2021年第49卷第4期文章目次
2021, 49(4):509-516.
摘要:
中國沿海地區以及瀕臨海域經常發生多種災害性天氣，包括大風、暴雨、大霧和海上強對流天氣等，原位探測資料的缺乏極大影響了這些天氣生消演變規律的深入研究以及預報準確性的提高。為了實現海上自動部署、機動安全和實時的多要素原位探測，研發了一種基于太陽能無人艇的海洋氣象水文探測系統，工程樣機命名為MWO-I（Marine Weather Observer-I），2015—2019年該系統進行了多次海上試驗。本文對這一長航時海洋氣象探測系統進行介紹，并給出2018年4月一次海上探測試驗個例的初步結果。
中國沿海地區以及瀕臨海域經常發生多種災害性天氣，包括大風、暴雨、大霧和海上強對流天氣等，原位探測資料的缺乏極大影響了這些天氣生消演變規律的深入研究以及預報準確性的提高。為了實現海上自動部署、機動安全和實時的多要素原位探測，研發了一種基于太陽能無人艇的海洋氣象水文探測系統，工程樣機命名為MWO-I（Marine Weather Observer-I），2015—2019年該系統進行了多次海上試驗。本文對這一長航時海洋氣象探測系統進行介紹，并給出2018年4月一次海上探測試驗個例的初步結果。
2021, 49(4):517-523.
摘要:
目前我國新一代天氣雷達正升級為雙偏振體制，CINRAD/SAD雙偏振天氣雷達對氣象目標差分反射率（ZDR）的精確測量是參數標定的重要環節。對徐州雙偏振雷達配置VCPsect掃描模式，采用目標方位±5°的扇掃組合，且關閉地物等所有雷達濾波算法，用無人機分別攜帶2種標準金屬球開展ZDR標定試驗。分析試驗結果，發現采用40 cm金屬球，控制無人機與金屬球間隔為68 m時，ZDR平均值為-0.265 dB，最小為-0.125 dB，最大為-0.375 dB，滿足雷達定標ZDR的技術要求。研究結果為業務雷達開展雙偏振雷達定標ZDR提供了技術方案。
目前我國新一代天氣雷達正升級為雙偏振體制，CINRAD/SAD雙偏振天氣雷達對氣象目標差分反射率（ZDR）的精確測量是參數標定的重要環節。對徐州雙偏振雷達配置VCPsect掃描模式，采用目標方位±5°的扇掃組合，且關閉地物等所有雷達濾波算法，用無人機分別攜帶2種標準金屬球開展ZDR標定試驗。分析試驗結果，發現采用40 cm金屬球，控制無人機與金屬球間隔為68 m時，ZDR平均值為-0.265 dB，最小為-0.125 dB，最大為-0.375 dB，滿足雷達定標ZDR的技術要求。研究結果為業務雷達開展雙偏振雷達定標ZDR提供了技術方案。
2021, 49(4):524-528.
摘要:
本文借鑒國標GB/T24559海洋螺旋槳式風向風速計中的測試方法及測試點，在低速直路風洞中，對螺旋槳測風儀進行測試，并依據JJF1059.12012測量不確定度的評定與表示要求，對風速7個校準點分別進行重復試驗，采用極差法進行A類不確定度評定，并分析測試過程中的B類不確定來源，進行B類不確定度評定。結果表明：在WZ860070E型直路風洞中對螺旋槳測風儀進行風速校準測試的方法是可行的。同時，2 m/s以上各測試點均能滿足3倍量傳關系。
本文借鑒國標GB/T24559海洋螺旋槳式風向風速計中的測試方法及測試點，在低速直路風洞中，對螺旋槳測風儀進行測試，并依據JJF1059.12012測量不確定度的評定與表示要求，對風速7個校準點分別進行重復試驗，采用極差法進行A類不確定度評定，并分析測試過程中的B類不確定來源，進行B類不確定度評定。結果表明：在WZ860070E型直路風洞中對螺旋槳測風儀進行風速校準測試的方法是可行的。同時，2 m/s以上各測試點均能滿足3倍量傳關系。
2021, 49(4):529-534.
摘要:
針對目前氣象觀測設備中蓄電池電量的在線檢測裝置幾乎空白的現象，綜合運用蓄電池的交流注入法檢測、物聯網等技術，電池兩端注入交流橫流信號，通過蓄電池的相位角和內阻計算蓄電池電量，在實際應用中對檢測流程進行了實驗和改進，增加了Kalman濾波降低干擾，實現了蓄電池電量的可靠直接在線測量。并根據此方法給出了硬件電路的具體實現，在實際業務中進行了應用，具有較高的可操作性、準確性、一致性。
針對目前氣象觀測設備中蓄電池電量的在線檢測裝置幾乎空白的現象，綜合運用蓄電池的交流注入法檢測、物聯網等技術，電池兩端注入交流橫流信號，通過蓄電池的相位角和內阻計算蓄電池電量，在實際應用中對檢測流程進行了實驗和改進，增加了Kalman濾波降低干擾，實現了蓄電池電量的可靠直接在線測量。并根據此方法給出了硬件電路的具體實現，在實際業務中進行了應用，具有較高的可操作性、準確性、一致性。
2021, 49(4):535-541.
