2022年第50卷第6期文章目次

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  • 1  封面和目錄
    2022, 50(6).
    [摘要](212) [HTML](0) [PDF 8.62 M](642)
    摘要:
    2  風云四號A星閃電成像儀程序自動上注系統設計與實現
    康寧,劉向科,曹冬杰,高慧婷,惠雯
    2022, 50(6):751-758. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210503
    [摘要](431) [HTML](0) [PDF 2.83 M](750)
    摘要:
    風云四號A星閃電成像儀是中國首個采用在軌接收大量遙控指令,進而實現程序上注的高軌氣象衛星。FY-4-(01)批地面應用系統在建設中通過設計程序上注策略和部署程序自動上注系統,實現了任務時間表生成、指令發送、上注結果辨識、錯誤指令重發等全自動化功能。仿真結果表明該系統能滿足衛星在穩定性和時效性上的需求,并有效縮短了上注時間。程序自動上注系統的研發與應用對未來風云系列衛星多星統一指揮測控任務的開展具有重要的意義。
    3  天線罩疏水層老化對微波輻射計觀測的影響分析
    茆佳佳,焦志敏,張雪芬,王志誠,王志成,馬強,周鐵樁
    2022, 50(6):759-765. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210507
    [摘要](346) [HTML](0) [PDF 1.66 M](810)
    摘要:
    地基微波輻射計因天線罩疏水層老化,在雨天探測時天線罩上易形成積水從而造成探測性能的不穩定,是影響其在科研業務中廣泛應用的關鍵問題之一。本研究利用2017—2018年北京地區6臺微波輻射計降雨期間的觀測數據,分析天線罩疏水層老化對其觀測亮溫的影響,結果顯示隨著天線罩使用時間的增長,尤其是使用3個月以后,降水時亮溫增大的幅度明顯變大,降水結束后亮溫增大的持續時間也有增長趨勢。同時,在北京南郊站開展的微波輻射計天線罩淋雨試驗結果表明,天線罩使用40 d以后,隨著天線罩污染老化,淋雨時觀測亮溫增大的幅度呈跳躍式增長,且淋雨結束后亮溫仍然偏高,最長時間達2 h以上。因此,為提高微波輻射計觀測數據的可用性,建議在實際使用過程中每季度更換一次天線罩,對于京津冀等重污染地區可根據實際情況適當提高更換頻次。
    4  WebGIS技術在氣象網格產品精細化服務中的應用
    陳京華,楊和平,陳楠,陳瑞,姜筱瑋,楊笛
    2022, 50(6):766-775. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210530
    [摘要](389) [HTML](0) [PDF 4.09 M](932)
    摘要:
    數值模式已經成為天氣預報業務發展的主要方向,數值模式計算產生各種氣象網格產品。氣象網格產品具有數據量大、更新頻次快、專業性強等特點,需要借助專業工具軟件進行處理,不能很好滿足企業和社會用戶使用的需求,應用范圍受到極大的限制。面對氣象網格產品專業化與氣象數據應用需求簡單化之間的矛盾,文章提出針對氣象網格產品,尤其是實況網格產品和預報網格產品,采用互聯網服務手段,通過對網格數據離散化處理的方法,空間化管理的方式,將WebGIS技術應用到氣象網格產品服務中。用戶在客戶端只需要進行簡單文字檢索或者GIS圖形檢索,系統便可以實現對氣象網格產品中的有效數據進行精細化抽取,最終實現服務精細。文中提出的數據處理方法,對不同行業間氣象網格產品的應用起到指導作用。
    5  高頻精細化氣象格點數據實時處理系統設計與實現
    李永生,李高潔,陳逸智,張光宇
    2022, 50(6):776-782. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220018
