2025年第53卷第1期文章目次

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  • 1  封面和目錄
    2025, 53(1).
    [摘要](74) [HTML](0) [PDF 8.59 M](218)
    摘要:
    2  基于MQTT協議區域自動氣象站數據傳輸設計
    徐遠遠,馬賽飛
    2025, 53(1):1-9. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240060
    [摘要](200) [HTML](0) [PDF 1.28 M](263)
    摘要:
    目前各個廠家的區域自動氣象站設備數據通信協議均基于UDP/TCP網絡協議進行開發,這些通信協議在不穩定無線網絡環境下運行情況均不甚理想。經統計,因不穩定無線網絡環境造成的氣象站故障約占區域自動氣象站總故障的90%以上,因此本文基于物聯網消息隊列遙測傳輸協議(MQTT)設計一種能夠適應不穩定無線網絡區域自動氣象站數據傳輸協議,同時對各型號區域自動氣象站數據包進行統一化處理,減少數據包大小,有效解決因不穩定無線網絡環境造成氣象站故障較多的問題,實現了區域自動氣象站數據傳輸的低網絡開銷和低網絡依賴,提高數據傳輸及時率。
    3  CMA-MESO 3 km模式中自適應時間步長方案試驗
    鄧蓮堂,朱立娟,張進,于翡
    2025, 53(1):10-21. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230434
    [摘要](135) [HTML](0) [PDF 2.89 M](248)
    摘要:
    時間步長是數值天氣模式穩定運行的關鍵參數。為實現業務模式穩定運行并保證運行效率,根據CMA-MESO 3 km模式時間積分方案特點,設計了自適應時間步長方案。以模式最大庫朗數為依據,提出瞄準法和削頂法兩種方法。根據CMA-MESO模式動力框架特點,研發了相應時間控制技術并在CMA-MESO 3 km系統中程序實現了自適應時間步長方案。個例和批量試驗結果顯示,采用瞄準法,模式中最大庫朗數會在目標值附近變化,使模式更加穩定。采用削頂法,會調整模式中最大庫朗數超出目標值的部分,保證模式穩定積分的同時,又盡量少地干預模式??傊?,兩種方法的自適應時間步長方案能夠有效避免模式積分溢出情況,顯著地提高模式的穩定性。對于3 km分辨率的模式來說,當庫朗數目標值取1.2左右時,削頂法比瞄準法更適合業務運行。目前,自適應時間步長方案已投入業務應用。
    4  CMA-MESO 3 km模式10 m風預報產品在山西區域的定量檢驗及客觀訂正
    苗青,董春卿,孫穎姝,畢玉婷
    2025, 53(1):22-34. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240123
    [摘要](194) [HTML](0) [PDF 3.39 M](313)
    摘要:
    風場預報是智能網格預報的重要支撐,提高風場預報準確率,能夠為風能預報提供核心保障。在綜合評估2023年汛期CMA-MESO 3 km(China Meteorological Administration Mesoscale Model at 3 km resolution)模式在山西逐小時10 m風預報能力的基礎上,基于自適應Kalman濾波方法,開展針對緯向風(U)、經向風(V)的客觀訂正,以期建立適應山西復雜地形特征的客觀預報方案,促進國產模式本地化業務應用。結果表明:①全風速預報偏大,預報誤差呈“單峰型”日變化,峰值出現在18:00—20:00,正偏差主要位于忻定和太原盆地以及山西南部。② U、V預報誤差與預報值呈顯著正相關,需考慮不同強度預報風速誤差隨時效變化的特征,避免訂正不足或過訂正。③ Kalman濾波方案(KM)訂正幅度小且不穩定,訂正后均方根誤差RMSE削減不足6%,準確率提升不足2%。④基于動態分級的改進方案(CBKM)突破KM訂正瓶頸,更準確地估計系統誤差并有效訂正,更好再現不同地區風速日變化,平均誤差ME趨近0,RMSE削減32.8%,風向、風速預報準確率分別提升8.29%、7.92%,峰值時刻訂正率達83.49%。
    5  基于局地氣候分區的超大城市不同下墊面風熱環境特征分析
    史辰,杜吳鵬,王佳琳,張希
    2025, 53(1):35-46. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240042