摘要:
隨著氣象數值模式的發展完善，已廣泛應用于國家級和區域中心，研發力量地理上分散。支撐數值模式運行的高性能計算機系統呈現出異構眾核的發展趨勢，模式研發的學科交叉衍生性越發明顯，分布式模式研發的高效協同共享成為一個亟待解決的問題。本文基于Git建立了一個代碼管理協作共享平臺METCODE，實現了氣象數值模式的代碼版本管理、集成協作共享與過程管理，方便地支持分布式團隊的合作研發。平臺已在氣象數值模式的研發中成功應用，應用效益良好。
隨著氣象數值模式的發展完善，已廣泛應用于國家級和區域中心，研發力量地理上分散。支撐數值模式運行的高性能計算機系統呈現出異構眾核的發展趨勢，模式研發的學科交叉衍生性越發明顯，分布式模式研發的高效協同共享成為一個亟待解決的問題。本文基于Git建立了一個代碼管理協作共享平臺METCODE，實現了氣象數值模式的代碼版本管理、集成協作共享與過程管理，方便地支持分布式團隊的合作研發。平臺已在氣象數值模式的研發中成功應用，應用效益良好。
2021, 49(4):542-551.
摘要:
基于GRAPES全球集合預報系統（GRAPESGEPS）及2020年2月13—16日的全國寒潮天氣過程，開發出一類新的集合預報產品—K均值聚類產品。采用爬山法確定最佳聚類數量，并采用K均值聚類算法對集合樣本進行分類。結果表明，該方法的500 hPa位勢高度場所有類別的聚類產品均呈現出中高緯Ω形的環流形勢及低壓系統后部冷平流的走向，發生概率最高的聚類產品最能反映實況中環流形勢的分布。對于850 hPa溫度場，其聚類產品均呈現出全國溫度從北到南呈帶狀逐漸增加的空間分布特征，發生概率最高的第一類聚類產品與實況最為接近。對于10 m風速聚類產品，在較大風速處，集合樣本離散度較大，不同類別的風速大小差異顯著；發生概率較高的第一類聚類產品，其對天津及周邊地區10 m風速的分布及強度描述均較準確，并能提供有價值的預報信息。K均值聚類能有效地實現集合預報樣本信息的濃縮，該產品可為預報員判斷某一時次的天氣預報提供直觀指導。
基于GRAPES全球集合預報系統（GRAPESGEPS）及2020年2月13—16日的全國寒潮天氣過程，開發出一類新的集合預報產品—K均值聚類產品。采用爬山法確定最佳聚類數量，并采用K均值聚類算法對集合樣本進行分類。結果表明，該方法的500 hPa位勢高度場所有類別的聚類產品均呈現出中高緯Ω形的環流形勢及低壓系統后部冷平流的走向，發生概率最高的聚類產品最能反映實況中環流形勢的分布。對于850 hPa溫度場，其聚類產品均呈現出全國溫度從北到南呈帶狀逐漸增加的空間分布特征，發生概率最高的第一類聚類產品與實況最為接近。對于10 m風速聚類產品，在較大風速處，集合樣本離散度較大，不同類別的風速大小差異顯著；發生概率較高的第一類聚類產品，其對天津及周邊地區10 m風速的分布及強度描述均較準確，并能提供有價值的預報信息。K均值聚類能有效地實現集合預報樣本信息的濃縮，該產品可為預報員判斷某一時次的天氣預報提供直觀指導。
2021, 49(4):552-560.
