大别山区茶叶气候生产潜力评估

基于大别山区35个气象观测站1971—2020年逐日气象资料、DEM数据，采用气候统计分析、逐步订正法和趋势面插值等方法，对茶叶光合生产潜力（YQ）、光温生产潜力（YT）和气候生产潜力（YW）时空变化特征、气候资源贡献率及其对气候变化的响应进行了分析。结果表明：大别山区茶叶YQ和YW呈下降趋势，降幅分别为0.58和0.05 t〖DK〗·hm-2〖DK〗·(10a)-1，YT呈增加趋势，增幅为0.36 t〖DK〗·hm-2〖DK〗·(10a)-1；空间分布上，YQ随纬度的增加而增加，YT随纬度和海拔的增加而减少，YW随纬度的增加而减少、随海拔的增加而增加；太阳辐射、温度和降水对YW的贡献率分别为26%、48%、26%，温度的促进作用与太阳辐射和降水的抑制作用相互抵消，致使YW总体呈动态平衡趋势；气候变化背景下，大别山区北部地区较南部地区YQ下降趋势更加明显，南部地区较北部地区YT增加趋势更加明显，YW在低海拔地区呈增加趋势而在高海拔地区呈下降趋势。研究结果可为大别山区茶叶产业充分利用气候资源、高效趋利避害、合理优化产业布局提供科学依据。     

ZDR柱识别方法在海南地区的应用

基于双偏振天气雷达的相关研究大部分集中在雷达如何识别粒子相态、精细化探测云系垂直结构方面，专门针对差分反射率因子ZDR柱的识别研究相对较少。通过对海南地区对流云系特征进行分析研究，提出一套基于双偏振雷达探测数据（2020—2021年）的ZDR柱识别方法，结合多源资料对发生在海南地区的2次对流天气过程展开分析，〖JP2〗验证ZDR柱识别效果。结果表明：①ZDR柱通常在对流云系前中期较为深厚，最大可达0 ℃层以上3～5 km，〖JP〗在空间分布上ZDR柱与雷达径向速度的辐合有密切关系，其正负径向速度对的差值与ZDR柱的强弱变化规律呈正相关，并且深厚的ZDR柱较大概率出现在对流云系运动方向的前缘位置，与对流云团雷达反射率因子较大区域（≥50 dBz）有明显的对应关系；②ZDR柱最大深度的变化趋势同雷达回波顶高和垂直累计液态水含量有弱相关性，雷达回波顶高和垂直累计液态水含量的变化通常滞后于ZDR柱深度的变化（约12～15 min）。该方法具备识别海南岛地区ZDR柱现象的能力，可以在分析强对流天气过程、人工影响天气指挥和短临灾害天气预警等方面发挥应用效益。     

基于MODIS遥感资料监测南海白天雾

根据现有雾遥感监测理论,采用多通道阈值判识法,基于MODIS资料进行南海白天雾监测。该方法利用MODIS的1、2、18、20、31通道数据,分离云、雾、海表的相关信息。满足RB1<20%、RB2<20%、RB1>RB2的象元判识为海表;满足RB1>55%、RB2>55%、TB31<273 K的象元判识为中高云;海雾和低云的分离指标IFC>20的象元判识为海雾。利用2011年1—4月广东沿海海雾实地观测结果对该方法进行验证,在13个样本数据中,有9个样本的卫星监测结果与地面观测结果一致,有3个样本地面观测有雾但卫星监测为低云,1个样本地面观测有雾但卫星监测为晴空洋面。主要是因为MODIS资料本身对云雾不具备穿透性,算法设计时只能假设单一视场中只有一层云雾,对于无云覆盖的雾区较易识别,但对于被云覆盖的雾区则只能将其判识为云区,但总体来说,该监测模型是有效的、可行的。      