    [摘要](166) [HTML](0) [PDF 12.10 M](365)
    摘要:
    為厘清不同下墊面類型城市風、熱環境異質特征,利用北京海淀區微型智慧氣象站和同區域風廓線雷達高空風觀測資料,基于局地氣候分區法,分析了不同下墊面對城市街區局地風場和氣溫的特征差異。結果表明:①6類地塊平均風速隨下墊面粗糙度增大而減小。城區站點相較于臨近山體的站點,綜合了城市建筑、綠地、水體等環境,緩沖了局地風速突變。建筑占地面積比率越大、天空開闊度越小、不透水面比率越高,對高層背景風的阻擋作用越顯著。建筑密度低或建筑物分布與盛行風向相平行,對低層風有促進作用。②臨近水體環境的開闊高層建筑地塊平均氣溫在春、夏、秋季的夜間增溫效應顯著,且水體面積越大,增溫越顯著。高密度林區造成局地降溫平均1.5 ℃,19:00至次日01:00氣溫偏差超過2 ℃。低層密集地塊平均氣溫日較差10 ℃,凸顯了局地城市熱島增溫效應和公園冷島降溫效應的相互影響,白天熱島明顯強于冷島,夜間以冷島降溫為主。本文研究成果可為后續超大城市規劃、氣候環境評估提供研究基礎。
    6  移動路徑相似的臺風初入魯南時的雨滴譜特征差異分析
    趙勇,馬兆越,王瑜
    2025, 53(1):47-60. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240105
    [摘要](102) [HTML](0) [PDF 3.51 M](266)
    摘要:
    利用降水現象儀、自動氣象站觀測資料和熱帶氣象最佳路徑數據集,以移動路徑相似的臺風“摩羯”(1814)和“煙花”(2106)初入山東南部時引發的大暴雨過程為例,分析移動路徑相似的臺風在同一地理位置環境下的雨滴譜和積分參數的變化特征,結果表明:①兩個臺風雨滴譜均為單峰型結構,“摩羯”R(雨強)增大主要受Dm(質量加權平均直徑)增大、次要受lgNw(標準化截距參數對數)增大的影響,而“煙花”R增大受Dm增大的影響。②兩個臺風的DmR增大逐漸增大,μ(形狀因子)和λ(斜率參數)隨R增大逐漸減小,“摩羯”lgNwR增大稍微增大,“煙花”lgNwR增大基本不變。③“摩羯”對流降水既有大陸性也有海洋性,其形成機制主要是以暖雨-冰相混合和冰相兩類為主;“煙花”對流降水以海洋性為主,其形成機制主要是以碰并增長暖云為主,還有少部分暖雨-冰相混合。④應用Z=300R1.4會稍高估“摩羯”降水而低估“煙花”降水,“摩羯”、“煙花”對流云降水分別為非典型直徑控制和濃度-直徑混合控制的雨滴譜特征。
    7  2023年西藏“8·24”強降水成因及中尺度特征分析
    余燕群,旦增冉珍,易簡捷,貢嘎,奚鳳
    2025, 53(1):61-71. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240068
    [摘要](217) [HTML](0) [PDF 49.29 M](381)
    摘要:
    利用地面自動站觀測資料、FY-4A衛星觀測資料、多普勒天氣雷達資料和ERA-5再分析資料,對發生于西藏2023年8月24—26日強降水的成因及中尺度特征進行分析。結果表明: 此次強降水過程具有持續時間長、累積雨量大、覆蓋范圍廣等特征;本次過程發生時南亞高壓呈帶狀分布,中心位置控制高原;切變線為此次強降水的關鍵影響系統,為強降水天氣提供必要的水汽輸送和中低層對流抬升運動的維持機制;地面輻合線為低層對流抬升提供了觸發機制,導致強降水天氣發生;低空西南急流的建立和加強,有利于將孟加拉灣上空的水汽輸送至高原,為強降水的維持提供充沛的水汽;深厚的濕層、低的抬升凝結高度和自由對流高度、弱的垂直風切變等環境條件對強對流天氣的發生具有較好的指示作用;強降水主要出現在積云回波中反射率因子大值區;強降水發生時回波強度達到50 dBz,50 dBz的回波位于3 km以內,并具有低質心特征,中低層速度圖上存在明顯的中尺度輻合區。
    8  1970—2019年內蒙古巴彥淖爾市冰雹變化特征
    史金麗,蘇立娟,樊茹霞,許志麗,于水燕,衣娜娜,王龍
    2025, 53(1):72-79. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240046
    [摘要](157) [HTML](0) [PDF 3.86 M](305)
    摘要:
    利用內蒙古巴彥淖爾市1970—2019年9個基本氣象觀測站和87個防雹作業點冰雹觀測資料,應用統計學方法,分析了巴彥淖爾市冰雹年際變化、月變化、日變化、持續時間及空間分布特征。結果表明:①近50年巴彥淖爾市年均冰雹日為16.4 d,20世紀80年代最高22.8 d,21世紀以后下降趨勢顯著,為10 d左右;冰雹季節性明顯,夏季出現冰雹概率為76.44%,7月降雹概率最大;冰雹主要出現在12:00—20:00(占83.38%),其中15:00—16:00降雹概率最大(17.01%)。②冰雹持續時間在5 min內占比最大(50.20%);冰雹年均持續時間呈上升趨勢;7月冰雹持續時間最長,平均為7.09 min。③冰雹空間分布呈南多北少特征,最多282 d(烏拉特前旗),最少80 d(烏拉特后旗),以鄉鎮為單位在陰山山脈南側自西向東有4個大于100 d的降雹中心。結合冰雹云移動路徑,應在巴彥淖爾市北部海流圖、烏加河鎮等地增設防雹作業點,加大人工防雹作業力度,減少雹災損失。
    9  我國云物理與人工影響天氣云室實驗研究進展及展望
    鄧育鵬,蘇正軍,彭敏,周學思,崔毅,趙利偉,李林
    2025, 53(1):80-95. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240041
    [摘要](213) [HTML](0) [PDF 3.18 M](267)
    摘要:
    云室是開展云降水物理和人工影響天氣實驗研究的重要裝置,在基礎科學原理和播云技術研究中發揮著不可替代的作用。我國開展云降水物理云室實驗已經超過60年,取得了一些重要成果和經驗,并得到國內外同行的普遍認可。本文在總結對比美國、歐洲等國家的云室及其開展云物理研究的基礎上,系統梳理了我國開展室內實驗以來,在研發、利用云室開展大氣冰核、人工冰核研究、特別是人工影響天氣催化劑成核率檢測、催化劑及催化技術研發和云降水物理機制研究與應用等方面取得的進展,討論了專門性和綜合性云室研發建設、云-氣溶膠-降水相互作用等云微物理機制和過程、跨學科與交叉學科研究及監測儀器設備等方面存在的問題和發展方向,可為我國建設高性能云室和利用云室開展實驗研究、促進云降水物理和人工影響天氣科學發展提供重要參考。
    10  一次對流云火箭防雹作業多源雷達探測效果分析
    馮亮亮,劉雨潤,張婧琦,方夏馨
    2025, 53(1):96-111. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240038
    [摘要](150) [HTML](0) [PDF 44.25 M](287)
    摘要:
    本文應用昆明市2023年8月10日人工防雹多源雷達探測資料,從雷達回波形態、雷達參量時序演變、理論用彈量估算等方面分析了火箭彈體源和線源播撒催化效果差異。結果表明:C波段雷達顯示混合播撒后作業區雷達反射率因子減小、回波頂高下降,而體源播撒表現為強回波衰減特點。X波段雙偏振雷達顯示作業區回波頂高發展與垂直液態水含量波動一致,可用于作業時機選擇;火箭彈體源播撒作業高度較低,但爆炸產生動力效果有利于催化劑擴散過程,短期內最大回波強度、強中心高度均下降,雙偏振量顯示差分反射率因子降低,差分相位移率低值區擴散;火箭彈線源播撒作業高度可達零度層,較長催化過程有助于回波頂高和垂直液態水含量持續下降,零滯后相關系數增大至0.9以上。單一線源或體源播撒效果差,二者相結合能夠加強催化效果。理論計算表明,在不考慮云體發展狀況、用彈量等因素前提下,核化率是影響火箭彈理論用彈量的關鍵,BL-1A型線源播撒火箭彈較JFJ-1A體源播撒火箭彈更容易達到過量催化,實際作業中單一體源播撒可能會因炸點偏離、作業高度有限影響催化效果。
    11  “中國天然氧吧”氣候生態產品價值分析——以北京懷柔為例
    葉彩華,沙祎,白韌,劉勇洪
    2025, 53(1):112-123. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240034
    [摘要](121) [HTML](0) [PDF 18.99 M](300)
    摘要:
    目前基于站點的氣候生態資源評估指標還難以反映“中國天然氧吧”局地氣候資源優勢,且對其潛在的生態服務價值考慮較少。本文以北京懷柔區為例,充分利用遙感資料,首次引入城市熱島強度、生態冷源、植被生態質量等遙感評估指標進一步優化和完善“中國天然氧吧”氣候生態資源評估指標體系,并基于生態系統服務理論分別從固碳釋氧、調節氣候、凈化空氣、涵養水源、水土保持等方面構建天然氧吧生態服務價值評估指標體系,進而估算其生態產品服務價值。研究結果顯示;引入的多個遙感評估指標可以精細化評估懷柔氣候生態資源;懷柔具備創建“中國天然氧吧”所需的氣候生態資源優勢:全年氣候舒適期長達 6個月,空氣優良天數占比達81%,夏季具有面積比例高達90%的冷涼氣候資源,植被生態質量優良等級占全區面積的88%。懷柔“中國天然氧吧”生態產品服務價值為143.993億元,占當年全區GDP(Gross Domestic Product)收入的32%,其中森林氣候調節和凈化空氣價值占到所有生態服務價值的87.2%。結果表明,新建立的氣候生態產品評估體系可以更好地評估“中國天然氧吧”氣候生態產品價值。
