2023年第51卷第5期文章目次
2023, 51(5):613-628.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220394
摘要:
青藏高原積雪監測在地球輻射平衡、全球氣候變化和生態環境等方面有重要作用，對氣候預測、雪災預測等具有重要意義。FY-4（風云4號）衛星數據具有高時空分辨率的優勢，基于FY-4A（風云4號A星）構建積雪監測方法與模型，不僅拓展了靜止衛星應用領域，也豐富了積雪監測應用的手段。FY-4的高時間分辨率為積雪監測的研究提供了分鐘級數據，對積雪與云的變化掌握的更為細致，但用于積雪監測的波段，因分辨率不高容易導致錯判與漏判。本文基于2020年小時級野外地面雪深觀測數據、風云3號D星積雪覆蓋產品（FY-3D_SNC）數據，構建了基于歸一化積雪指數（Normalized Difference Snow Index，NDSI）的FY-4A衛星積雪判識方法，提出了雪深監測模型與等級劃分指標。結果表明：NDSI≥0.20是青藏高原地區FY-4A衛星積雪判識的適用閾值，無論有云或無云條件，其漏判率均低于8.0%。地面站點驗證結果表明，積雪判識準確率達83.33%以上?？臻g范圍內直接剔除云區后，積雪判識經混淆矩陣驗證準確率在82.48%以上。因此，FY-4A衛星在青藏高原地區具有積雪監測的能力。雖然FY-4A衛星對超過10 cm以上雪深不具備區分能力，但可以較好地識別10 cm以下淺雪雪深，相關系數達到0.745，通過了0.001顯著性水平檢驗。據此建立的FY-4A衛星0～10 cm雪深等級指標，總體分級精度達到87.50%。FY-4A衛星雪深反演方法在青藏高原地區對0～10 cm淺雪雪深有較好的估算能力。
青藏高原積雪監測在地球輻射平衡、全球氣候變化和生態環境等方面有重要作用，對氣候預測、雪災預測等具有重要意義。FY-4（風云4號）衛星數據具有高時空分辨率的優勢，基于FY-4A（風云4號A星）構建積雪監測方法與模型，不僅拓展了靜止衛星應用領域，也豐富了積雪監測應用的手段。FY-4的高時間分辨率為積雪監測的研究提供了分鐘級數據，對積雪與云的變化掌握的更為細致，但用于積雪監測的波段，因分辨率不高容易導致錯判與漏判。本文基于2020年小時級野外地面雪深觀測數據、風云3號D星積雪覆蓋產品（FY-3D_SNC）數據，構建了基于歸一化積雪指數（Normalized Difference Snow Index，NDSI）的FY-4A衛星積雪判識方法，提出了雪深監測模型與等級劃分指標。結果表明：NDSI≥0.20是青藏高原地區FY-4A衛星積雪判識的適用閾值，無論有云或無云條件，其漏判率均低于8.0%。地面站點驗證結果表明，積雪判識準確率達83.33%以上?？臻g范圍內直接剔除云區后，積雪判識經混淆矩陣驗證準確率在82.48%以上。因此，FY-4A衛星在青藏高原地區具有積雪監測的能力。雖然FY-4A衛星對超過10 cm以上雪深不具備區分能力，但可以較好地識別10 cm以下淺雪雪深，相關系數達到0.745，通過了0.001顯著性水平檢驗。據此建立的FY-4A衛星0～10 cm雪深等級指標，總體分級精度達到87.50%。FY-4A衛星雪深反演方法在青藏高原地區對0～10 cm淺雪雪深有較好的估算能力。
2023, 51(5):629-638.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220199
摘要:
針對雙權重標準差法對探空溫度質量控制中閾值參數不確定的問題，提出了以正態波形指標偏度和峰度為判定依據的閾值Z參數優化算法。利用2017年福建3部探空溫度資料和ERA5模式再分析溫度數據，對探空溫度增量數據進行不同數據集質控前后對比分析總結出：峰偏值CKS隨閾值Z的分布曲線表明閾值Z偏大則會造成質控不完全，閾值Z偏小則會造成過度質控；以峰偏值CKS所確定的最優閾值Z雙權重標準差法比固定閾值的更符合模式同化系統正態分布要求，為探空溫度數據在模式同化的應用提供了更好的質控方法。在質控前后溫度增量分布特征上，溫度觀測增量總是以某一固定增量值在整個氣壓高度上剔除離群值，其中57.15%的離群點主要分布在0～100 hPa范圍內，42.85%的離群點均勻分布在100～1000 hPa范圍內，其中0～100 hPa范圍內溫度增量絕對值大于10 ℃的異常點是由于溫度傳感器受太陽輻射等因素影響超出了正常探測誤差范圍，這些異常點可以在質控前提前剔除，進一步提升探空溫度數據質量。
針對雙權重標準差法對探空溫度質量控制中閾值參數不確定的問題，提出了以正態波形指標偏度和峰度為判定依據的閾值Z參數優化算法。利用2017年福建3部探空溫度資料和ERA5模式再分析溫度數據，對探空溫度增量數據進行不同數據集質控前后對比分析總結出：峰偏值CKS隨閾值Z的分布曲線表明閾值Z偏大則會造成質控不完全，閾值Z偏小則會造成過度質控；以峰偏值CKS所確定的最優閾值Z雙權重標準差法比固定閾值的更符合模式同化系統正態分布要求，為探空溫度數據在模式同化的應用提供了更好的質控方法。在質控前后溫度增量分布特征上，溫度觀測增量總是以某一固定增量值在整個氣壓高度上剔除離群值，其中57.15%的離群點主要分布在0～100 hPa范圍內，42.85%的離群點均勻分布在100～1000 hPa范圍內，其中0～100 hPa范圍內溫度增量絕對值大于10 ℃的異常點是由于溫度傳感器受太陽輻射等因素影響超出了正常探測誤差范圍，這些異常點可以在質控前提前剔除，進一步提升探空溫度數據質量。
2023, 51(5):639-647.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220267
摘要:
氣象臺站站網布局質量直接影響觀測資料的使用效益。通過水平站間距、垂直層分布、坡度、流域、風險區劃、站點控制范圍以及網格覆蓋率等多個角度對四川省現有地面雨量站站網進行分析，以期為后續增減站點、站網布局優化提供科學依據。分析結果表明：①四川省雨量站平均水平站間距為9.04 km，完全滿足世界氣象組織OSCAR對氣候監測領域的需求，滿足全球數值天氣預報的“突破”需求，但距理想的“目標”還有一定差距；②四川省80%以上的雨量站布設在低海拔和中海拔區域，92.38%的雨量站布設在平坡地、較平坡地、緩坡地和較緩坡地；③四川省較高和高風險區面積占比不足40%，站數占比達50%以上，且站網密度隨著風險區從低到高逐漸增大；④站點控制面積<100 km2的區域主要分布在四川盆地內，川西高原站點控制面積普遍在100 km2以上，個別站點控制面積在1000 km2以上；⑤不同分辨率網格覆蓋率，四川盆地內最高，攀西地區次之，川西高原相對較低。
氣象臺站站網布局質量直接影響觀測資料的使用效益。通過水平站間距、垂直層分布、坡度、流域、風險區劃、站點控制范圍以及網格覆蓋率等多個角度對四川省現有地面雨量站站網進行分析，以期為后續增減站點、站網布局優化提供科學依據。分析結果表明：①四川省雨量站平均水平站間距為9.04 km，完全滿足世界氣象組織OSCAR對氣候監測領域的需求，滿足全球數值天氣預報的“突破”需求，但距理想的“目標”還有一定差距；②四川省80%以上的雨量站布設在低海拔和中海拔區域，92.38%的雨量站布設在平坡地、較平坡地、緩坡地和較緩坡地；③四川省較高和高風險區面積占比不足40%，站數占比達50%以上，且站網密度隨著風險區從低到高逐漸增大；④站點控制面積<100 km2的區域主要分布在四川盆地內，川西高原站點控制面積普遍在100 km2以上，個別站點控制面積在1000 km2以上；⑤不同分辨率網格覆蓋率，四川盆地內最高，攀西地區次之，川西高原相對較低。
2023, 51(5):648-657.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220277
摘要:
受限于地理環境、通信條件及人員保障能力，青藏高原科學考察數據無法通過現有氣象通信系統進行收集和傳輸，這一直是困擾著氣象科研工作者的難題。本文依托電信運營商的公有云資源建立科考數據匯集與傳輸平臺，在西藏墨脫地區開展了大量科考觀測數據的收集和傳輸工作。該平臺采用高并發數據獲取和分布式并行處理框架，實現在單臺服務器上數據收集、處理、分發、監控等多個應用的持續有序工作，并結合科考儀器特點對數據進行有針對性的監控和歸檔服務。同時，還設計實現了輕量化的數據上傳客戶端，解決布設于野外的科考觀測設備的數據采集問題。該平臺的設計可應用于其他地區的科考觀測數據收集和傳輸工作中。
受限于地理環境、通信條件及人員保障能力，青藏高原科學考察數據無法通過現有氣象通信系統進行收集和傳輸，這一直是困擾著氣象科研工作者的難題。本文依托電信運營商的公有云資源建立科考數據匯集與傳輸平臺，在西藏墨脫地區開展了大量科考觀測數據的收集和傳輸工作。該平臺采用高并發數據獲取和分布式并行處理框架，實現在單臺服務器上數據收集、處理、分發、監控等多個應用的持續有序工作，并結合科考儀器特點對數據進行有針對性的監控和歸檔服務。同時，還設計實現了輕量化的數據上傳客戶端，解決布設于野外的科考觀測設備的數據采集問題。該平臺的設計可應用于其他地區的科考觀測數據收集和傳輸工作中。
2023, 51(5):658-667.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220330
摘要:
為達到整合省級氣象服務數據資源、統一氣象服務出口的目標，推動氣象數據產品在防災減災和公共服務中的高效應用，基于Spring Cloud云架構，采用軟件插件（Plugin）、WEB服務（WebService)等技術研發了湖南氣象服務平臺。本文詳細介紹了此平臺的分層模型和功能結構，以及所采用的多源氣象數據融合處理、基于微服務的氣象數據并行處理、基于可縮放矢量圖形（Scalable Vector Graphics,SVG）的氣象數據矢量化和數據安全交互等關鍵技術方法。此平臺通過天擎獲取氣象數據產品，統一加工處理后封裝為數據插件、圖形插件和行業插件，通過標準接口提供觀測資料、預報預警、衛星云圖、雷達拼圖等產品，基于氣象數字對象標識符（Meteorological Digital Object Identifier，MOID）保障氣象數據產品服務過程的安全性。此平臺的氣象服務插件已應用于湖南省應急管理廳、自然資源廳、水利廳等單位的業務系統。應用結果表明：此平臺的插件服務模式適應C/S客戶端、WEB網站、移動APP等不同類型的氣象服務需求，實現了氣象數據服務的統一管理、高效加工和規范應用，提升了省級氣象服務的能力。
為達到整合省級氣象服務數據資源、統一氣象服務出口的目標，推動氣象數據產品在防災減災和公共服務中的高效應用，基于Spring Cloud云架構，采用軟件插件（Plugin）、WEB服務（WebService)等技術研發了湖南氣象服務平臺。本文詳細介紹了此平臺的分層模型和功能結構，以及所采用的多源氣象數據融合處理、基于微服務的氣象數據并行處理、基于可縮放矢量圖形（Scalable Vector Graphics,SVG）的氣象數據矢量化和數據安全交互等關鍵技術方法。此平臺通過天擎獲取氣象數據產品，統一加工處理后封裝為數據插件、圖形插件和行業插件，通過標準接口提供觀測資料、預報預警、衛星云圖、雷達拼圖等產品，基于氣象數字對象標識符（Meteorological Digital Object Identifier，MOID）保障氣象數據產品服務過程的安全性。此平臺的氣象服務插件已應用于湖南省應急管理廳、自然資源廳、水利廳等單位的業務系統。應用結果表明：此平臺的插件服務模式適應C/S客戶端、WEB網站、移動APP等不同類型的氣象服務需求，實現了氣象數據服務的統一管理、高效加工和規范應用，提升了省級氣象服務的能力。
2023, 51(5):668-680.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220379
