽城、淮安、泰州雷達中間）。后續可進一步增加雷達數量及拓寬觀測區域，例如在高郵等龍卷易發地區，可增補X波段天氣雷達或C波段相控陣天氣雷達。
2021, 49(2):166-173.
摘要:
為了彌補國家級氣象觀測站小型蒸發皿停止觀測后蒸發量觀測資料的空缺，建立了陜北、關中和陜南3個區域數據集以及榆林、涇河和漢中3個單站數據集，通過建立和優化KNN、MLP模型及其參數，分別建立蒸發量區域估算模型、單站估算模型并對其進行檢驗。結果表明：①進行區域蒸發量估算時，KNN模型表現出良好的泛化性能，均方誤差、總相對誤差和準確率指標值平均分別為0.42、2.1%、57.0%；陜北MLP模型的泛化性能較差；②進行單站蒸發量估算時，基于k近鄰法的單站估算模型性能優于區域估算模型，均方誤差、準確率指標值平均分別為0.48、55.0%，榆林與涇河總相對誤差指標絕對值平均為1.6%，漢中總相對誤差指標值相對偏高，達到103%。本研究為不同氣候區域及單站日、月、季和年蒸發皿蒸發量估算以及日蒸發量數據質量控制提供了一種基于機器學習的方法。
為了彌補國家級氣象觀測站小型蒸發皿停止觀測后蒸發量觀測資料的空缺，建立了陜北、關中和陜南3個區域數據集以及榆林、涇河和漢中3個單站數據集，通過建立和優化KNN、MLP模型及其參數，分別建立蒸發量區域估算模型、單站估算模型并對其進行檢驗。結果表明：①進行區域蒸發量估算時，KNN模型表現出良好的泛化性能，均方誤差、總相對誤差和準確率指標值平均分別為0.42、2.1%、57.0%；陜北MLP模型的泛化性能較差；②進行單站蒸發量估算時，基于k近鄰法的單站估算模型性能優于區域估算模型，均方誤差、準確率指標值平均分別為0.48、55.0%，榆林與涇河總相對誤差指標絕對值平均為1.6%，漢中總相對誤差指標值相對偏高，達到103%。本研究為不同氣候區域及單站日、月、季和年蒸發皿蒸發量估算以及日蒸發量數據質量控制提供了一種基于機器學習的方法。
2021, 49(2):174-183.
摘要:
本文在氣象火箭測風反演數學模型基礎上，通過誤差分析理論和曲線擬合最小二乘原理，對大氣風場反演結果不確定度的評估方法進行了研究。根據火箭探空儀在空中的運動規律，首先建立數學反演模型，推導得到風速和風向的計算公式；然后根據誤差理論，推導得出反演風速和風向的不確定度表達式；基于多項式擬合方法，進一步推導得出擬合后的風速和風向的系統誤差和隨機誤差公式，并求解公式中系數。最后以1次氣象火箭實測數據為例，對風場及其不確定度進行了分析計算。結果表明：風速反演不確定度隨高度降低而減小，在50～60 km高度不確定度約為2.8～3.5 m/s，50 km以下不確定度在1 m/s以內；風向在正北方向（0°）附近擺動時，會導致反演不確定度異常增大，其他高度不確定度基本在10°以內。
本文在氣象火箭測風反演數學模型基礎上，通過誤差分析理論和曲線擬合最小二乘原理，對大氣風場反演結果不確定度的評估方法進行了研究。根據火箭探空儀在空中的運動規律，首先建立數學反演模型，推導得到風速和風向的計算公式；然后根據誤差理論，推導得出反演風速和風向的不確定度表達式；基于多項式擬合方法，進一步推導得出擬合后的風速和風向的系統誤差和隨機誤差公式，并求解公式中系數。最后以1次氣象火箭實測數據為例，對風場及其不確定度進行了分析計算。結果表明：風速反演不確定度隨高度降低而減小，在50～60 km高度不確定度約為2.8～3.5 m/s，50 km以下不確定度在1 m/s以內；風向在正北方向（0°）附近擺動時，會導致反演不確定度異常增大，其他高度不確定度基本在10°以內。
2021, 49(2):184-191.
摘要:
近年來北京首都國際機場航班量增長，遭遇風切變的概率增加，目前仍缺乏有效預警風切變的手段。本文使用安裝在北京首都國際機場跑道旁邊的多普勒激光雷達執行下滑道掃描模式，對跑道附近區域進行風場探測，獲取飛機起降區域的三維風場結構。通過對實時探測資料進行插值處理，選取飛機下降過程中所經區域內的數據來構成下滑道頂風廓線，并采用風切變識別算法對頂風廓線進行檢測，以此獲得風切變發生的位置和區域，并將其標識出來，從而為管制員指揮飛機起降以及飛行員執行飛機起降提供預警。本文使用飛機機組提供的風切變報告對研究結果進行驗證，結果表明該方法能檢測出飛機下滑道路徑上的風切變，統計結果顯示預警率達到了7333%。研究結果為多普勒激光雷達有效探測和識別機場風切變提供了參考依據。
近年來北京首都國際機場航班量增長，遭遇風切變的概率增加，目前仍缺乏有效預警風切變的手段。本文使用安裝在北京首都國際機場跑道旁邊的多普勒激光雷達執行下滑道掃描模式，對跑道附近區域進行風場探測，獲取飛機起降區域的三維風場結構。通過對實時探測資料進行插值處理，選取飛機下降過程中所經區域內的數據來構成下滑道頂風廓線，并采用風切變識別算法對頂風廓線進行檢測，以此獲得風切變發生的位置和區域，并將其標識出來，從而為管制員指揮飛機起降以及飛行員執行飛機起降提供預警。本文使用飛機機組提供的風切變報告對研究結果進行驗證，結果表明該方法能檢測出飛機下滑道路徑上的風切變，統計結果顯示預警率達到了7333%。研究結果為多普勒激光雷達有效探測和識別機場風切變提供了參考依據。
2021, 49(2):192-199.