摘要:
為了獲取降水日變化的空間分布模式，本文采用K均值聚類算法對中國陸地區域的夏季逐時格網降水數據進行了聚類。首先，采用K均值聚類算法對每個格網上的逐時降水數據進行聚類。然后，根據每一聚類的降水日變化峰值，將具有相似峰值時間的聚類合并成為一個分類。合并后的分類對應一種降水日變化類型，分類中的格網邊界則構成了該類降水日變化的空間分布模式。研究結果表明，中國大部分地區的降水量日變化由降水頻率日變化主導。此外，一些盛行夜雨區域在空間分布上表現出從西向東的分布模式，且降水日變化峰值時間表現出了從西向東逐漸延遲的現象。結合地形分析，研究發現一些夜雨區的降水峰值延遲現象與MPS環流效應導致的雨帶移動現象較為一致，得出MPS(MountainPlain Solenoid)環流效應是導致這些地區盛行夜雨的結論。本文研究結果可為探索降水日變化的形成機理提供線索，也可為研究其他地區降水日變化提供參考。
為了獲取降水日變化的空間分布模式，本文采用K均值聚類算法對中國陸地區域的夏季逐時格網降水數據進行了聚類。首先，采用K均值聚類算法對每個格網上的逐時降水數據進行聚類。然后，根據每一聚類的降水日變化峰值，將具有相似峰值時間的聚類合并成為一個分類。合并后的分類對應一種降水日變化類型，分類中的格網邊界則構成了該類降水日變化的空間分布模式。研究結果表明，中國大部分地區的降水量日變化由降水頻率日變化主導。此外，一些盛行夜雨區域在空間分布上表現出從西向東的分布模式，且降水日變化峰值時間表現出了從西向東逐漸延遲的現象。結合地形分析，研究發現一些夜雨區的降水峰值延遲現象與MPS環流效應導致的雨帶移動現象較為一致，得出MPS(MountainPlain Solenoid)環流效應是導致這些地區盛行夜雨的結論。本文研究結果可為探索降水日變化的形成機理提供線索，也可為研究其他地區降水日變化提供參考。
2021, 49(4):561-568.
摘要:
基于SWCWARMS模式9 km×9 km分辨率逐小時降水預報，通過時間滯后集合預報方法構建多個集合成員，使用SAL評分值計算相應集合成員的權重系數，進行不等權集合平均，從而得到新的逐小時降水預報。利用SAL、TS和BIAS檢驗方法對四川省2019年8月的逐小時降水量時間滯后集合預報及相應的SWCWARMS模式最新時次預報進行對比分析，結果表明：①時間滯后集合預報SAL檢驗的L值和A值都較模式預報更接近于0，較好地改善了降水位置和強度的整體預報水平；②時間滯后集合預報對逐小時降水晴雨TS評分提升明顯，評分提高百分率在10%左右，有效地減小了模式在晴雨方面的空報；③臨近預報時效，時間滯后集合預報方法對于大量級降水預報也有較好的訂正效果。
基于SWCWARMS模式9 km×9 km分辨率逐小時降水預報，通過時間滯后集合預報方法構建多個集合成員，使用SAL評分值計算相應集合成員的權重系數，進行不等權集合平均，從而得到新的逐小時降水預報。利用SAL、TS和BIAS檢驗方法對四川省2019年8月的逐小時降水量時間滯后集合預報及相應的SWCWARMS模式最新時次預報進行對比分析，結果表明：①時間滯后集合預報SAL檢驗的L值和A值都較模式預報更接近于0，較好地改善了降水位置和強度的整體預報水平；②時間滯后集合預報對逐小時降水晴雨TS評分提升明顯，評分提高百分率在10%左右，有效地減小了模式在晴雨方面的空報；③臨近預報時效，時間滯后集合預報方法對于大量級降水預報也有較好的訂正效果。
2021, 49(4):569-578.
摘要:
利用常規氣象觀測資料、加密自動站資料及NCEP再分析資料，對2019年春季江西兩次強對流天氣（以下簡稱“3·21”、“4·9”過程）作對比分析。結果表明：①兩次過程都由冷空氣進入地面倒槽觸發，“3·21”過程冷暖空氣的輻合明顯；“4·9”過程鋒面輻合較弱，冷鋒移動快。②“3·21”過程對流發生時濕層更深厚，對流層高層高值位渦庫自上而下呈漏斗狀延伸至400 hPa，“干侵入”特征明顯；“4·9”過程中低層整體濕度條件較差，中高層有明顯干空氣卷入，冷卻蒸發作用導致的強下沉氣流引發地面大風。③“3·21”過程回波有明顯弓形特征，中氣旋數量達9個；強冷空氣從3 km高度侵入，動量迅速下傳，移速快，對大風等強對流預警有指示意義；“4·9”過程侵入冷空氣淺薄，單體風暴VIL小，短臨預警低估大風可能性大。
利用常規氣象觀測資料、加密自動站資料及NCEP再分析資料，對2019年春季江西兩次強對流天氣（以下簡稱“3·21”、“4·9”過程）作對比分析。結果表明：①兩次過程都由冷空氣進入地面倒槽觸發，“3·21”過程冷暖空氣的輻合明顯；“4·9”過程鋒面輻合較弱，冷鋒移動快。②“3·21”過程對流發生時濕層更深厚，對流層高層高值位渦庫自上而下呈漏斗狀延伸至400 hPa，“干侵入”特征明顯；“4·9”過程中低層整體濕度條件較差，中高層有明顯干空氣卷入，冷卻蒸發作用導致的強下沉氣流引發地面大風。③“3·21”過程回波有明顯弓形特征，中氣旋數量達9個；強冷空氣從3 km高度侵入，動量迅速下傳，移速快，對大風等強對流預警有指示意義；“4·9”過程侵入冷空氣淺薄，單體風暴VIL小，短臨預警低估大風可能性大。
2021, 49(4):579-588.