摘要:
針對2021年7月20日發生于河南省鄭州市的極端暴雨事件，利用數值模式對此次暴雨過程中的地形影響問題進行了數值試驗分析。結果發現， CMA-MESO（GRAPES-MESO 3 km）模式能夠較好地模擬此次極端降水過程。地形對降水具有顯著影響，地形高度降低時，降水中心強度減弱，位置偏北；地形高度增加時，降水中心強度增加，位置偏南。其主要影響機制為：①太行山與鄭州市西側山體抬升作用使鄭州市西部出現較強的上升運動中心；太行山南端阻擋作用使東南暖濕氣流北支一部分氣流向西偏轉，與越過伏牛山的偏南氣流及東南氣流南支匯合，使鄭州市上空維持大尺度水汽輻合，進而產生極端暴雨。②當地形高度增加時，東南氣流北支的部分氣流遇太行山阻擋轉為偏東北氣流，氣流輻合區強度增強，鄭州市上空水汽含量明顯增加；而東南氣流南支受伏牛山阻擋抬升作用影響在鄭州市西南側也產生了強上升氣流，在鄭州市西北側與西南側形成兩個強降水中心。
針對2021年7月20日發生于河南省鄭州市的極端暴雨事件，利用數值模式對此次暴雨過程中的地形影響問題進行了數值試驗分析。結果發現， CMA-MESO（GRAPES-MESO 3 km）模式能夠較好地模擬此次極端降水過程。地形對降水具有顯著影響，地形高度降低時，降水中心強度減弱，位置偏北；地形高度增加時，降水中心強度增加，位置偏南。其主要影響機制為：①太行山與鄭州市西側山體抬升作用使鄭州市西部出現較強的上升運動中心；太行山南端阻擋作用使東南暖濕氣流北支一部分氣流向西偏轉，與越過伏牛山的偏南氣流及東南氣流南支匯合，使鄭州市上空維持大尺度水汽輻合，進而產生極端暴雨。②當地形高度增加時，東南氣流北支的部分氣流遇太行山阻擋轉為偏東北氣流，氣流輻合區強度增強，鄭州市上空水汽含量明顯增加；而東南氣流南支受伏牛山阻擋抬升作用影響在鄭州市西南側也產生了強上升氣流，在鄭州市西北側與西南側形成兩個強降水中心。
2023, 51(5):681-692.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220356
摘要:
2020年第4號臺風“黑格比”在浙南登陸后過境北雁蕩山期間在山區引發了特大暴雨?；谥谐叨葦抵的Ｊ絎RFV4.0.2對臺風進行高分辨率數值模擬，分析北雁蕩山地形對此次臺風暴雨的作用，并設置了升降地形敏感性試驗。結果表明：數值試驗較好地模擬了臺風移動及特大暴雨的落區和強度，臺風大風區明顯不對稱分布，臺風登陸后第一、四象限過境山區，其東側強偏南氣流向山區輸送了充足水汽。臺風登陸前山區低空存在一條由臺風內核拖曳出的狹長螺旋輻合帶，水汽通量輻合與風場輻合相一致。臺風眼墻過境時沿著降水中心的迎風坡有強烈上升運動，動力條件極好，水汽輸送帶由近地面向對流層低層延展，山區有零星對流單體觸發加強。臺風后部環流影響時在高海拔山區風速減弱、繞流激發了中尺度低渦，強降水中心迎風坡上出現持續性、停滯不動的強正渦度中心，是特大暴雨發生的主要原因。地形敏感性試驗中無地形時降水減幅40%～50%，地形高度翻倍降水增幅超過60%。
2020年第4號臺風“黑格比”在浙南登陸后過境北雁蕩山期間在山區引發了特大暴雨?；谥谐叨葦抵的Ｊ絎RFV4.0.2對臺風進行高分辨率數值模擬，分析北雁蕩山地形對此次臺風暴雨的作用，并設置了升降地形敏感性試驗。結果表明：數值試驗較好地模擬了臺風移動及特大暴雨的落區和強度，臺風大風區明顯不對稱分布，臺風登陸后第一、四象限過境山區，其東側強偏南氣流向山區輸送了充足水汽。臺風登陸前山區低空存在一條由臺風內核拖曳出的狹長螺旋輻合帶，水汽通量輻合與風場輻合相一致。臺風眼墻過境時沿著降水中心的迎風坡有強烈上升運動，動力條件極好，水汽輸送帶由近地面向對流層低層延展，山區有零星對流單體觸發加強。臺風后部環流影響時在高海拔山區風速減弱、繞流激發了中尺度低渦，強降水中心迎風坡上出現持續性、停滯不動的強正渦度中心，是特大暴雨發生的主要原因。地形敏感性試驗中無地形時降水減幅40%～50%，地形高度翻倍降水增幅超過60%。