摘要:
結合天氣形勢、高空風場、370 m高塔、地面要素、激光云高儀、毫米波雷達等資料，對寧波北侖港區航道2018年2月15日海霧過程進行分析。結果表明，這是一次以鋒前霧為主的海霧過程，在上暖下冷的鋒面背景下，地面水汽充沛、風力溫和，近地層逆溫結構，都為海霧的形成和維持提供了有利條件。上下大氣風向不一致，不利于垂直方向空氣交換，有利于霧霾的產生。激光云高儀后向散射系數、顆粒物的消光系數及退偏振比，可以比較清晰地得出霧滴粒子的光學特性和過程演變趨勢。隨著海霧的生成、發展、消散，后向散射系數強度也呈增強、強、逐漸減弱的變化。霧天氣現象下霧滴粒子小且輕，波動幅度比較大，某一高度粒子的傅里葉變換頻率譜對應頻率較高，高頻所占比多數大于50%。
結合天氣形勢、高空風場、370 m高塔、地面要素、激光云高儀、毫米波雷達等資料，對寧波北侖港區航道2018年2月15日海霧過程進行分析。結果表明，這是一次以鋒前霧為主的海霧過程，在上暖下冷的鋒面背景下，地面水汽充沛、風力溫和，近地層逆溫結構，都為海霧的形成和維持提供了有利條件。上下大氣風向不一致，不利于垂直方向空氣交換，有利于霧霾的產生。激光云高儀后向散射系數、顆粒物的消光系數及退偏振比，可以比較清晰地得出霧滴粒子的光學特性和過程演變趨勢。隨著海霧的生成、發展、消散，后向散射系數強度也呈增強、強、逐漸減弱的變化。霧天氣現象下霧滴粒子小且輕，波動幅度比較大，某一高度粒子的傅里葉變換頻率譜對應頻率較高，高頻所占比多數大于50%。
2021, 49(2):200-210.
摘要:
云南夏季降水年際變化較大，影響因子眾多，夏季降水的預測較為困難。使用1965—2017年云南省122個氣象觀測站的逐日降水資料和NCEP大氣環流資料，采用年際增量的方法來預測云南夏季降水。文中基于云南夏季降水年際增量變化規律和影響夏季降水的環流形勢及物理過程，選取了6個具有物理意義的預測因子，包括：前期2月南太平洋海溫異常、前期2月東亞北部海平面氣壓異常、前期4月北美500 hPa 位勢高度異常、前期5月太平洋北部海平面氣壓異常、前期1月印度半島北部500 hPa 位勢高度異常及前期2月澳洲以南地區200 hPa高度場偶極子異常，來建立云南夏季降水預測模型。并對預測模型進行逐年交叉檢驗和1998—2017年逐年獨立樣本檢驗。交叉檢驗中夏季降水年際增量預測值和觀測值的相關系數為0.85，相對均方根誤差為8.0%。回報檢驗中夏季降水年際增量的相對均方根誤差為9.1%，63.0%的異常年份預測值能夠準確地預報出夏季降水異常。該預測模型有較好的預測能力。
云南夏季降水年際變化較大，影響因子眾多，夏季降水的預測較為困難。使用1965—2017年云南省122個氣象觀測站的逐日降水資料和NCEP大氣環流資料，采用年際增量的方法來預測云南夏季降水。文中基于云南夏季降水年際增量變化規律和影響夏季降水的環流形勢及物理過程，選取了6個具有物理意義的預測因子，包括：前期2月南太平洋海溫異常、前期2月東亞北部海平面氣壓異常、前期4月北美500 hPa 位勢高度異常、前期5月太平洋北部海平面氣壓異常、前期1月印度半島北部500 hPa 位勢高度異常及前期2月澳洲以南地區200 hPa高度場偶極子異常，來建立云南夏季降水預測模型。并對預測模型進行逐年交叉檢驗和1998—2017年逐年獨立樣本檢驗。交叉檢驗中夏季降水年際增量預測值和觀測值的相關系數為0.85，相對均方根誤差為8.0%。回報檢驗中夏季降水年際增量的相對均方根誤差為9.1%，63.0%的異常年份預測值能夠準確地預報出夏季降水異常。該預測模型有較好的預測能力。
2021, 49(2):211-217.