摘要:
利用蚌埠S波段雙偏振多普勒雷達資料，對安徽省宿州市2020年7月22日的龍卷天氣進行了分析。結果表明:在梅雨期暴雨天氣形勢下，較低的抬升凝結高度、較強的中低層垂直風切變為龍卷提供了有利的環境背景。龍卷發生在梅雨鋒南端的超級單體風暴中，底層的右后方出現鉤狀回波。風暴參數、中氣旋、龍卷渦旋(TVS)特征參數在龍卷過程中的急劇變化，對提前預警和判斷龍卷是否發生有較好的指示意義。龍卷發生前單體風暴最大反射率因子、垂直累積液態水、頂高都躍增，底高明顯降低，龍卷發生在最大反射率因子高度驟降到風暴底部之時。雷達在龍卷發生前24 min探測到中氣旋，在42 min前探測到TVS。龍卷發生前中氣旋頂高躍增、最大切變量高度驟降，龍卷發生在底高降到1 km以下，同時頂高驟降、最大切變量高度降到中氣旋底部之時。龍卷發生前TVS頂高和最大切變量躍增、最大切變量高度驟降，龍卷發生時頂高驟降，最大切變量高度也隨之降到TVS底部。在底層鉤狀回波末端處觀測到零滯后相關系數、差分反射率低值區的龍卷碎片特征。
利用蚌埠S波段雙偏振多普勒雷達資料，對安徽省宿州市2020年7月22日的龍卷天氣進行了分析。結果表明:在梅雨期暴雨天氣形勢下，較低的抬升凝結高度、較強的中低層垂直風切變為龍卷提供了有利的環境背景。龍卷發生在梅雨鋒南端的超級單體風暴中，底層的右后方出現鉤狀回波。風暴參數、中氣旋、龍卷渦旋(TVS)特征參數在龍卷過程中的急劇變化，對提前預警和判斷龍卷是否發生有較好的指示意義。龍卷發生前單體風暴最大反射率因子、垂直累積液態水、頂高都躍增，底高明顯降低，龍卷發生在最大反射率因子高度驟降到風暴底部之時。雷達在龍卷發生前24 min探測到中氣旋，在42 min前探測到TVS。龍卷發生前中氣旋頂高躍增、最大切變量高度驟降，龍卷發生在底高降到1 km以下，同時頂高驟降、最大切變量高度降到中氣旋底部之時。龍卷發生前TVS頂高和最大切變量躍增、最大切變量高度驟降，龍卷發生時頂高驟降，最大切變量高度也隨之降到TVS底部。在底層鉤狀回波末端處觀測到零滯后相關系數、差分反射率低值區的龍卷碎片特征。
2021, 49(4):589-596.
摘要:
為了研究高原機場的風切變特征，本文利用麗江機場自動觀測站資料、NCEP再分析資料，引入三維激光雷達測風資料，對麗江機場2020年3月29日晴空低空風切變特征進行分析。結果表明，此次低空風切變過程主要是受地面變壓風輻合、地面增溫湍流加強以及動量下傳等因素共同影響而形成的。風切變發生期間低空環境風場與地面風場變化基本吻合。5次低空風切變事件中，出現在11:00—12:20風向轉變期間的2次風切變為側風風向切變，出現在12:20—14:20風速逐漸增大期間的3次風切變為風速切變。風切變指數均大于0.1（1/s），切變強度為中度及以上，嚴重影響飛行安全。研究結果為機場風切變的激光測風雷達監測預警提供了參考依據。
為了研究高原機場的風切變特征，本文利用麗江機場自動觀測站資料、NCEP再分析資料，引入三維激光雷達測風資料，對麗江機場2020年3月29日晴空低空風切變特征進行分析。結果表明，此次低空風切變過程主要是受地面變壓風輻合、地面增溫湍流加強以及動量下傳等因素共同影響而形成的。風切變發生期間低空環境風場與地面風場變化基本吻合。5次低空風切變事件中，出現在11:00—12:20風向轉變期間的2次風切變為側風風向切變，出現在12:20—14:20風速逐漸增大期間的3次風切變為風速切變。風切變指數均大于0.1（1/s），切變強度為中度及以上，嚴重影響飛行安全。研究結果為機場風切變的激光測風雷達監測預警提供了參考依據。
2021, 49(4):597-603.