2023, 51(5):693-703.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220354
摘要:
600 hPa天氣系統能夠分析川西高原低渦變化的主要特征，并能識別低渦的發展移動和川西高原強降水落區的關系。利用1979—2020年逐3 h的ERA5再分析資料（0.25°×0.25°）和2011—2020年逐小時降水資料，對夏半年川西高原600 hPa低渦活動特征、低渦與降水的關系及致雨低渦動力和熱力特征進行統計分析，結果表明:①42年間低渦年均80個，持續時間1 d以內占總數的95.7%;在川西高原本地生成、移入和移出低渦年均61.5個、18個和5.3個;低渦源地和消散地分別在甘孜州白玉縣和理塘縣為中心的區域。②生命史大于12 h的低渦占比36.4%，都會帶來降水，其中超83.7%會造成中雨以上降水;低渦伴隨的日降水強度最大值中心位置隨月份先由川西高原東部與南部地區北移到中部，之后逐漸移回到東部與南部地區，相對應7—8月多低渦從北部南移到中部擺動消亡，其余月份多低渦從中部生成影響到東部和南部地區或在南部生成并停滯或擺動。③強烈垂直上升運動和正渦度區的耦合發展以及深厚不穩定層結的形成和加強是致雨低渦發生發展并產生強降水的動力特征和熱力層結條件。
600 hPa天氣系統能夠分析川西高原低渦變化的主要特征，并能識別低渦的發展移動和川西高原強降水落區的關系。利用1979—2020年逐3 h的ERA5再分析資料（0.25°×0.25°）和2011—2020年逐小時降水資料，對夏半年川西高原600 hPa低渦活動特征、低渦與降水的關系及致雨低渦動力和熱力特征進行統計分析，結果表明:①42年間低渦年均80個，持續時間1 d以內占總數的95.7%;在川西高原本地生成、移入和移出低渦年均61.5個、18個和5.3個;低渦源地和消散地分別在甘孜州白玉縣和理塘縣為中心的區域。②生命史大于12 h的低渦占比36.4%，都會帶來降水，其中超83.7%會造成中雨以上降水;低渦伴隨的日降水強度最大值中心位置隨月份先由川西高原東部與南部地區北移到中部，之后逐漸移回到東部與南部地區，相對應7—8月多低渦從北部南移到中部擺動消亡，其余月份多低渦從中部生成影響到東部和南部地區或在南部生成并停滯或擺動。③強烈垂直上升運動和正渦度區的耦合發展以及深厚不穩定層結的形成和加強是致雨低渦發生發展并產生強降水的動力特征和熱力層結條件。
2023, 51(5):704-714.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220229
摘要:
綜合利用常規觀測資料、雙偏振雷達和雨滴譜儀探測資料，對2020年3月28日發生在常州地區的一次罕見強寒潮引起的降雨、雨夾雪和雪不同相態降水天氣進行了分析。結果表明：①此次3月末罕見強寒潮和降水主要是在高空槽、中低層切變線和西南急流與地面冷高壓配合下，強冷平流入侵以及850 hPa明顯干層的蒸發（或升華）吸熱的共同作用引起的，中低層溫度的急劇下降，導致降水相態發生變化。②雙偏振雷達監測到3種降水相態呈現出不同的偏振變量特征：降雨相態向雨夾雪轉變時，反射率因子Z增大，差分反射率因子Z DR 增大，相關系數C C 有明顯的低值帶狀分布，呈現出Z>30 dBz，Z DR >1 dB，CC C <0.95組成的雨雪相態混合區域；而純雪則為Z>22 dBz，Z DR <1 dB，C C >0.98。③雨滴譜儀顯示降雨階段主要由高濃度小粒子構成，雨滴速度-尺度譜呈現為傾斜的帶狀；雨夾雪階段數濃度減小，粒徑范圍較寬，質量加權平均直徑明顯增大，雨滴速度-粒徑范圍介于降雨和純雪之間；純雪階段速度-尺度譜下壓右伸，粒子直徑分布較寬。