摘要:
本文采用2012—2018年西藏74個氣象站的降水資料，以及墨脫站小時、日、月、季、年的降水資料，對西藏的降水日數、累計降水量、強降水的空間分布進行了分析，結果表明：①墨脫是西藏降水日數最多、累計降水量最大的中心，也是出現極端強降水概率最高的區域。②墨脫的降水主要集中在3—10月，降水呈現雙峰型，峰值分別出現在6月和9月，其中9月的降水量跟年降水量有很好的相關性。③墨脫出現暴雨次數最多的是5、8、9月，其中5月的暴雨日數突增，與8、9月的暴雨日數相當。④墨脫干濕季分明，多夜雨，凌晨03:00—07:00出現降雨的概率達到50%以上。墨脫位于西藏的最南端，海拔從最低的115 m上升到1200 m，印度洋的濕潤氣流沿著雅魯藏布河谷長驅直入，在地形抬升作用下，使得墨脫的降水量堪比同緯度的內地沿海城市，因此墨脫為西藏的“雨窩”。
本文采用2012—2018年西藏74個氣象站的降水資料，以及墨脫站小時、日、月、季、年的降水資料，對西藏的降水日數、累計降水量、強降水的空間分布進行了分析，結果表明：①墨脫是西藏降水日數最多、累計降水量最大的中心，也是出現極端強降水概率最高的區域。②墨脫的降水主要集中在3—10月，降水呈現雙峰型，峰值分別出現在6月和9月，其中9月的降水量跟年降水量有很好的相關性。③墨脫出現暴雨次數最多的是5、8、9月，其中5月的暴雨日數突增，與8、9月的暴雨日數相當。④墨脫干濕季分明，多夜雨，凌晨03:00—07:00出現降雨的概率達到50%以上。墨脫位于西藏的最南端，海拔從最低的115 m上升到1200 m，印度洋的濕潤氣流沿著雅魯藏布河谷長驅直入，在地形抬升作用下，使得墨脫的降水量堪比同緯度的內地沿海城市，因此墨脫為西藏的“雨窩”。
2021, 49(2):218-226.
摘要:
利用WRF模式，結合自動站觀測資料、多普勒雷達資料和NECP再分析資料，對2018年6月13日山東中部一次冰雹天氣過程的環流背景、觸發和維持機制、雹云流場結構特征以及冰雹形成機制進行分析。結果表明：本次冰雹天氣過程是在華北冷渦背景下，由中尺度地面輻合線觸發生成的超級單體雹暴過程。降雨和下沉氣流引發的地面冷池進一步增強了地面輻合；雹云頂端強輻散出流的抽吸作用是動力不穩定維持機制。WRF模式模擬的雹云具有有界弱回波、回波懸垂等超級單體特征。模擬雹云的成熟階段0 ℃高度位于4 km，超過40 dBz的回波高度達到12 km；在流場上主體為上升運動，且上升運動兩側存在上升→下沉→上升運動的轉換，有利于冰雹的碰并增長。雪晶最初由過冷云水和云冰碰并生成，之后通過碰并過冷水轉化為霰粒子，為冰雹生成提供了充足的雹胚。霰粒子和雹粒子在上升運動的帶動下反復經過雹云中的過冷水累積帶有利于自身不斷增長并轉化形成大冰雹。
利用WRF模式，結合自動站觀測資料、多普勒雷達資料和NECP再分析資料，對2018年6月13日山東中部一次冰雹天氣過程的環流背景、觸發和維持機制、雹云流場結構特征以及冰雹形成機制進行分析。結果表明：本次冰雹天氣過程是在華北冷渦背景下，由中尺度地面輻合線觸發生成的超級單體雹暴過程。降雨和下沉氣流引發的地面冷池進一步增強了地面輻合；雹云頂端強輻散出流的抽吸作用是動力不穩定維持機制。WRF模式模擬的雹云具有有界弱回波、回波懸垂等超級單體特征。模擬雹云的成熟階段0 ℃高度位于4 km，超過40 dBz的回波高度達到12 km；在流場上主體為上升運動，且上升運動兩側存在上升→下沉→上升運動的轉換，有利于冰雹的碰并增長。雪晶最初由過冷云水和云冰碰并生成，之后通過碰并過冷水轉化為霰粒子，為冰雹生成提供了充足的雹胚。霰粒子和雹粒子在上升運動的帶動下反復經過雹云中的過冷水累積帶有利于自身不斷增長并轉化形成大冰雹。
2021, 49(2):227-234.