摘要:
利用山西省1960—2019年108個地面氣象觀測站的風速觀測資料，采用線性擬合、MK檢驗等方法分析了近60年山西省地面風速的變化特征。結果表明：山西省晉西北及西部山區、晉中市北部、長治市東南部、運城盆地西南部等地風速較大，中部斷陷盆地區風速較小；春季風速最大，冬季和夏季次之，秋季最??；近60年山西省年和四季平均風速變化趨勢和階段特征較為明顯，20世紀60—70年代前期，風速為增加趨勢，之后到80年代末期減少趨勢明顯，90年代開始風速減少趨勢變緩；而冬季風速則自1990年之后顯著增加。經MK檢驗可知，年、春、夏和秋季平均風速突變時間點均在20世紀80年代初，年和秋季在1982年、春季和夏季在1984年;冬季則沒有顯著突變發生。
利用山西省1960—2019年108個地面氣象觀測站的風速觀測資料，采用線性擬合、MK檢驗等方法分析了近60年山西省地面風速的變化特征。結果表明：山西省晉西北及西部山區、晉中市北部、長治市東南部、運城盆地西南部等地風速較大，中部斷陷盆地區風速較小；春季風速最大，冬季和夏季次之，秋季最??；近60年山西省年和四季平均風速變化趨勢和階段特征較為明顯，20世紀60—70年代前期，風速為增加趨勢，之后到80年代末期減少趨勢明顯，90年代開始風速減少趨勢變緩；而冬季風速則自1990年之后顯著增加。經MK檢驗可知，年、春、夏和秋季平均風速突變時間點均在20世紀80年代初，年和秋季在1982年、春季和夏季在1984年;冬季則沒有顯著突變發生。
2021, 49(4):604-611.
摘要:
利用陜西省2016年97站逐日5 cm土壤溫度觀測數據，結合相關系數、平均偏差和均方根誤差等統計參數，評估了中國氣象局陸面數據同化系統CLDAS2.0和美國全球陸面數據同化系統不同陸面模式（NoahGLDAS2.1,NoahGLDAS1,CLMGLDAS1）土壤溫度數據在陜西省的適用性。結果表明：①CLDAS2.0在陜西省的相關系數最高，均方根誤差最小，NoahGLDAS2.1次之，NoahGLDAS1最差。②從陜西省3個區域的時間演變序列的分析可以看到，CLDAS2.0和NoahGLDAS2.1能很好模擬出土壤溫度的季節變化以及日變化，NoahGLDAS1、CLMGLDAS1對于日變化的模擬較差，且前兩者偏差也明顯小于后兩者。③NoahGLDAS2.1在陜北與關中地區土壤溫度模擬能力與CLDAS2.0相差無幾，但在陜南地區CLDAS2.0要好于NoahGLDAS2.1?？傮w來看，CLDAS2.0對陜西省土壤溫度模擬能力最好，在陜西省有著更好的適用性。
利用陜西省2016年97站逐日5 cm土壤溫度觀測數據，結合相關系數、平均偏差和均方根誤差等統計參數，評估了中國氣象局陸面數據同化系統CLDAS2.0和美國全球陸面數據同化系統不同陸面模式（NoahGLDAS2.1,NoahGLDAS1,CLMGLDAS1）土壤溫度數據在陜西省的適用性。結果表明：①CLDAS2.0在陜西省的相關系數最高，均方根誤差最小，NoahGLDAS2.1次之，NoahGLDAS1最差。②從陜西省3個區域的時間演變序列的分析可以看到，CLDAS2.0和NoahGLDAS2.1能很好模擬出土壤溫度的季節變化以及日變化，NoahGLDAS1、CLMGLDAS1對于日變化的模擬較差，且前兩者偏差也明顯小于后兩者。③NoahGLDAS2.1在陜北與關中地區土壤溫度模擬能力與CLDAS2.0相差無幾，但在陜南地區CLDAS2.0要好于NoahGLDAS2.1?？傮w來看，CLDAS2.0對陜西省土壤溫度模擬能力最好，在陜西省有著更好的適用性。
2021, 49(4):612-620.