綜合利用常規觀測資料、雙偏振雷達和雨滴譜儀探測資料，對2020年3月28日發生在常州地區的一次罕見強寒潮引起的降雨、雨夾雪和雪不同相態降水天氣進行了分析。結果表明：①此次3月末罕見強寒潮和降水主要是在高空槽、中低層切變線和西南急流與地面冷高壓配合下，強冷平流入侵以及850 hPa明顯干層的蒸發（或升華）吸熱的共同作用引起的，中低層溫度的急劇下降，導致降水相態發生變化。②雙偏振雷達監測到3種降水相態呈現出不同的偏振變量特征：降雨相態向雨夾雪轉變時，反射率因子Z增大，差分反射率因子Z DR 增大，相關系數C C 有明顯的低值帶狀分布，呈現出Z>30 dBz，Z DR >1 dB，CC C <0.95組成的雨雪相態混合區域；而純雪則為Z>22 dBz，Z DR <1 dB，C C >0.98。③雨滴譜儀顯示降雨階段主要由高濃度小粒子構成，雨滴速度-尺度譜呈現為傾斜的帶狀；雨夾雪階段數濃度減小，粒徑范圍較寬，質量加權平均直徑明顯增大，雨滴速度-粒徑范圍介于降雨和純雪之間；純雪階段速度-尺度譜下壓右伸，粒子直徑分布較寬。
2023, 51(5):715-727.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220367
摘要:
城市熱島效應是人類活動對大氣系統影響的最主要體現之一。本文利用（Space and Time Multiscale Analysis System，STMAS）時空多尺度分析系統，融合了地面自動站、雷達、衛星等多源高時空分辨率觀測資料，建立了城市熱島三維數據集。并在此基礎上統計了2021年北京夏季的城市熱島強度變化特征，選取其中一次超強城市熱島個例（2021年6月11—12日）詳細分析了其三維精細化結構特征。結果表明：①本個例中，夜間郊區近地面迅速降溫，形成逆溫層；而城市近地面降溫緩慢，使得近地面城郊溫差不斷增大。②本次超強城市熱島三維溫度場暖心結構在地面和990 hPa以下低空等壓面清晰可見，風場距平呈現氣旋性環流特征并在低空從郊區向城區輻合，引起可到達中高空的上升運動，說明城市熱島效應有增強垂直環流的作用。
城市熱島效應是人類活動對大氣系統影響的最主要體現之一。本文利用（Space and Time Multiscale Analysis System，STMAS）時空多尺度分析系統，融合了地面自動站、雷達、衛星等多源高時空分辨率觀測資料，建立了城市熱島三維數據集。并在此基礎上統計了2021年北京夏季的城市熱島強度變化特征，選取其中一次超強城市熱島個例（2021年6月11—12日）詳細分析了其三維精細化結構特征。結果表明：①本個例中，夜間郊區近地面迅速降溫，形成逆溫層；而城市近地面降溫緩慢，使得近地面城郊溫差不斷增大。②本次超強城市熱島三維溫度場暖心結構在地面和990 hPa以下低空等壓面清晰可見，風場距平呈現氣旋性環流特征并在低空從郊區向城區輻合，引起可到達中高空的上升運動，說明城市熱島效應有增強垂直環流的作用。
2023, 51(5):728-737.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220313
摘要:
利用氣溶膠激光雷達觀測的消光系數數據，對2019年12月北疆沿天山的石河子市開展人工消減霧霾作業效果進行分析，主要采用了符號檢驗、成對秩和檢驗等非參數性檢驗法，以及參數性t驗法等人工影響天氣的物理統計檢驗方法，得出了基于氣溶膠激光雷達消光系數為依據的人工消減霧霾作業效果。結果為：符號檢驗法檢驗得出飛機人工消減霧霾作業后20 min，400 m以下不同高度消光系數平均值減小的可信度達到非常顯著的99.5%，進一步按照95%的可信度閾值得出減小值為0.05，減小率為9.8%；成對秩和檢驗法得出的作業正效果可信度達到97.5%，很顯著；但是參數性t檢驗得出作業正效果的可信度只有90%～80%，未達到99.5%的閾值，顯著性一般。這與作業采用了不同類型的催化劑如只用吸濕性干粉催化劑，以及播撒作業高度偏高導致作為樣本的消光系數變化效果不能滿足檢驗效率相關。進一步分析表明，飛機人工消減霧霾作業后20 min，400 m以下不同高度消光系數的減小響應效果自上而下遞減，這與人工影響作業播撒的催化劑作用的物理機制自上而下逐步響應的過程相一致。