    [摘要](318) [HTML](0) [PDF 1.66 M](819)
    摘要:
    以高頻海量氣象格點數據為研究對象,針對傳統實時處理系統數據處理效率不高的問題,設計并實現了高頻精細化氣象格點數據實時處理系統的總體架構和業務流程,在分析海量高頻次氣象格點數據特點的基礎上,設計和實現了符合氣象業務需求的分布式存儲模型;利用多通道動態感知技術實現了動態多通道的文件處理和文件到達的快速感知觸發;利用實時數據快速處理技術實現基于精準位置尋址的快速數據塊定位算法,進而實現數據塊的精準定位;利用數據按需實時截取技術實現了在空間范圍內按需進行裁剪的截取算法,進而實現數據按需抽??;實際業務應用表明,系統有效地提升了半結構氣象數值預報產品數據的實時處理效率。
    6  GRAPES-TYM模式對我國東部近海海霧預報性能評估
    黃彬,高榮珍,時曉曚
    2022, 50(6):783-792. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210525
    [摘要](418) [HTML](0) [PDF 2.46 M](763)
    摘要:
    基于2020年上半年我國東部近海站點觀測資料和葵花8衛星反演海霧產品對我國自主研發的GRAPES-TYM模式進行了海霧預報性能評估。點、面檢驗結果表明:模式48 h和72 h TS分別為0.40和0.36,黃海海霧預報性能最優,34°~37°N海域內大部分站點TS高于0.50。黃海海霧落區預報檢驗顯示均壓場形勢下預報最準確,平均臨界成功指數為0.35;氣旋后部海霧多空報。2 m相對濕度預報偏差具有局地性特征,相對濕度低估的站海霧預報擊中率、TS相對低,反之亦然。另外,模式對成霧相關氣象要素預報誤差相對小且對成霧有利時海霧預報基本正確;模式預報風向較實際風向偏東南,易出現冷偏差和濕偏差,虛假的有利溫濕條件導致海霧空報。
    7  CMA-GFS全球模式海洋邊界層高度的主要偏差特征
    龍海川,陳起英,朱克云,龔璽
    2022, 50(6):793-801. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220075
    [摘要](518) [HTML](0) [PDF 9.66 M](887)
    摘要:
    海洋邊界層高度是表征海洋上空大氣的水汽、熱量、物質等垂直分布的重要特征量,同時在氣候、污染、模式預報上有關鍵作用。然而,利用海洋邊界層高度觀測對數值天氣預報模式進行診斷的研究很少。因此,本文利用2019—2020年GPS掩星資料計算出的海洋邊界層高度的分布特征,對CMAGFS全球模式的預報性能進行分析,同時借助ERA5再分析資料對CMA-GFS模式的偏差進行討論。主要結論如下:①CMA-GFS全球模式在西太平洋、南太平洋、南大西洋絕大部分海域預報的邊界層高度比較合理;②模式在熱帶輻合帶海域和南太平洋輻合帶存在高估預報,初步分析與模式對熱帶深對流的抬升凝結高度的預報偏高有關。③模式和ERA5在南半球層積云所在區域均存在邊界層高度預報偏低,初步分析可能是模式對南半球層積云頂輻射冷卻驅動的湍流擴散偏小造成。④模式在有云的大氣下主要呈現為預報偏高,中心值在200 m左右,而在晴空區域模式預報較為合理,偏差值范圍較小,ERA5也存在類似的特點。
    8  山東區域性高溫的變化特征及其對增暖的響應
    鄒瑾,李君,高理,孔祥寧
    2022, 50(6):802-811. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220012
    [摘要](366) [HTML](0) [PDF 8.88 M](945)
    摘要:
    基于區域性高溫天氣過程等級劃分標準,利用逐日最高氣溫資料,客觀識別山東省區域性高溫事件,并分析其時空分布和變化特征及其對氣候增暖的響應。結果表明:1961—2020年山東省共發生了區域性高溫154次,平均每年約2.6次,主要出現在6—7月;西部地區多,山區和沿海地區少;年際和年代際變化明顯,發生了減少到增多的趨勢變化,20世紀60年代至80年代顯著減少,90年代中期之后開始增多,21世紀明顯增多,持續時間、影響范圍和過程強度明顯增加增強。區域性高溫對氣候增暖響應顯著,隨著增暖加劇,年最晚出現時間明顯推遲,頻次也更多,持續時間更長,影響范圍更大,強度更強,且更長更強的區域性高溫事件也更容易發生。
    9  浙江天目山區臺風暴雨特征和成因分析
    黃哲,韓路杰,金茹,黃春濤
    2022, 50(6):812-821. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210387
    [摘要](484) [HTML](0) [PDF 8.15 M](903)
    摘要:
    通過區域自動氣象站資料和ERA5資料從臺風分型、雨量分布、影響系統、地形特征等方面分析天目山區臺風暴雨特征和形成機理,結果表明:①天目山區臺風雨量分布呈東北、西北多,中部、南部少的特征,東天目山為主要的降水中心,浙西天池為次中心;②高空槽呈西北—東南走向時,槽后冷空氣氣旋式地從臺風的西北側向南側入侵,呈半包圍狀環繞臺風中心,使得臺風再次出現了明顯的相對暖中心,有利于氣旋性渦度的激發,增強雨勢;③日平均降溫幅度2 ℃左右的弱冷空氣侵入到低空,沿著近地面嵌入到暖濕空氣的底部,與地形條件一起對暖濕氣團起到了有力的抬升作用,最有利于天目山區觸發對流性天氣;④天目山區臺風降水增幅作用主要表現為迎風坡效應、狹管效應以及氣流遇山時發生的繞流、反彈現象在山前形成輻合線和輻合中心;登陸北上臺風容易在天目山區北側造成降水中心,而登陸西行臺風降水中心在天目山區東側。
    10  冬奧張家口賽區降雪天氣分型及其預報概念模型研究
    馬洪波,陳長勝,馬梁臣,楊玥,李江波
    2022, 50(6):822-829. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210518
    [摘要](284) [HTML](0) [PDF 11.81 M](882)
    摘要:
    利用冬奧張家口賽區云頂和古楊樹兩個賽場的地面加密站網觀測資料和高空探測資料、ERA5的0.25°×0.25°高分辨率再分析資料,從降雪時空分布特征、高低空環流形勢配置等對2019年和2020年冬季(11月至次年2月)張家口賽區的降雪過程進行天氣學統計分析。結果表明:降雪天氣的環流背景主要歸納為3個類型,分別是低渦氣旋型、冷鋒型和西北氣流型。不同天氣模型下降雪量時空分布具有典型特點,低渦氣旋型過程平均降雪量最大,降雪持續時間長,云頂賽場比古楊樹賽場降雪量多16.9%;冷鋒型過程平均降雪量次之,云頂賽場比古楊樹賽場降雪量多44.4%;西北氣流型過程平均降雪量最少,持續時間短,但是兩個賽場差異最大,云頂賽場比古楊樹賽場降雪量多140%。
    11  一次強降水超級單體風暴雙偏振參量特征分析
    黃秀韶,李芳,刁秀廣
    2022, 50(6):830-841. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220040
    [摘要](327) [HTML](0) [PDF 9.96 M](969)
    摘要:
    利用青島雙偏振多普勒天氣雷達資料和探空及自動氣象站觀測資料,對2020年8月3日發生在山東高密的一次強降水超級單體風暴雙偏振特征進行了分析。結果表明:①強的對流有效位能(CAPE)、低層強垂直風切變、高空強輻散及高濕是強降水風暴發展維持的關鍵環境因素。②風暴低層存在差分反射率因子ZDR弧和差分相移率KDP高值區,ZDR弧與入流缺口一側反射率因子梯度高值區相匹配,對應偏小的KDP和相關系數,以少量大粒子為主;KDP高值區為強降雨區,對應小于3 dB的ZDR和大的相關系數,以高濃度、大小適中的液態粒子為主。③有界弱回波區BWER外圍存在ZDR環,對應偏小的KDP,而BWER上方存在深厚寬闊的ZDR柱和KDP柱,KDP柱高于ZDR柱的高度,氣旋性旋轉上升氣流區內中層以下分布有少量大的粒子,而中層之上分布有較高濃度的大粒子。④-20 ℃層高度之下含有豐富的液態粒子,-20 ℃層高度之上含有豐富的霰粒子和冰晶粒子,是高密強降水超級單體風暴典型的微物理垂直結構特征。