摘要:
利用MODIS遙感產品計算內蒙古地區2000—2019年植被生長季的干旱嚴重指數(DSI)，并結合氣象干旱綜合指數(MCI)、植被狀態指數(VCI)等干旱指數和典型干旱過程，對DSI在內蒙古地區的適用性進行分析。研究表明，DSI與MCI、VCI的平均相關系數為0.509和0.839，分別通過0.05和0.01的顯著性檢驗，具有較好的一致性。與MCI相比，DSI具有更高的空間分辨率，能反映不同植被類型抗旱能力的差異和區域植被改善后抗旱能力的增強。與VCI相比，DSI受高植被覆蓋區歸一化植被指數(NDVI)飽和現象的影響更小，并在干旱緩解期的靈敏性更高。DSI在內蒙古地區的適用性較好，可在干旱監測研究與業務中進行嘗試和使用。
利用MODIS遙感產品計算內蒙古地區2000—2019年植被生長季的干旱嚴重指數(DSI)，并結合氣象干旱綜合指數(MCI)、植被狀態指數(VCI)等干旱指數和典型干旱過程，對DSI在內蒙古地區的適用性進行分析。研究表明，DSI與MCI、VCI的平均相關系數為0.509和0.839，分別通過0.05和0.01的顯著性檢驗，具有較好的一致性。與MCI相比，DSI具有更高的空間分辨率，能反映不同植被類型抗旱能力的差異和區域植被改善后抗旱能力的增強。與VCI相比，DSI受高植被覆蓋區歸一化植被指數(NDVI)飽和現象的影響更小，并在干旱緩解期的靈敏性更高。DSI在內蒙古地區的適用性較好，可在干旱監測研究與業務中進行嘗試和使用。
2021, 49(4):621-628.
摘要:
本文以2020年8月21日在祁連山開展的人工增雨外場試驗為例，分析了祁連山北坡雨滴譜特征和增雨作業前后雨滴譜特征參量和譜型的變化。結果表明：雖然此次降水不均勻，但北坡3個試驗點微物理參量特征值的演變較接近，平均雨滴譜譜寬均較小，譜型基本一致，均為單峰型，峰值出現在0.5 mm左右。Gamma分布對雨滴譜的擬合效果較好，分布曲線能較準確地反映實際雨滴譜的分布形態，但在峰值段(0.5 mm)擬合值有偏差，擬合結果略小于實測譜。ZI之間滿足對數相關，擬合優度R2值都在0.86以上，有較好的擬合關系。作業后雨滴尺度、總數濃度、雨強等均出現增大趨勢，作業后雨滴譜的譜寬逐漸增大，作業后10 min，峰型由單峰轉變為雙峰，作業后30 min、60 min，譜寬持續增大，說明此時云內小雨滴間的碰并過程開始出現，產生了較大尺度的雨滴。
本文以2020年8月21日在祁連山開展的人工增雨外場試驗為例，分析了祁連山北坡雨滴譜特征和增雨作業前后雨滴譜特征參量和譜型的變化。結果表明：雖然此次降水不均勻，但北坡3個試驗點微物理參量特征值的演變較接近，平均雨滴譜譜寬均較小，譜型基本一致，均為單峰型，峰值出現在0.5 mm左右。Gamma分布對雨滴譜的擬合效果較好，分布曲線能較準確地反映實際雨滴譜的分布形態，但在峰值段(0.5 mm)擬合值有偏差，擬合結果略小于實測譜。ZI之間滿足對數相關，擬合優度R2值都在0.86以上，有較好的擬合關系。作業后雨滴尺度、總數濃度、雨強等均出現增大趨勢，作業后雨滴譜的譜寬逐漸增大，作業后10 min，峰型由單峰轉變為雙峰，作業后30 min、60 min，譜寬持續增大，說明此時云內小雨滴間的碰并過程開始出現，產生了較大尺度的雨滴。
2021, 49(4):629-636.
摘要:
利用AERONET太湖站2007—2010年大氣氣溶膠光學特性數據，基于馬氏距離聚類分析對太湖地區氣溶膠進行分類研究。結果表明，氣溶膠光學厚度(AOD)夏季達到最大(1.29)，Angstrom波長指數(AE)在秋季達到最大(1.31)；單散射反照率(SSA)均值在春季和秋季達到最大(0.92)；不對稱因子(ASY)均值在夏季達到最大(066)；氣溶膠粒子譜分布呈現雙峰分布；太湖地區氣溶膠粗模態粒子主要來源于北方的沙塵以及近海海域的海鹽顆粒，細模態粒子主要來自人為污染尤其是汽車尾氣、工業廢氣等的排放；吸收性氣溶膠光學厚度(AAOD)夏季出現最大值0.11，AE夏季出現最小值1.0，說明該地區氣溶膠粒子包含了典型的黑碳氣溶膠。太湖地區混合類氣溶膠占比最多(54.08%),其次是城市工業類氣溶膠(18.95%)；不同類型氣溶膠占比的季節性差異較明顯，秋季混合類型氣溶膠占比最大(65.30%)，城市工業類型在夏季占比最高(32.07%)，春季受到遠距離輸送的影響，沙塵類占比最高(21.01%)。
利用AERONET太湖站2007—2010年大氣氣溶膠光學特性數據，基于馬氏距離聚類分析對太湖地區氣溶膠進行分類研究。結果表明，氣溶膠光學厚度(AOD)夏季達到最大(1.29)，Angstrom波長指數(AE)在秋季達到最大(1.31)；單散射反照率(SSA)均值在春季和秋季達到最大(0.92)；不對稱因子(ASY)均值在夏季達到最大(066)；氣溶膠粒子譜分布呈現雙峰分布；太湖地區氣溶膠粗模態粒子主要來源于北方的沙塵以及近海海域的海鹽顆粒，細模態粒子主要來自人為污染尤其是汽車尾氣、工業廢氣等的排放；吸收性氣溶膠光學厚度(AAOD)夏季出現最大值0.11，AE夏季出現最小值1.0，說明該地區氣溶膠粒子包含了典型的黑碳氣溶膠。太湖地區混合類氣溶膠占比最多(54.08%),其次是城市工業類氣溶膠(18.95%)；不同類型氣溶膠占比的季節性差異較明顯，秋季混合類型氣溶膠占比最大(65.30%)，城市工業類型在夏季占比最高(32.07%)，春季受到遠距離輸送的影響，沙塵類占比最高(21.01%)。
2021, 49(4):637-646.