利用氣溶膠激光雷達觀測的消光系數數據，對2019年12月北疆沿天山的石河子市開展人工消減霧霾作業效果進行分析，主要采用了符號檢驗、成對秩和檢驗等非參數性檢驗法，以及參數性t驗法等人工影響天氣的物理統計檢驗方法，得出了基于氣溶膠激光雷達消光系數為依據的人工消減霧霾作業效果。結果為：符號檢驗法檢驗得出飛機人工消減霧霾作業后20 min，400 m以下不同高度消光系數平均值減小的可信度達到非常顯著的99.5%，進一步按照95%的可信度閾值得出減小值為0.05，減小率為9.8%；成對秩和檢驗法得出的作業正效果可信度達到97.5%，很顯著；但是參數性t檢驗得出作業正效果的可信度只有90%～80%，未達到99.5%的閾值，顯著性一般。這與作業采用了不同類型的催化劑如只用吸濕性干粉催化劑，以及播撒作業高度偏高導致作為樣本的消光系數變化效果不能滿足檢驗效率相關。進一步分析表明，飛機人工消減霧霾作業后20 min，400 m以下不同高度消光系數的減小響應效果自上而下遞減，這與人工影響作業播撒的催化劑作用的物理機制自上而下逐步響應的過程相一致。
2023, 51(5):738-746.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.2022.372
摘要:
洪澇災害危險性預警分析是防災減災的重要基礎，在災害發生前進行預警，可以有效減輕災害帶來的影響。本文以2020年6—8月長江—淮河流域洪澇災害為研究案例，首次利用前3天累計降水量（前期狀態），當前時次土壤濕度（當前狀態）和預測日降水量（未來狀態）作為致災因子，基于改進的層次分析法建立危險性預警分析模型。通過縣域災情信息驗證表明，評估正確率達74.46%，遺漏率僅5.59%，評估結果與實際災情吻合性好；同時對預警準確性和時相一致性進行評價，最大值（縣內最高指數）的預警率達到81.6%；“特大型”暴雨洪澇災害中的預警達到77.3%以上，且災害在前3～5天危險性指數普遍提升，存在有效預警。本文方法對于長江—淮河流域短時暴雨洪澇災害危險性預警有較好的準確性和可靠性，可提供防災減災決策依據。
洪澇災害危險性預警分析是防災減災的重要基礎，在災害發生前進行預警，可以有效減輕災害帶來的影響。本文以2020年6—8月長江—淮河流域洪澇災害為研究案例，首次利用前3天累計降水量（前期狀態），當前時次土壤濕度（當前狀態）和預測日降水量（未來狀態）作為致災因子，基于改進的層次分析法建立危險性預警分析模型。通過縣域災情信息驗證表明，評估正確率達74.46%，遺漏率僅5.59%，評估結果與實際災情吻合性好；同時對預警準確性和時相一致性進行評價，最大值（縣內最高指數）的預警率達到81.6%；“特大型”暴雨洪澇災害中的預警達到77.3%以上，且災害在前3～5天危險性指數普遍提升，存在有效預警。本文方法對于長江—淮河流域短時暴雨洪澇災害危險性預警有較好的準確性和可靠性，可提供防災減災決策依據。
2023, 51(5):747-754.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220347
摘要:
為探究影響山岳型景區雷電發展的關鍵因素，實時掌握黃山風景區及周圍雷電發展趨勢，采用多普勒天氣雷達、氣象探空、閃電定位等多種監測數據，根據雷電發生基本物理原理，從系統強度、旺盛程度和移動趨勢3個方面提取雷達回波特征作為關鍵預報因子，基于多種機器學習算法建立了雷電臨近預報模型，結果表明：隨機森林（RF）、邏輯回歸（LR）、K-臨近（KNN）、貝葉斯（GNB）、支持向量機（SVM）5種機器學習算法均對雷電具有一定臨近預報能力，RF的TS最高，SVM漏報率最低，LR空報率最低；在RF算法中雷暴系統強度和發展旺盛程度兩類因子起主要作用，其中作用最大的是雷暴系統強度中-20 ℃層高度雷達基本反射率，其次是0 ℃層以上回波厚度。