摘要:
利用2019年5月20日機載DMT和SPEC粒子測量系統獲取的飛機云微物理探測資料，結合高空、地面、衛星云圖產品等常規氣象數據，分析了東北冷渦在發展成熟期的云宏微觀結構特征。結果表明：飛機探測區域為冷性層積混合云，云水充沛。云粒子探頭(CDP)和二維云粒子圖像探頭(CIP)探測到的最大粒子數濃度分別為362.10 cm-3、191.08 L-1，液態含水量變化范圍為0~0.88 g/m3；CDP粒子譜呈指數型下降，譜寬較窄；CIP粒子譜呈雙峰結構。云粒子圖像探測儀CPI表明，層積云上部主要為冰雪晶粒子，以冰晶的核化和凝華增長為主；中上部粒子主要為小冰晶形態，也有冰晶聚合體和枝狀冰晶；中下部是過冷水和冰晶粒子的共存區，過冷水較為豐富。
利用2019年5月20日機載DMT和SPEC粒子測量系統獲取的飛機云微物理探測資料，結合高空、地面、衛星云圖產品等常規氣象數據，分析了東北冷渦在發展成熟期的云宏微觀結構特征。結果表明：飛機探測區域為冷性層積混合云，云水充沛。云粒子探頭(CDP)和二維云粒子圖像探頭(CIP)探測到的最大粒子數濃度分別為362.10 cm-3、191.08 L-1，液態含水量變化范圍為0~0.88 g/m3；CDP粒子譜呈指數型下降，譜寬較窄；CIP粒子譜呈雙峰結構。云粒子圖像探測儀CPI表明，層積云上部主要為冰雪晶粒子，以冰晶的核化和凝華增長為主；中上部粒子主要為小冰晶形態，也有冰晶聚合體和枝狀冰晶；中下部是過冷水和冰晶粒子的共存區，過冷水較為豐富。
2021, 49(2):235-243.
摘要:
2017年8月1日18:10—18:30受1710號臺風“海棠”外圍螺旋雨帶影響，江蘇省淮安市淮安區出現EF1級龍卷。利用常規觀測資料、NCEP 1°×1°再分析資料、多普勒雷達資料等，對龍卷過程進行分析。結果顯示：龍卷發生在“海棠”殘留低壓和副高邊緣間的東南暖濕急流中，其發生前1 h地面出現小尺度渦旋并沿著地面輻合線移動。龍卷影響時，相鄰地面自動站觀測到氣壓上升、氣溫和露點下降、風力明顯增大。逐漸增大的對流有效位能、小的對流抑制能量、較大的0～1 km垂直風切變、1 km以下的抬升凝結高度、干侵入等環境場特征均有利于本次龍卷風暴的生成?；窗捕嗥绽绽走_探測到入流缺口、TVS特征、氣旋性風場結構。通過垂直螺旋度分析和雙多普勒雷達風場反演等方法，發現在龍卷發生前低層環境垂直風切變有利于小尺度渦旋生成，中低層水平風場以輻合為主。當出現龍卷時，氣旋式輻合中心下降有利于渦旋觸地，龍卷發生地位于低層渦旋移動方向左前側與1 km高度切變線附近。
2017年8月1日18:10—18:30受1710號臺風“海棠”外圍螺旋雨帶影響，江蘇省淮安市淮安區出現EF1級龍卷。利用常規觀測資料、NCEP 1°×1°再分析資料、多普勒雷達資料等，對龍卷過程進行分析。結果顯示：龍卷發生在“海棠”殘留低壓和副高邊緣間的東南暖濕急流中，其發生前1 h地面出現小尺度渦旋并沿著地面輻合線移動。龍卷影響時，相鄰地面自動站觀測到氣壓上升、氣溫和露點下降、風力明顯增大。逐漸增大的對流有效位能、小的對流抑制能量、較大的0～1 km垂直風切變、1 km以下的抬升凝結高度、干侵入等環境場特征均有利于本次龍卷風暴的生成?；窗捕嗥绽绽走_探測到入流缺口、TVS特征、氣旋性風場結構。通過垂直螺旋度分析和雙多普勒雷達風場反演等方法，發現在龍卷發生前低層環境垂直風切變有利于小尺度渦旋生成，中低層水平風場以輻合為主。當出現龍卷時，氣旋式輻合中心下降有利于渦旋觸地，龍卷發生地位于低層渦旋移動方向左前側與1 km高度切變線附近。
2021, 49(2):244-252.
摘要:
針對2018年3月16—17日四川盆地西北部一次典型層狀云降水天氣過程，利用云模式、衛星、雷達、探空等資料，分析了人工增雨作業條件和物理響應。同時，基于雨滴譜觀測數據開展了人工增雨作業微物理特征分析，重點研究了粒徑速度譜分布特征。結果表明：人工增雨作業后，不同粒徑、不同粒速的粒子數變化明顯，大滴粒子顯著增多，雨滴譜變寬，0.437～1.625 mm粒徑譜和1.5～5.2 m/s速度譜明顯變寬；同時，粒徑和粒子速度無明顯躍變，區間值分布相對集中在粒徑0.312～2.125 mm、粒速1.1～6.8 m/s，人工增雨作業對降水粒子的粒徑和粒子速度改變有限。人工增雨作業影響時段，降水強度和雨含水量以及總數濃度和有效粒徑，依然保持與自然降水時段各自峰值、谷值、震蕩態勢的一致性，人工增雨作業不改變各物理量之間的相關性。
針對2018年3月16—17日四川盆地西北部一次典型層狀云降水天氣過程，利用云模式、衛星、雷達、探空等資料，分析了人工增雨作業條件和物理響應。同時，基于雨滴譜觀測數據開展了人工增雨作業微物理特征分析，重點研究了粒徑速度譜分布特征。結果表明：人工增雨作業后，不同粒徑、不同粒速的粒子數變化明顯，大滴粒子顯著增多，雨滴譜變寬，0.437～1.625 mm粒徑譜和1.5～5.2 m/s速度譜明顯變寬；同時，粒徑和粒子速度無明顯躍變，區間值分布相對集中在粒徑0.312～2.125 mm、粒速1.1～6.8 m/s，人工增雨作業對降水粒子的粒徑和粒子速度改變有限。人工增雨作業影響時段，降水強度和雨含水量以及總數濃度和有效粒徑，依然保持與自然降水時段各自峰值、谷值、震蕩態勢的一致性，人工增雨作業不改變各物理量之間的相關性。
2021, 49(2):253-259.