摘要:
基于南京地區2014—2016年逐日電力負荷資料，采用諧波分析、功率譜等方法分析該地區電力負荷的變化規律及其與自然周的關系，并對極端電力負荷日中離差曲線型與氣溫、濕度等氣象要素及環流形勢的關系進行分析。結果表明：南京地區電力負荷的季節變化呈雙峰型；在季節內(月際)尺度上，存在30 d周期；在月內尺度上，存在7 d周期且與自然周同步。夏季極端負荷日離差曲線主要存在3種類型：典型雙峰型（Ⅰ）、單峰型(Ⅱ)、非典型雙峰型(Ⅲ)。Ⅰ型和Ⅲ型與氣溫和炎熱指數均呈顯著正相關，而3種類型都與相對濕度呈顯著負相關。Ⅰ型對應環流場上副高持續控制南京地區，冷空氣活動偏弱，氣溫日變化??；Ⅱ型對應冷空氣活動頻繁，副高具有東西擺動特征，南京常出現陣雨或雷陣雨天氣；Ⅲ型對應的副高強度弱于Ⅰ型,冷空氣強度弱于Ⅱ型。采用逐步回歸方法建立極端負荷日的預測模型，3種型的平均相對誤差分別為6.4%、5.6%和5.3%，較好地對極端電力負荷進行了定量預報。
基于南京地區2014—2016年逐日電力負荷資料，采用諧波分析、功率譜等方法分析該地區電力負荷的變化規律及其與自然周的關系，并對極端電力負荷日中離差曲線型與氣溫、濕度等氣象要素及環流形勢的關系進行分析。結果表明：南京地區電力負荷的季節變化呈雙峰型；在季節內(月際)尺度上，存在30 d周期；在月內尺度上，存在7 d周期且與自然周同步。夏季極端負荷日離差曲線主要存在3種類型：典型雙峰型（Ⅰ）、單峰型(Ⅱ)、非典型雙峰型(Ⅲ)。Ⅰ型和Ⅲ型與氣溫和炎熱指數均呈顯著正相關，而3種類型都與相對濕度呈顯著負相關。Ⅰ型對應環流場上副高持續控制南京地區，冷空氣活動偏弱，氣溫日變化??；Ⅱ型對應冷空氣活動頻繁，副高具有東西擺動特征，南京常出現陣雨或雷陣雨天氣；Ⅲ型對應的副高強度弱于Ⅰ型,冷空氣強度弱于Ⅱ型。采用逐步回歸方法建立極端負荷日的預測模型，3種型的平均相對誤差分別為6.4%、5.6%和5.3%，較好地對極端電力負荷進行了定量預報。
2021, 49(4):647-653.