為探究影響山岳型景區雷電發展的關鍵因素，實時掌握黃山風景區及周圍雷電發展趨勢，采用多普勒天氣雷達、氣象探空、閃電定位等多種監測數據，根據雷電發生基本物理原理，從系統強度、旺盛程度和移動趨勢3個方面提取雷達回波特征作為關鍵預報因子，基于多種機器學習算法建立了雷電臨近預報模型，結果表明：隨機森林（RF）、邏輯回歸（LR）、K-臨近（KNN）、貝葉斯（GNB）、支持向量機（SVM）5種機器學習算法均對雷電具有一定臨近預報能力，RF的TS最高，SVM漏報率最低，LR空報率最低；在RF算法中雷暴系統強度和發展旺盛程度兩類因子起主要作用，其中作用最大的是雷暴系統強度中-20 ℃層高度雷達基本反射率，其次是0 ℃層以上回波厚度。
2023, 51(5):755-763.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220319
摘要:
為科學評價雷電防護措施的防護能力，分析國內外多種評價方法的優劣，結合雷電防護措施的特點提出基于改進層次分析法的模糊綜合評價。依據雷電防護相關技術標準和規范，綜合考慮雷電環境、承載體特征、自然因素的影響，建立雷電防護能力評價指標體系。利用改進層次分析法計算各級指標的權重，采用模糊綜合評價法確定雷電防護能力評價等級。運用此方法對采取多種雷電防護措施的油氣集輸站進行雷電防護能力評價，評價等級與實際情況和有關文獻案例相符，表明該方法適用于雷電防護能力的評價。
為科學評價雷電防護措施的防護能力，分析國內外多種評價方法的優劣，結合雷電防護措施的特點提出基于改進層次分析法的模糊綜合評價。依據雷電防護相關技術標準和規范，綜合考慮雷電環境、承載體特征、自然因素的影響，建立雷電防護能力評價指標體系。利用改進層次分析法計算各級指標的權重，采用模糊綜合評價法確定雷電防護能力評價等級。運用此方法對采取多種雷電防護措施的油氣集輸站進行雷電防護能力評價，評價等級與實際情況和有關文獻案例相符，表明該方法適用于雷電防護能力的評價。
2023, 51(5):764-770.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220213
摘要:
利用壽縣國家氣候觀象臺開路式甲烷氣體分析儀的觀測數據，分析了淮河流域稻麥輪作農田不同生育期甲烷通量變化特征及其影響因素。結果表明：淮河流域甲烷通量一年中呈單峰型分布，峰值出現在夏季。甲烷通量日變化呈單峰型分布，峰值出現在午后，白天高于夜間。水稻生育期甲烷通量明顯高于小麥生育期；小麥出苗期甲烷通量最小，成熟期最大，達到0.14 μg·m-2·s-1；水稻拔節期甲烷通量最大，達到3.02 μg·m-2 ·s-1，成熟期最小，為0.12 μg·m-2·s-1。作物生物量對甲烷通量影響明顯，水稻和小麥收割前后24 h甲烷通量降幅達到50%和30%。甲烷通量與降水、相對濕度、水汽壓、土壤溫度、氣溫均呈顯著的正相關關系。降水量越大，濕度越大，溫度越高，甲烷通量就越大。
利用壽縣國家氣候觀象臺開路式甲烷氣體分析儀的觀測數據，分析了淮河流域稻麥輪作農田不同生育期甲烷通量變化特征及其影響因素。結果表明：淮河流域甲烷通量一年中呈單峰型分布，峰值出現在夏季。甲烷通量日變化呈單峰型分布，峰值出現在午后，白天高于夜間。水稻生育期甲烷通量明顯高于小麥生育期；小麥出苗期甲烷通量最小，成熟期最大，達到0.14 μg·m-2·s-1；水稻拔節期甲烷通量最大，達到3.02 μg·m-2 ·s-1，成熟期最小，為0.12 μg·m-2·s-1。作物生物量對甲烷通量影響明顯，水稻和小麥收割前后24 h甲烷通量降幅達到50%和30%。甲烷通量與降水、相對濕度、水汽壓、土壤溫度、氣溫均呈顯著的正相關關系。降水量越大，濕度越大，溫度越高，甲烷通量就越大。
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