摘要:
為分析安徽省夏玉米全生育期澇漬災害發生的特征，定量化評估澇漬災害風險程度。利用安徽省48年的氣象資料(1971-2018年)，采用夏玉米澇漬指數模型，計算分析了安徽省夏玉米澇漬指數的時空特征，并確定了夏玉米澇漬指數等級指標，最后采用災損風險指數模型得到了安徽省夏玉米產量澇漬災損風險分布。結果表明：①夏玉米全生育期澇漬指數以0.027/10a的速率呈顯著上升趨勢，其中6月上旬和8月上旬上升趨勢最為明顯;澇漬指數的空間分布顯示其值變幅在0.08～0.38之間，其中大別山區、江南中東部和淮北局部是夏玉米澇漬指數的高值區。②建立的夏玉米澇漬災害等級指標和實際澇漬減產的結果較為一致，其中澇漬等級與實際減產率一致的比例為82.2%。③而夏玉米澇漬產量災損風險分布顯示大別山區、江淮東部和江南東部地區是安徽省夏玉米澇漬產量損失的高風險區。研究結果對開展區域農業氣象防災減災有很好的借鑒意義。
為分析安徽省夏玉米全生育期澇漬災害發生的特征，定量化評估澇漬災害風險程度。利用安徽省48年的氣象資料(1971-2018年)，采用夏玉米澇漬指數模型，計算分析了安徽省夏玉米澇漬指數的時空特征，并確定了夏玉米澇漬指數等級指標，最后采用災損風險指數模型得到了安徽省夏玉米產量澇漬災損風險分布。結果表明：①夏玉米全生育期澇漬指數以0.027/10a的速率呈顯著上升趨勢，其中6月上旬和8月上旬上升趨勢最為明顯;澇漬指數的空間分布顯示其值變幅在0.08～0.38之間，其中大別山區、江南中東部和淮北局部是夏玉米澇漬指數的高值區。②建立的夏玉米澇漬災害等級指標和實際澇漬減產的結果較為一致，其中澇漬等級與實際減產率一致的比例為82.2%。③而夏玉米澇漬產量災損風險分布顯示大別山區、江淮東部和江南東部地區是安徽省夏玉米澇漬產量損失的高風險區。研究結果對開展區域農業氣象防災減災有很好的借鑒意義。
15 四川省干旱損失風險分析
2021, 49(2):260-268.
摘要:
利用四川省1961—2019年的氣象觀測資料及1991—2019年各縣旱情資料，采用信息擴散方法分析了10 a、50 a一遇干旱的持續天數、經濟損失率、人口受旱率和農作物受旱率的空間分布，并采用基于廣義帕累托分布（GDP）的極值（POT）模型分析了四川7個干旱氣候區，在不同置信水平下可能造成的最大經濟損失率（PML）。結果表明：①10 a重現期干旱持續天數，盆東北、盆中以及盆地西部山區相對較少在60～80 d，攀西地區西部、盆地南部、龍泉山脈相對較多在100 d以上；50 a重現期干旱持續天數，盆地嘉陵江、涪江流域、都江堰灌區、甘孜州中部以及川西高原西北部相對較少在90～120 d，攀西地區、甘孜州西南部和中部、盆地南部等局部地區在150 d以上。②10 a和50 a重現期農作物受旱率，川西高原北部、盆東北和盆中均偏高，分別大于60%和90%；攀西地區和成都平原等地區相對偏低，均小于60%。③10 a和50 a重現期人口受旱率川西高原和盆地東北部、中部和南部分別在60%和80%以上。④10 a和50 a重現期干旱經濟損失率，攀西地區、盆地西部（成德綿、雅樂眉）和南部（宜賓、自貢）均偏小，分別在3%和5%以下；盆東北、盆中和川西高原均相對而言偏高，其中盆東北局地、甘孜州西北部分別大于10%和20%。⑤在不同置信水平下，IV區（盆地東北部）和V區（甘孜州北部和阿壩州中西部）的PML相差較大且明顯高于其它5區，最大分別為28.5%和38.6%；VII區（甘孜州南部和攀西地區北部）的PML在不同置信水平下相差最小且均小于其它區域，最小為3.1%；I區（成都平原區）的PML在不同置信水平下均處于偏小位置且整體相差不大。
利用四川省1961—2019年的氣象觀測資料及1991—2019年各縣旱情資料，采用信息擴散方法分析了10 a、50 a一遇干旱的持續天數、經濟損失率、人口受旱率和農作物受旱率的空間分布，并采用基于廣義帕累托分布（GDP）的極值（POT）模型分析了四川7個干旱氣候區，在不同置信水平下可能造成的最大經濟損失率（PML）。結果表明：①10 a重現期干旱持續天數，盆東北、盆中以及盆地西部山區相對較少在60～80 d，攀西地區西部、盆地南部、龍泉山脈相對較多在100 d以上；50 a重現期干旱持續天數，盆地嘉陵江、涪江流域、都江堰灌區、甘孜州中部以及川西高原西北部相對較少在90～120 d，攀西地區、甘孜州西南部和中部、盆地南部等局部地區在150 d以上。