2022年第50卷第2期文章目次

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  • 1  封面與目錄
    2022, 50(2).
    [摘要](166) [HTML](0) [PDF 8.61 M](538)
    摘要:
    2  ASC200型地基雙波段全天空云量自動觀測儀云量比對分析
    溫強,陶法,劉達新,胡樹貞,王依人
    2022, 50(2):161-170. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210009
    [摘要](358) [HTML](0) [PDF 32.53 M](1051)
    摘要:
    采用ASC200型地基雙波段全天空云量自動觀測儀2019年2—5月在中國氣象局長沙國家綜合氣象觀測試驗基地和上海寶山國家基本氣象站的連續觀測數據,分別與人工觀測云量及器測云量參考標準進行比對,從綜合云量、可見光云量及紅外云量3方面初步探究其云量觀測能力。比對結果顯示:該設備長沙站和寶山站綜合云量樣本與人工云量參考標準差值在±20%以內的樣本分別占總量的92.2%和79.4%,長沙站綜合云量樣本與器測云量參考標準差值在±20%以內的占樣本總量的90.5%,差值在±10%以內的占樣本總量的86%。結論如下:①ASC200綜合云量樣本與人工及器測云量參考標準一致性良好;②驗證了可見光云量觀測系統在霧霾等天氣條件下觀測能力較弱,紅外云量觀測系統對卷云的觀測能力較弱;③在能見度良好的觀測條件下,雙波段云量觀測系統的云量觀測能力優于單一波段云量觀測系統。
    3  基于地心坐標系的衛星導航測風平滑算法
    李宛桐,姜明,史靜,楊榮康,黃威
    2022, 50(2):171-178. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210136
    [摘要](209) [HTML](0) [PDF 4.98 M](800)
    摘要:
    本文從高空風探測原理出發,提出可業務化運行的衛星導航探空系統高空風平滑計算方法。該算法首先根據北斗GPS(Global Positioning System)雙模式探空儀提供的大地坐標秒間隔數據,基于地心坐標系計算原始高空風;然后,采用矢量滑動平均法對原始數據進行平滑處理。通過與同球施放的芬蘭RS92探空系統做比對分析得出,滑動平均窗口在0~32 km高度范圍內設置為34 s、在32 km高度以上設置為60 s條件下,衛星導航探空系統與RS92探空系統高空風測量結果吻合較好。該算法計算結果同基于站心坐標系計算的30 s滑動平均風基本相同,但其風速分量誤差范圍在32 km高度以下略優、在32 km高度以上減小明顯,升空全程誤差范圍更為穩定。
    4  湖北ADTD閃電定位系統監測數據質量分析
    張科杰,謝超,鄭琦玉
    2022, 50(2):179-188. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210209
    [摘要](388) [HTML](0) [PDF 4.05 M](837)
    摘要:
    為了提高ADTD閃電監測系統監測數據的業務應用質量和效率,使用湖北省2006—2019年該系統閃電監測數據,采用網格法、雷擊案例驗證法和定性分析法,對多個高層建筑附近地閃分布規律和全省時空分布規律進行了統計分析,并通過雷災事故對定位精度進行了驗證。結果顯示:①選取的湖北地區4個高層建筑周邊地閃回擊次數高值區與高層建筑實際位置均有偏差,偏差距離在190~1548 m之間,偏差方位角無固定規律;②4個高層建筑參考點和雷災事故實際雷擊點與閃電監測系統對應的定位偏差數據顯示,該系統在平原地區定位平均誤差為539 m,山區定位平均誤差為1384 m,山區定位誤差明顯大于平原地區;③該系統監測數據的時空分布特征與湖北降水特征以及湖北周邊省市同類監測系統監測數據的一致性較好,雷電流累積概率特征與IEEE推薦的分布規律擬合度較高,說明該系統監測到的主要參數具有一定的準確性。
    5  基于仿真的6.9 GHz通道亮溫改進FY-3D MWRI海面溫度產品