    12  基于CRITIC-AHP的鄭州市內澇災害風險評估
    喻謙花,張姵冉,薛豐昌,姜東東,冀翠華
    2025, 53(1):124-134. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240053
    [摘要](133) [HTML](0) [PDF 4.32 M](230)
    摘要:
    鄭州市作為中原大城市,城市內澇時有發生,科學客觀評估城市內澇災害風險極為重要。本文根據城市內澇致災機理,基于地形、近年降水和最新的經濟發展指標等相關數據,應用CRITIC(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation)客觀權重和AHP(Analytic Hierarchy Process)層次法相結合的方法,開展鄭州市中心城區的暴雨內澇風險評估。結果表明:鄭州市中心城區,城市內澇災害高風險和次高風險主要分布在二七區、管城區西北部和東部、金水區南部;各區平均致災風險指數最大值為二七區,整體達到次高風險,管城區與金水區平均風險達到中風險。利用2016—2022年暴雨內澇過程對評估結果進行檢驗,積水點位于高風險和次高風險區域的占44.2%,位于中級以上風險區域的共占比77.3%;通過個例分析發現,大部分積水過程的積水點與城市內澇綜合風險中高級區域對應較好。評價結果能夠反映出鄭州市中心城區的內澇災害風險分布情況,特別是二七區、管城區西北部和金水南部,積水點集中且密度最大,與內澇災害次高以上風險高度一致,可為城市防洪策略、災害風險管理等實踐提供參考。
    13  基于GIS的攀枝花芒果氣候適宜性精細化區劃
    劉春艷,尹雪梅,杜成勛,彭永康
    2025, 53(1):135-144. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240098
    [摘要](140) [HTML](0) [PDF 5.57 M](257)
    摘要:
    為充分利用攀枝花氣候資源、合理規劃芒果產業布局、促進芒果高產穩產提供科學依據。利用攀枝花1993—2022年4個國家站和26個區域站現有年份氣象資料、芒果生育期觀測資料、攀枝花數字高程和鄉鎮邊界,篩選出7個影響攀枝花芒果品質和產量的氣候因子和2個地形因子作區劃指標,建立氣候適宜性指標空間分布模型和綜合生態適宜度模型,采用層次分析法和自然斷點法,運用GIS完成攀枝花芒果氣候適宜性精細化區劃。結果表明:攀枝花絕大部地區熱量能滿足芒果生長發育需求,最冷月平均氣溫和年極端最低氣溫是制約芒果種植布局的關鍵氣候指標,即在種植中應首要考慮芒果能否安全越冬。優勢種植區(最適宜區和適宜區)占33%,分布在沿主要河流海拔1600 m以下地段;次適宜區分布在適宜區和不可種植區之間,占17%,氣象風險較高;不可種植區占50%,北部海拔1750 m、南部2000 m以上大部地區不可種。區劃結果經初步驗證與實際種植情況基本相符。
    14  亞運賽事氣象保障服務綜合指揮平臺建設及應用
    張鋒,陳錦慧,陳沖,李建,王偉,李俊徽,張旗
    2025, 53(1):145-152. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230438
    [摘要](157) [HTML](0) [PDF 11.95 M](291)
    摘要:
    室外體育賽事、開幕式、演唱會等活動受天氣影響制約因素大,對氣象預報預警信息的準確性、及時性要求高,因此氣象服務保障已成為奧運會、亞運會等重大活動組織實施和運行體系中必不可少的組成部分。本文介紹了杭州第19屆亞運會賽事氣象保障服務綜合指揮平臺的建設概況,詳細闡述了平臺的系統架構、關鍵技術、主要功能和應用情況等。平臺采用SpringCloud微服務架構設計,并利用組件化開發、RPA(Robotic Process Automation)系統集成等開發技術實現快速定制開發和滾動迭代,基于中國氣象局天擎大數據云平臺,實現各類亞運氣象數據的匯聚融合應用,順利完成亞運賽事氣象保障服務工作,為氣象部門建設相關重大活動氣象指揮保障系統提供借鑒參考。

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