②10 a和50 a重現期農作物受旱率，川西高原北部、盆東北和盆中均偏高，分別大于60%和90%；攀西地區和成都平原等地區相對偏低，均小于60%。③10 a和50 a重現期人口受旱率川西高原和盆地東北部、中部和南部分別在60%和80%以上。④10 a和50 a重現期干旱經濟損失率，攀西地區、盆地西部（成德綿、雅樂眉）和南部（宜賓、自貢）均偏小，分別在3%和5%以下；盆東北、盆中和川西高原均相對而言偏高，其中盆東北局地、甘孜州西北部分別大于10%和20%。⑤在不同置信水平下，IV區（盆地東北部）和V區（甘孜州北部和阿壩州中西部）的PML相差較大且明顯高于其它5區，最大分別為28.5%和38.6%；VII區（甘孜州南部和攀西地區北部）的PML在不同置信水平下相差最小且均小于其它區域，最小為3.1%；I區（成都平原區）的PML在不同置信水平下均處于偏小位置且整體相差不大。
2021, 49(2):269-277.
摘要:
根據自然災害風險理論，結合氣象數據、地理信息、人口與經濟資料等開展雷電災害風險綜合評價，研究致災因子、孕災環境和承災體等因子與風險的定量化關系，建立評價指標和層次分析模型，運用模糊綜合判斷和聚類分析等方法計算綜合評價指數并劃分風險等級。結果表明：雷電災害高風險區主要集中在滇中、滇西南及滇西北的麗江東南部等地區；次高風險區分布于西雙版納、普洱、昆明、楚雄、曲靖西部、玉溪北部及大理中部等地；中風險區分布最廣，主要集中在臨滄、德宏、曲靖、紅河、麗江及文山北部等；迪慶、怒江和昭通的風險值較低，將風險綜合評價結果與歷史雷電災情的分布進行對比，兩者對應情況較好。開展基于災前防御的風險分析，研究雷電活動影響范圍和風險等級，有助于提前控制和處置風險，隨著技術方法的不斷改進，風險評價的置信度和可靠性也將得到提升。
根據自然災害風險理論，結合氣象數據、地理信息、人口與經濟資料等開展雷電災害風險綜合評價，研究致災因子、孕災環境和承災體等因子與風險的定量化關系，建立評價指標和層次分析模型，運用模糊綜合判斷和聚類分析等方法計算綜合評價指數并劃分風險等級。結果表明：雷電災害高風險區主要集中在滇中、滇西南及滇西北的麗江東南部等地區；次高風險區分布于西雙版納、普洱、昆明、楚雄、曲靖西部、玉溪北部及大理中部等地；中風險區分布最廣，主要集中在臨滄、德宏、曲靖、紅河、麗江及文山北部等；迪慶、怒江和昭通的風險值較低，將風險綜合評價結果與歷史雷電災情的分布進行對比，兩者對應情況較好。開展基于災前防御的風險分析，研究雷電活動影響范圍和風險等級，有助于提前控制和處置風險，隨著技術方法的不斷改進，風險評價的置信度和可靠性也將得到提升。
2021, 49(2):278-283.
摘要:
為了揭示福建省高速公路沿線雷電活動特征，做好高速公路機電設施的防雷工作，本文利用2015—2018年福建省三維閃電監測數據以及福建省高速公路路網資料進行統計分析。分析了高速公路沿線地閃的月、日活動特征，得出地閃活動主要分布在5—9月和14:00—18:00。根據高速公路沿線地閃密度繪制雷電活動等級分布圖，結果表明高速公路的少雷區、中雷區、多雷區、強雷區路段占比分別為5.19%、12.65%、63.03%、19.13%?；诶纂娏鞣岛屠纂姸付壤L制雷電強度等級分布圖，結果表明89.87%的路段處于雷電強度等級為三級的區域。最后，統計了高速公路沿線雷電流幅值累積概率分布并分析其擬合函數，擬合結果表明福建省高速公路沿線雷電流幅值累積概率分布符合IEEE標準推薦的函數形式。
為了揭示福建省高速公路沿線雷電活動特征，做好高速公路機電設施的防雷工作，本文利用2015—2018年福建省三維閃電監測數據以及福建省高速公路路網資料進行統計分析。分析了高速公路沿線地閃的月、日活動特征，得出地閃活動主要分布在5—9月和14:00—18:00。根據高速公路沿線地閃密度繪制雷電活動等級分布圖，結果表明高速公路的少雷區、中雷區、多雷區、強雷區路段占比分別為5.19%、12.65%、63.03%、19.13%?；诶纂娏鞣岛屠纂姸付壤L制雷電強度等級分布圖，結果表明89.87%的路段處于雷電強度等級為三級的區域。最后，統計了高速公路沿線雷電流幅值累積概率分布并分析其擬合函數，擬合結果表明福建省高速公路沿線雷電流幅值累積概率分布符合IEEE標準推薦的函數形式。
2021, 49(2):284-290.