    張淼,孫逢林,竇芳麗,谷松巖
    2022, 50(2):189-193. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210337
    [摘要](253) [HTML](0) [PDF 2.85 M](799)
    摘要:
    海洋表面溫度SST(Sea Surface Temperature)是全球海洋和氣候研究的重要參數之一,衛星被動微波遙感由于能夠實現全天候觀測而被越來越多的應用到SST研究中。中國的風云三號(FY-3)衛星搭載的微波成像儀(MWRI)缺少對SST更加敏感的7 GHz附近垂直極化通道,本研究將FY-3 MWRI與具有6.9 GHz通道的Aqua AMSR-2進行時空匹配,采用神經網絡方法,利用匹配的FY-3 MWRI的通道亮溫模擬仿真AMSR-2的6.9 GHz垂直極化通道亮溫(6.9V),通過引入仿真的6.9V來提高FY-3 MWRI SST的反演精度。結果表明:引入仿真的6.9V可以改進FY-3 MWRI SST反演精度,對35°~90°S之間海域的SST改進更加顯著,主要由于6.9V對低SST的探測靈敏度更高且在低SST反演時受風速的影響較小導致的。如果FY3后續衛星可以搭載6.9 GHz通道,將可進一步提升低SST特別是兩極SST的反演精度。
    6  通用氣象數據格式轉換工具METPAD設計與實現
    趙春燕,王彬,孫婧,肖華東
    2022, 50(2):194-201. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210224
    [摘要](356) [HTML](0) [PDF 5.30 M](899)
    摘要:
    氣象數據是現代天氣預報和氣候預測業務的重要基礎支撐,種類眾多格式復雜,針對氣象數據應用研究中缺乏便捷通用的格式轉換處理工具的問題,設計開發了一種通用氣象數據格式轉換工具,采用Python開發算法工廠并調用第三方氣象數據處理庫集成實現氣象數據的解讀分析和格式轉換,支持多種主要氣象數據的處理,面向應用場景,提供命令行和可視化應用終端。該工具已在北京高性能計算機應用中心網站發布,并在數值預報模式中試支撐環境中部署應用。
    7  黃海對流云街數值模擬與敏感性試驗
    楊依麗雪,袁慧玲,陳勇
    2022, 50(2):202-213. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210111
    [摘要](188) [HTML](0) [PDF 25.30 M](989)
    摘要:
    2015年11月25日黃海上空冷空氣爆發,中國北部發生暴雪,西北東南向云街在黃海上空大面積密集分布。為研究垂直熱輸運的網格大小依賴性是否會對黃海對流云街數值模擬產生影響,本文利用WRF模式,分別采用考慮網格大小依賴性的邊界層(PBL)參數化方案和基于非局部K理論閉合的YSU PBL方案對該個例進行數值模擬。結果表明兩方案均能較好地再現云街出現區域和盛行風向。由于考慮網格大小依賴性的PBL方案模擬水平滾渦對流和次級環流的能力更強,所模擬的水平垂直速度強度更大,云水混合比更高,促進更多的云得以發展;同時其穩定性參數 ζ 更小,模擬的水平滾渦對流強度更大。
    8  臺風“摩羯”和“利奇馬”經渤海強度變化特征分析
    朱男男,左濤,蘇杭
    2022, 50(2):214-223. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210197
    [摘要](326) [HTML](0) [PDF 9.95 M](847)
    摘要:
    利用FY-4水汽云圖、NCEP/FNL資料、自動站資料和ERA-Interim海溫資料,分析入海增強臺風“摩羯”(1814)和入海減弱臺風“利奇馬”(1909)經過渤海強度變化特征。結論如下:臺風“摩羯”中心入海增強過程伴隨著中高層冷空氣侵入,冷空氣深入“摩羯”云系中心,臺風強度減弱并逐漸消亡。臺風“利奇馬”入海前冷空氣已經侵入臺風中心,臺風入海后強度減弱,暖心結構變得不對稱,低層有清晰的斜壓特征?!澳︳伞比牒G安澈I峡諡閺娸椛^,“利奇馬”入海前渤海上空為弱輻合場,北上前進方向出現高空輻散有利于臺風加強。臺風登陸前垂直風切變與臺風強度反位相分布,北上后臺風垂直風切變與臺風強度同位相分布?!澳︳伞比牒:笏ǖ莱霈F斷裂,其入海增強更多依賴于熱力條件和動力條件?!袄骜R”水汽通量和水汽通量散度源于自身環流的貢獻。臺風“摩羯”入海后潛熱加熱率激增,“利奇馬”低層維持弱潛熱加熱直至臺風消亡。
    9  四川省降雨災情時空分布及其與雨量相關特征分析
    高潔,王明田,郭善云,汪麗,葉幫蘋
    2022, 50(2):224-233. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210290
    [摘要](515) [HTML](0) [PDF 18.40 M](1192)
    摘要:
    利用四川省2002—2020年降雨災情數據和156個國家氣象觀測站及5727個區域氣象觀測站逐日、逐小時降雨資料,分析四川省降雨災情時空分布及其與雨量特征的聯系。結果表明:四川省近年來降雨災情數量增長明顯,盆地西部、南部災情數量最多,密度最大,涼山州和盆地東北部死亡人數最多。災害主要發生在6—9月,災情分布有從盆地東北部、南部向西部發展,最后到東北部的趨勢。盆地在有大暴雨出現時災害發生可能性最大,致災頻率50%以上,暴雨致災頻率20%~40%;攀西地區暴雨出現時致災頻率20%~30%;川西高原暴雨天氣過程較少,大雨出現時致災頻率最大,為10%~30%。最大小時雨量盆地區在10 mm以下的災害主要發生在盆南和盆東北,盆西在各個雨量等級范圍內占比都較大,攀西地區災害主要集中在10~40 mm,川西高原為20 mm以下。最大日降雨量小于50 mm的災害主要分布在盆南,超過300 mm的主要發生在盆西北,50~100 mm以盆南和盆西南為主,攀西地區50~100 mm占比最大,川西高原為25~50 mm。
    10  “16·7”石家莊特大暴雨多源觀測信息特征分析
    李國翠,鈐偉妙,李禧亮
    2022, 50(2):234-242. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210345
    [摘要](356) [HTML](0) [PDF 2.65 M](787)
    摘要:
    利用風廓線雷達、地基GPS水汽、微波輻射計、多普勒天氣雷達、衛星云圖、閃電定位儀、地面加密自動站等多源觀測資料,對“16·7”石家莊特大暴雨的演變特征進行分析,結果表明:①GPS水汽總量和微波輻射計水汽總量的高值階段對應強降水階段,水汽總量與降水強度成正相關。降水開始前水汽總量明顯上升,突升到高值時間比降水開始時間提前5 h,水汽總量突增對降水開始時間有提示作用。②低層偏東風的厚度和強度與強降水呈正相關,低層風向轉西北風預示強降水結束。低空急流出現時間比降水開始時間提前5 h,低空急流消散時間比降水結束時間偏早3 h,超過20 m·s-1的東風急流對強降水有一定指示作用。強降雨對應低空急流最低高度的下降和低層最大風速的增加,也就是對應低空急流指數和0~3 km垂直風切變的峰值區。③此過程以穩定性降水為主,僅在19日伴有弱閃電和雷暴出現。雷達回波和衛星云圖表現為大范圍層狀云和積狀云混合降水回波,回波質心低,列車效應明顯,屬于熱帶降水類型。云頂亮溫最低值-55 ℃,雷達反射率因子、垂直累積液態水含量和回波頂高最大值分別為55 dBz、15 kg·m-2和11 km,與降水量有明顯相關;低層徑向速度場對應明顯的速度大值區或速度模糊。
    11  2020年江蘇泰州一次持續性霧-霾過程特征和成因分析
    朱麗,張慶池,王琴,劉俊
    2022, 50(2):243-253. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210103
    [摘要](227) [HTML](0) [PDF 6.92 M](712)
    摘要:
    2020年1月12—15日江蘇泰州發生了一次較強的霧-霾過程,利用常規氣象觀測資料、NCEP再分析資料(1°×1°)及空氣質量資料等,對此次過程的演變特征、成因、氣團后向軌跡特征進行了分析,結果表明:此次過程具有日變化特征,霾期間對應的PM2.5和PM10濃度、空氣質量指數相較于霧略高,這與大霧造成的濕沉降有關。此次東路冷空氣對泰州影響較弱,前期易造成污染物在本地聚集。夜間至清晨相對濕度90%以上,風小,弱的垂直交換為霧的形成提供了較好的熱、動力條件。白天相對濕度減小至80%,風速增至2 m·s-1,此時大氣污染物濃度較高,霧轉換為霾。13日900 hPa以上暖平流增強,邊界層內逆溫和90%以上相對濕度的存在,使得霧和霾均加強至最強。此外,分析氣團的后向軌跡特征發現,霾天氣期間500 m以下氣團穩定少動。14日500 m以上清潔氣團向低空補充,利于污染物的擴散,霾減輕。15日傍晚,風力增強并伴有降水出現,霧-霾過程結束。
    12  飛機試飛的自然結冰潛勢預測及檢驗評估
    倪洪波,李佰平,閆文輝,李靜,張瑩,張華,倪萍
    2022, 50(2):254-266. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210248
    [摘要](399) [HTML](0) [PDF 22.05 M](1021)
    摘要:
    自然結冰試飛是運輸類飛機合格審定必須實施的高難度、高風險試飛科目,需要在環境溫度、云中液態水含量(LWC)和云滴中值體積直徑(MVD)滿足條件,含有大量過冷水的環境中完成規定的飛行動作。利用2020年3月16日、26日及27日閻良機場國產某大型運輸機自然結冰試飛的地面、高空、衛星、雷達和機載探測等多源觀測資料,對3次自然結冰試飛氣象條件進行了對比分析,并驗證了李佰平等改進的自然結冰潛勢算法有效性。結果表明:改進的自然結冰潛勢算法對于結冰區域的預報較為準確,但在結冰強度預報上需進一步優化。西風系統因水汽條件不足,結冰氣象條件較南支系統要差。高空冷空氣未到達試飛區域前,云中環境溫度偏高,結冰強度較弱;冷暖空氣交匯的區域,LWC較高,MVD較為合適,結冰較強。研究結果對未來在閻良機場開展運輸類飛機自然結冰試飛的窗口期和空域選擇、協同指揮保障均具有參考意義。
    13  WT模型在山區高速公路風預報訂正中的應用
    曲曉黎,張杏敏,尤琦,張中杰,吳丹
    2022, 50(2):267-272. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210317
    [摘要](295) [HTML](0) [PDF 20.42 M](977)
    摘要:
    利用2001—2020年河北省142個國家氣象站逐日最大風速資料分析了近20年河北風速變化背景。擇選2021年2—5月張家口、崇禮區域日極大風速13.9 m/s以上、日10 min平均風速最大值8 m/s以上的30個代表日,運用張承高速公路沿線崇禮國家氣象站、南窩鋪及場地2套區域氣象站、高家營及西灣子2套交通氣象站的逐分鐘風向風速觀測資料,ECMWF數值模式輸出的地面10 m風預報資料,以及3″分辨率的SRTM3地形資料,應用Meteodyn WT模型對張承高速公路沿線2個解域區域內的風預報結果進行了訂正和檢驗。結果表明:WT模型輸出風速與實際觀測風速相關系數可達0.6225并通過0.001顯著性檢驗,各代表站模擬的結果與實況的誤差80%以上在±2 m/s之間,地形開闊處誤差明顯減??;風向也表現出很高的一致性。說明應用WT模型對山區高速公路沿線風數值預報進行訂正是可行的,各地可結合本地地形數據以及相對穩定可靠的風的數值預報產品作為WT模型的驅動數據源,開展本地山區高速公路沿線風的訂正應用。
    14  1990—2019年新疆不同等級風災變化特征
    王秀琴,王昀,王旭
    2022, 50(2):273-281. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210176
    [摘要](325) [HTML](0) [PDF 5.72 M](833)
    摘要:
    風災對新疆農牧業生產造成極大危害。本研究以風災造成的倒塌房屋數、倒塌棚圈數、死亡人數、農作物受災面積、損壞大棚數、牲畜死亡數作為6大災情要素,運用比值權重和無量綱化線性求和方法構建表達風災事件強弱的災損指數,并采用百分位數法將風災事件的強度劃分為一般(1級)、較重(2級)、嚴重(3級)、特重(4級)4個等級。根據災損指數和災害等級,研究新疆風災的時空變化特征。結果表明:新疆風災集中于4—5月,南疆多于北疆,吐魯番盆地和塔里木盆地北部是風災的多發區和重發區;近30年風災年出現次數呈顯著的線性增加趨勢,年災損指數沒有表現出線性增加或減少的變化趨勢,其中1~4級風災的年際變化具有明顯的差異性;引發1~4級風災的極大風速閾值分別為12.9、13.7、14.1、15.0 m·s-1;超過12.9 m·s-1極大風速出現日數逐年增多,加之農牧業生產快速發展,導致風災年出現次數不斷增加。
    15  基于DBnet和眾籌策略的氣象紙質表格快速數字化方法及系統
    韓瑞,李強,顧春利,沈晨笛,石明遠
    2022, 50(2):282-289. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210335
    [摘要](207) [HTML](0) [PDF 4.43 M](773)
    摘要:
    氣象紙質表格歷史資料有很高的科學研究價值和很重要的歷史保留意義。數字檔案通過數字化的方式將紙質原始資料進行收集、保存和提供各類數字信息資源。本文提出了一種“紙質表格掃描成像”+“圖像碎片化處理”+“眾籌識別”的快速數字化方法及系統,利用氣象大數據資源,應用DBnet模型、DSCC算法等技術對紙質氣象表格掃描圖像進行圖像碎片處理;通過用戶的登錄行為實現“眾籌錄入”,完成氣象紙質表格資料的數字化檔案工作。經驗證,快速數字化系統的一錄正確率約為99.7%,高于傳統數字化人工鍵入的一錄正確率(95.6%);錄入時效比傳統數字化提高了22.2%。該系統保證了數據正確性、提高了工作效率,實現了氣象紙質表格資料快速形成數字檔案的目標,也為數字檔案工作提供了新的思路;在新冠疫情導致傳統數字化人工聚集工作模式面臨較大風險的背景下,具有一定的現實意義。
    16  氣象基礎設施云平臺關鍵設計與實現
    韓同欣,何文春,吳鵬,李江濤
    2022, 50(2):290-296. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210195
    [摘要](336) [HTML](0) [PDF 3.73 M](771)
    摘要:
    為適配氣象業務科研應用對算力、存儲資源的需求特點,采用分布式計算、分布式存儲、虛擬化技術搭建氣象基礎設施云平臺,并根據不同的業務類別、網絡區域、資源服務對象針對性地設計云平臺資源分區,以及每個分區需具備的云資源及功能。設計的云平臺涵蓋IaaS層、PaaS層功能,通過軟件定義方式池化硬件資源,形成具備云計算、大數據支撐特征的資源池,為眾多氣象應用端部署、氣象大數據業務提供虛擬主機、物理算力、數據存儲資源。實際運行效果表明設計的氣象基礎設施云平臺能夠適應數據處理規模與時效性要求不斷提升的業務發展需求。
    17  “天擎”預報服務客戶端開發及接口應用技巧
    董良淼,李宇中,覃月鳳,李瑩,藍盈
    2022, 50(2):297-302. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210380
    [摘要](544) [HTML](0) [PDF 1.17 M](845)
    摘要:
    本文結合省級氣象大數據云平臺“天擎”業務試運行以來系統運維、業務遷移融入和應用研發經驗,以氣象預報服務人員的技術視角,給出在客戶端開發及系統融入過程中的服務接口應用技巧,包括:采用函數式編程簡化服務接口調用實現;引入“重試”機制確保接口調用成功率;運用JSON返回數據方式提高云平臺氣象要素信息提取和處理效率;掌握規避系統訪問限額技巧以提升應用研發體驗。結果表明:開源“天擎”云服務算法和系列軟件包能夠加深應用人員對系統運行機制及其服務理念的理解,促進氣象大數據云平臺高效安全使用,推動氣象業務系統深度融入融合。

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