    12  基于長短期記憶神經網絡的風速超短期快速滾動預報技術
    方楠,姜舒婕,閆曉敏,阮小建,馬辛宇
    2022, 50(6):842-850. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220064
    [摘要](364) [HTML](0) [PDF 2.35 M](717)
    摘要:
    利用甘肅省某風電場2017—2020年測風數據,基于長短期記憶神經網絡(LSTM)模型,通過評估不同輸入數據和模型時間窗口長度下的預報精度,設計一套適用于風電場的風速超短期快速滾動預報方案。結果表明:通過輸入不同的特征變量,在風速的超短期(未來4 h內)預報中,風速自身變化起主導作用,模型輸入變量中只加入各高度層的風速能得到更好的模擬效果。通過評估LSTM模擬時間窗口長度L對模擬效果的影響,當時間窗口長度L≤24 h時,模擬效果較好,說明超短期風速變化主要和風速自身臨近時刻的變化有關;當L>24 h時,模擬效果快速下降,說明過長的L會削弱模擬能力,降低模擬精度。 通過分析LSTM在未來4 h內的風速模擬能力,發現隨著預報時長的增加,模擬精度逐步下降,但在未來2 h內的風速均方根誤差RMSE均小于2 m·s-1,結果較為理想,且該方法對計算資源要求不高,經濟實用性強,在業務中具有較高的應用潛力。
    13  基于人工神經網絡的沿海風速多步預測研究
    劉志豐,丁鋒
    2022, 50(6):851-858. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210312
    [摘要](335) [HTML](0) [PDF 3.85 M](795)
    摘要:
    基于氣象歷史觀測資料,將長短期記憶網絡LSTM方法和Transformer模型結合提出了混合短期風速多步預測模型BLSTM-TRA。以山東半島南部沿海6個臺站為研究區域,通過氣象臺站觀測數據構建數據集。經與2018年ECMWF模式6 h預報結果對比分析,得出如下結論:構建的BLSTM-TRA多步預測模型可大幅度降低風速誤差,BLSTM-TRA的1 h單步預測結果和ECMWF預報模式結果對比,其RMSE平均降低了58.9%,MAE平均降低了63.2%;風速誤差和大風統計過程分析發現,BLSTM-TRA模型具有一定的抗干擾能力,可以抓住短時大風等敏感信息,對于大風預報結果明顯優于ECWMF模式和傳統LSTM模型。
    14  ZDR柱識別方法在海南地區的應用
    邢峰華,黃彥彬,李光偉,李思騰,車云飛,毛志遠
    2022, 50(6):859-869. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220058
    [摘要](449) [HTML](0) [PDF 35.40 M](1018)
    摘要:
    基于雙偏振天氣雷達的相關研究大部分集中在雷達如何識別粒子相態、精細化探測云系垂直結構方面,專門針對差分反射率因子ZDR柱的識別研究相對較少。通過對海南地區對流云系特征進行分析研究,提出一套基于雙偏振雷達探測數據(2020—2021年)的ZDR柱識別方法,結合多源資料對發生在海南地區的2次對流天氣過程展開分析,驗證ZDR柱識別效果。結果表明:①ZDR柱通常在對流云系前中期較為深厚,最大可達0 ℃層以上3~5 km,在空間分布上ZDR柱與雷達徑向速度的輻合有密切關系,其正負徑向速度對的差值與ZDR柱的強弱變化規律呈正相關,并且深厚的ZDR柱較大概率出現在對流云系運動方向的前緣位置,與對流云團雷達反射率因子較大區域(≥50 dBz)有明顯的對應關系;②ZDR柱最大深度的變化趨勢同雷達回波頂高和垂直累計液態水含量有弱相關性,雷達回波頂高和垂直累計液態水含量的變化通常滯后于ZDR柱深度的變化(約12~15 min)。該方法具備識別海南島地區ZDR柱現象的能力,可以在分析強對流天氣過程、人工影響天氣指揮和短臨災害天氣預警等方面發揮應用效益。