摘要:
空氣負氧離子含量已經成為康養、生態旅游區域評價的主要指標之一，沿海區域的空氣負氧離子含量較高，受雷雨等天氣因子的影響顯著。本文利用日照大沙洼國家森林公園空氣負氧離子逐日監測數據、閃電定位儀監測數據和自動氣象站雨量、雨強監測資料，分析檢驗雷雨天氣相關氣象因子與空氣負氧離子濃度變化率的關系。結果表明：①雷雨天氣與負氧離子濃度的變化率具有顯著相關性，雷雨時負氧離子的濃度變化率高于無雷雨時的負氧離子濃度變化率。②在發生雷雨的初始階段，雷雨因子對空氣負氧離子濃度變化率的影響較明顯，隨著雷雨的持續，雷雨因子對空氣負氧離子濃度影響趨于平緩，并呈現出波動變化。③雷雨過程中，降雨強度和空氣負氧離子濃度變化率存在顯著正相關關系，降雨越強空氣中的負氧離子含量增加越明顯;閃電強度和空氣負氧離子濃度變化率也存在顯著正相關關系，閃電強度越強空氣中負氧離子含量增加越明顯。④由負氧離子濃度變化率與降雨強度、閃電強度建立的回歸模型及其檢驗可知，對降雨強度大于1.0 mm/5min、負閃電強度大于50 kA的雷雨天氣，模型對負氧離子變化率的預測準確率較高;對降雨強度小于1.0 mm/5min、負閃電強度小于45 kA的雷雨天氣，模型對負氧離子變化率的預測能力略顯不足。
空氣負氧離子含量已經成為康養、生態旅游區域評價的主要指標之一，沿海區域的空氣負氧離子含量較高，受雷雨等天氣因子的影響顯著。本文利用日照大沙洼國家森林公園空氣負氧離子逐日監測數據、閃電定位儀監測數據和自動氣象站雨量、雨強監測資料，分析檢驗雷雨天氣相關氣象因子與空氣負氧離子濃度變化率的關系。結果表明：①雷雨天氣與負氧離子濃度的變化率具有顯著相關性，雷雨時負氧離子的濃度變化率高于無雷雨時的負氧離子濃度變化率。②在發生雷雨的初始階段，雷雨因子對空氣負氧離子濃度變化率的影響較明顯，隨著雷雨的持續，雷雨因子對空氣負氧離子濃度影響趨于平緩，并呈現出波動變化。③雷雨過程中，降雨強度和空氣負氧離子濃度變化率存在顯著正相關關系，降雨越強空氣中的負氧離子含量增加越明顯;閃電強度和空氣負氧離子濃度變化率也存在顯著正相關關系，閃電強度越強空氣中負氧離子含量增加越明顯。④由負氧離子濃度變化率與降雨強度、閃電強度建立的回歸模型及其檢驗可知，對降雨強度大于1.0 mm/5min、負閃電強度大于50 kA的雷雨天氣，模型對負氧離子變化率的預測準確率較高;對降雨強度小于1.0 mm/5min、負閃電強度小于45 kA的雷雨天氣，模型對負氧離子變化率的預測能力略顯不足。
2021, 49(2):291-296.
摘要:
中國氣象局災害管理系統中地質災害關鍵詞和災害發生時間具有多種組織結構的信息特征，災害信息分析依賴于人工，不利于地質災害氣象風險預警檢驗的實時性和客觀化。本文結合災情信息特征和中文自然語言處理軟件包Jieba研發了地質災害多元災情信息智能分析技術，開發了地質災害氣象風險預警實時檢驗客觀工具。檢驗工具集成了多元災害信息智能分析，業務檢驗方法為主檢驗主客觀預警，檢驗結果產品自動化輸出等功能，可實現預警檢驗全部流程。2015—2019年地質災害氣象風險預警檢驗應用表明，實時檢驗客觀工具提取災害信息準確率達到97%，檢驗效率高，實時性和集成化優勢明顯。
中國氣象局災害管理系統中地質災害關鍵詞和災害發生時間具有多種組織結構的信息特征，災害信息分析依賴于人工，不利于地質災害氣象風險預警檢驗的實時性和客觀化。本文結合災情信息特征和中文自然語言處理軟件包Jieba研發了地質災害多元災情信息智能分析技術，開發了地質災害氣象風險預警實時檢驗客觀工具。檢驗工具集成了多元災害信息智能分析，業務檢驗方法為主檢驗主客觀預警，檢驗結果產品自動化輸出等功能，可實現預警檢驗全部流程。2015—2019年地質災害氣象風險預警檢驗應用表明，實時檢驗客觀工具提取災害信息準確率達到97%，檢驗效率高，實時性和集成化優勢明顯。
2021, 49(2):297-302.