摘要:
基于遼寧省1981—2010年雷暴日數據、2012—2019年閃電定位數據和2015年公里網格GDP及人口數據，采用AHP法、風險矩陣法和 ArcGIS 空間分析方法，分析了遼寧省閃電活動時空特征，得出10 km×10 km網格區域雷電易發等級及應對等級。結果表明：遼寧省2012—2019年閃電活動日數總體呈下降趨勢。閃電活動主要發生在6—9月，總閃和負閃最大值出現在8月，正閃活動最大值出現在6月；遼寧地區年平均雷暴日數的空間分布趨勢呈現北部比南部多，東西部比中部多，從地形地貌上看，遼寧地區雷暴日數空間分布符合山地大于平原，平原大于沿海地區的分布規律。遼寧地區雷電易發區域呈自中部丘陵和平原地區向東西部山區逐漸遞減的分布趨勢，雷電易發區域與經濟發達區大體重疊，需引起重視。
基于遼寧省1981—2010年雷暴日數據、2012—2019年閃電定位數據和2015年公里網格GDP及人口數據，采用AHP法、風險矩陣法和 ArcGIS 空間分析方法，分析了遼寧省閃電活動時空特征，得出10 km×10 km網格區域雷電易發等級及應對等級。結果表明：遼寧省2012—2019年閃電活動日數總體呈下降趨勢。閃電活動主要發生在6—9月，總閃和負閃最大值出現在8月，正閃活動最大值出現在6月；遼寧地區年平均雷暴日數的空間分布趨勢呈現北部比南部多，東西部比中部多，從地形地貌上看，遼寧地區雷暴日數空間分布符合山地大于平原，平原大于沿海地區的分布規律。遼寧地區雷電易發區域呈自中部丘陵和平原地區向東西部山區逐漸遞減的分布趨勢，雷電易發區域與經濟發達區大體重疊，需引起重視。
2021, 49(4):654-661.
摘要:
基于2007—2018年浙江省ADTD閃電監測資料，分析該區域地閃時空分布特征，進而選用地閃密度和強度作為致災要素，進行致災危險性評估。結果表明：落雷日數和正地閃比例的年際變化均呈增長趨勢，全年地閃集中發生于6—9月的12:00—20:00。春季正地閃比例高，地閃多發于傍晚和夜間；夏季日地閃落雷面積廣、密度極值高，午后雷暴占主導地位。地閃密度相對高值區隨季節演變而自西向東移動，年平均地閃密度總體呈浙中多南北少的特征。雷電流幅值主要分布于15～45 kA，地閃強度平均值在舟山最高（44.49 kA），臺州最低（32.69 kA），地閃密度和強度的空間分布特征各異。致災危險性極高等級在浙東沿海一帶和杭州—紹興交界呈片狀分布，另在溫州西北部、浙中和浙西地區呈絮狀分布，致災危險性與歷史雷災個數、人員傷亡總數的空間分布總體一致。
基于2007—2018年浙江省ADTD閃電監測資料，分析該區域地閃時空分布特征，進而選用地閃密度和強度作為致災要素，進行致災危險性評估。結果表明：落雷日數和正地閃比例的年際變化均呈增長趨勢，全年地閃集中發生于6—9月的12:00—20:00。春季正地閃比例高，地閃多發于傍晚和夜間；夏季日地閃落雷面積廣、密度極值高，午后雷暴占主導地位。地閃密度相對高值區隨季節演變而自西向東移動，年平均地閃密度總體呈浙中多南北少的特征。雷電流幅值主要分布于15～45 kA，地閃強度平均值在舟山最高（44.49 kA），臺州最低（32.69 kA），地閃密度和強度的空間分布特征各異。致災危險性極高等級在浙東沿海一帶和杭州—紹興交界呈片狀分布，另在溫州西北部、浙中和浙西地區呈絮狀分布，致災危險性與歷史雷災個數、人員傷亡總數的空間分布總體一致。
2021, 49(4):662-670.
摘要:
搭建試驗地網研究土壤中金屬導體對接地電阻的影響。通過埋設不同形狀金屬導體，改變金屬導體埋設深度、與試驗地網相對距離，在不同點位測量試驗地網接地電阻值。分析試驗數據發現，埋地金屬導體導致接地電阻測量值偏小，其中環形金屬導體對接地電阻測量值影響最大，一形金屬導體對接地電阻測量值影響最??；金屬導體位于測試電壓極外側相比位于內側時，對接地電阻測量值的影響更大；金屬導體位于測試電壓極內側時，不同測試點位接地電阻測量值差異較大，金屬導體位于測試電壓極外側時，各點位接地電阻測量值差異不大；金屬導體埋設深度對接地電阻測量值影響不明顯。
搭建試驗地網研究土壤中金屬導體對接地電阻的影響。通過埋設不同形狀金屬導體，改變金屬導體埋設深度、與試驗地網相對距離，在不同點位測量試驗地網接地電阻值。分析試驗數據發現，埋地金屬導體導致接地電阻測量值偏小，其中環形金屬導體對接地電阻測量值影響最大，一形金屬導體對接地電阻測量值影響最??；金屬導體位于測試電壓極外側相比位于內側時，對接地電阻測量值的影響更大；金屬導體位于測試電壓極內側時，不同測試點位接地電阻測量值差異較大，金屬導體位于測試電壓極外側時，各點位接地電阻測量值差異不大；金屬導體埋設深度對接地電阻測量值影響不明顯。
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