    15  基于層次分析法的朔黃鐵路暴雨災害風險評估
    王潔,張中杰,曲曉黎,張娣,張金滿
    2022, 50(6):870-877. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210393
    [摘要](347) [HTML](0) [PDF 2.43 M](713)
    摘要:
    選取2016—2020年朔黃鐵路沿線40套自動氣象站降水資料,結合周邊國家站區域站近15年資料、行政區縣地理信息、社會經濟信息等,基于ArcGis技術,采用層次分析法等方法,從暴雨災害的致災因子危險性、孕災環境敏感性、承災體易損性3類因子構建了朔黃鐵路暴雨災害風險區劃模型,并繪制了朔黃鐵路暴雨災害綜合風險區劃圖。結果表明:朔黃鐵路沿線暴雨災害風險劃分為高、次高、中、低4個等級,整體呈東部高于西部;4個高風險段與朔黃沿線各工務段收集的暴雨高發信息基本一致,該研究成果對于朔黃鐵路暴雨災害預報預警具有較好的參考作用。
    16  生物質燃燒輸送對青藏高原氣溶膠光學輻射特性的影響研究
    劉穎,朱君
    2022, 50(6):878-884. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210519
    [摘要](246) [HTML](0) [PDF 11.53 M](859)
    摘要:
    利用青藏高原拉薩(Lhasa)和珠峰(QOMS_CAS)站點地基CE-318太陽光度計觀測數據,研究了2012年4月2日至4月5日一次生物質燃燒輸送對青藏高原氣溶膠光學和輻射特性的影響;并結合衛星遙感產品以及后向軌跡模式分析了本次生物質燃燒輸送的可能來源。結果表明:本次氣溶膠污染期間Lhasa和QOMS_CAS站點的主要氣溶膠類型變為生物質燃燒氣溶膠,氣溶膠粒子的消光性增大(氣溶膠光學厚度(AOD)增大,Lhasa和QOMS_CAS站點AOD最大值分別為0.4和0.29),尺度減小(消光波長指數(EAE)>1.5),吸收性增大(吸收波長指數(AAE)>1.3),細模態粒子體積濃度增大,而細模態粒子峰值半徑減小。氣溶膠輻射強迫表明此次輸送過程使得Lhasa和QOMS_CAS站點的氣溶膠對大氣頂和地表的降溫作用增強,對大氣的增溫作用也增強。生物質燃燒輸送的可能來源為南亞的印度東北部,尼泊爾與不丹地區。
    17  基于GIS的福建省茉莉花氣候適宜性區劃與評估
    邵步粉,蔣滔,林凌,林艷,陳家金
    2022, 50(6):885-890. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20210495
    [摘要](376) [HTML](0) [PDF 12.13 M](1004)
    摘要:
    利用福建省67個氣象觀測站1971—2020年氣候資料、地理信息資料、茉莉花生育期調查和查閱文獻資料,構建茉莉花氣候適宜性指標體系,采用層次分析法確定各區劃指標權重,運用隸屬度函數和模糊綜合評價法計算得到各站點的茉莉花氣候適宜性指數,開展基于GIS的全省茉莉花氣候適宜性區劃。結果表明:茉莉花種植氣候最適宜區主要分布在福建中部和南部沿海;適宜種植區主要分布在沿海北部和內陸的低海拔地區;次適宜種植區分布全省各地;不適宜種植區主要分布在沿山脈的高海拔地區。并通過區劃結果與福建省歷年茉莉花種植情況比對驗證,區劃結果與現有種植區較為吻合,可為福建省茉莉花種植規劃提供科學依據。

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