摘要:
氣象觀測數據通常情況下通過內網有線寬帶進行上傳，但因設備故障、人為、自然等因素造成有線線路不通時，需要一種應急通信替代內網通信。此外，由于氣象觀測臺站缺少斷網、斷電、軟件卡死等故障告警機制，造成故障處理周期長，影響觀測數據傳輸質量。本文針對氣象觀測臺站存在的風險設計開發了基于5G的氣象數據備份傳輸及監控報警系統，具備網絡通信監測、數據自動傳輸、軟件狀態監控、各種信息提示、故障報警等功能，能在一定程度上提高氣象觀測臺站數據傳輸的可靠性，減少業務人員故障解除過程耗時，從而提高氣象信息傳輸質量，適應地面測報業務自動化的發展方向。
氣象觀測數據通常情況下通過內網有線寬帶進行上傳，但因設備故障、人為、自然等因素造成有線線路不通時，需要一種應急通信替代內網通信。此外，由于氣象觀測臺站缺少斷網、斷電、軟件卡死等故障告警機制，造成故障處理周期長，影響觀測數據傳輸質量。本文針對氣象觀測臺站存在的風險設計開發了基于5G的氣象數據備份傳輸及監控報警系統，具備網絡通信監測、數據自動傳輸、軟件狀態監控、各種信息提示、故障報警等功能，能在一定程度上提高氣象觀測臺站數據傳輸的可靠性，減少業務人員故障解除過程耗時，從而提高氣象信息傳輸質量，適應地面測報業務自動化的發展方向。
2021, 49(2):303-307.
摘要:
每年汛期開始前，新一代天氣雷達需要進行技術指標的測試標校和部件的維修保養，最終形成雷達巡檢報告。大修前的C波段天氣雷達巡檢有3方面不足，首先是部分測試數據需經人工計算才能得出技術指標，自動化程度不夠高，其次是無項目完成與否和指標合格與否的提示，容易遺漏還未完成的項目及還未標校好的指標，最后是沒有在線幫助文檔，技術人員憑經驗巡檢，容易出現不規范的操作。針對上述情況，設計并實現C波段天氣雷達巡檢報告自動生成系統，自動處理測試數據獲得指標結果，展示各項目完成情況和各指標合格情況，提供巡檢測試幫助文檔，將會提高雷達巡檢的效率和智能化水平。
每年汛期開始前，新一代天氣雷達需要進行技術指標的測試標校和部件的維修保養，最終形成雷達巡檢報告。大修前的C波段天氣雷達巡檢有3方面不足，首先是部分測試數據需經人工計算才能得出技術指標，自動化程度不夠高，其次是無項目完成與否和指標合格與否的提示，容易遺漏還未完成的項目及還未標校好的指標，最后是沒有在線幫助文檔，技術人員憑經驗巡檢，容易出現不規范的操作。針對上述情況，設計并實現C波段天氣雷達巡檢報告自動生成系統，自動處理測試數據獲得指標結果，展示各項目完成情況和各指標合格情況，提供巡檢測試幫助文檔，將會提高雷達巡檢的效率和智能化水平。
2021, 49(2):308-314.
摘要:
為了滿足專業氣象用戶對專業化、精細化、個性化的服務需求，解決氣象信息跨平臺發布問題，實現移動端信息自動推送，本文借助“江門市氣象公共服務中心”微信企業號、新浪云服務器SAE（Sina App Engine），采用PHP網絡編程語言搭建了專業氣象跨平臺發布系統，并闡明了系統關鍵技術：①SAE與企業號多應用API對接，實現多應用統一管理；②建立基于KVDB緩存的接口訪問憑證，提高信息發布效率；③利用定時任務及消息異步執行，實現超閾值消息自動發布，并減少群發消息時的阻塞和延遲；④不同閾值條件的消息推送機制，實現多種類氣象產品同步發布。該系統在一定程度上提升了專業氣象服務水平，為用戶創造了經濟效益，將為全國各地“互聯網+氣象”跨平臺發布提供一個良好的建設思路。
為了滿足專業氣象用戶對專業化、精細化、個性化的服務需求，解決氣象信息跨平臺發布問題，實現移動端信息自動推送，本文借助“江門市氣象公共服務中心”微信企業號、新浪云服務器SAE（Sina App Engine），采用PHP網絡編程語言搭建了專業氣象跨平臺發布系統，并闡明了系統關鍵技術：①SAE與企業號多應用API對接，實現多應用統一管理；②建立基于KVDB緩存的接口訪問憑證，提高信息發布效率；③利用定時任務及消息異步執行，實現超閾值消息自動發布，并減少群發消息時的阻塞和延遲；④不同閾值條件的消息推送機制，實現多種類氣象產品同步發布。該系統在一定程度上提升了專業氣象服務水平，為用戶創造了經濟效益，將為全國各地“互聯網+氣象”跨平臺發布提供一個良好的建設思路。
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