一次强降水超级单体风暴双偏振参量特征分析

利用青岛双偏振多普勒天气雷达资料和探空及自动气象站观测资料，对2020年8月3日发生在山东高密的一次强降水超级单体风暴双偏振特征进行了分析。结果表明：①强的对流有效位能（CAPE）、低层强垂直风切变、高空强辐散及高湿是强降水风暴发展维持的关键环境因素。②风暴低层存在差分反射率因子ZDR弧和差分相移率KDP高值区，ZDR弧与入流缺口一侧反射率因子梯度高值区相匹配，对应偏小的KDP和相关系数，〖JP2〗以少量大粒子为主；KDP高值区为强降雨区，对应小于3 dB的ZDR和大的相关系数，以高浓度、大小适中的液态粒子为主。③有界弱回波区BWER外围存在ZDR环，对应偏小的KDP，而BWER上方存在深厚宽阔的ZDR柱和KDP柱，KDP柱高于ZDR柱的高度，气旋性旋转上升气流区内中层以下分布有少量大的粒子，而中层之上分布有较高浓度的大粒子。④-20 ℃层高度之下含有丰富的液态粒子，-20 ℃层高度之上含有丰富的霰粒子和冰晶粒子，是高密强降水超级单体风暴典型的微物理垂直结构特征。〖JP〗     

鄂北一次超级对流单体的双偏振雷达特征分析

利用湖北省随州市S波段双偏振雷达资料及常规观测资料，对2020年5月4日鄂北随州出现的超级单体风暴进行分析。结果发现：①在有利天气背景作用下，形成了上干冷下暖湿的垂直层结、0~6 km中等强度垂直风切变以及地面辐合线，为强风暴的发生发展提供环境条件和触发条件。②超级单体发展过程中，观测到前侧“V”形入流缺口、中气旋、弱回波穹隆、悬垂回波、钩状回波等特征，且风暴顶高度、风暴质心高度、最大水平反射率因子高度以及垂直累积液态含水量等风暴参数均呈先升后降趋势。③超级单体的发展和成熟阶段，在0 ℃层以下的低层，于前侧下沉气流西侧的水平反射率因子大梯度区观测到浅薄的差分反射率因子Zdr大值区，即Zdr弧；④超级单体的初始阶段、发展阶段以及成熟阶段，在0 ℃层之上的中层，观测到强上升气流的正温度扰动使冰相粒子在附近融化而形成的Zdr环形大值区和相关系数环形小值区。⑤垂直方向上，在超级单体的初始阶段、发展阶段以及成熟阶段均观测到Zdr柱和差分相位常数Kdp柱。Zdr柱与弱回波穹隆区位置对应较好，其不同时期特征反映了上升气流强的变化；Kdp柱的变化反映了超级单体中含有大量液态水滴区域的变化。     

2008年冬季一次东海海雾过程研究

本文利用卫星资料,站点资料,再分析资料结合HYSPLIT-4模式对2008年1月8-10日发生在东海的一次海雾过程进行研究,观测分析表明:此次海雾是辐射冷却-平流雾,大尺度环流场为其发生了提供了背景场,冷暖空气相互作用冷凝成雾,海洋锋区决定了海上雾区"楔形"形状;在海雾形成前,已有接地的逆温层存在,逆温层使夜间辐射冷却,高空暖平流,低层冷空气渗入等多方面结果,低层湍流触发海雾形成,海雾形成于不接地的逆温层中,强湍流导致海雾的消散;海雾期间风速较小,风向不定,并且冬季海雾浅薄,雾顶高度在100m左右。以上结果有利于对冬季东海海雾的理解,以及为海雾预报提供新的思路。     

上海青浦CINRAD/SAD雷达和南汇WSR-88D雷达数据对比分析

上海青浦CINRAD/SAD雷达和南汇WSR 88D雷达型号不同,并且采用不同的双偏振技术升级方案,实际业务运行中2部雷达存在一定的数据偏差。为了对雷达的探测性能进行定量评估,在共同探测区域遴选2022年7—9月及2023年6月共30个过程3933个时次数据,以稳定性降水与对流性降水分类并按强度分级进行对比,评估了反射率因子ZH,差分反射率ZDR,相关系数CC和差分传播相移ΦDP的水平分布特征及随方位变化趋势,雷达灵敏度随仰角变化趋势以及ZH和ZDR偏差的定量统计。结果表明：2部雷达ZH的观测结果接近,青浦CINRAD/SAD雷达的ZH,CC和ΦDP受地物及避雷针影响较大,随方位变化不稳定,青浦CINRAD/SAD雷达在低层的非气象回波滤除效果较南汇WSR 88D雷达差。2部雷达ZH和ZDR的偏差在ZH大于40 dBz的区域较大,ZH平均偏差为0.9 dB,ZDR为-0.14 dB。本文基于台风、冰雹、短时强降水和梅雨降水数据,定量化评估了上海2部S波段双偏振天气雷达数据之间的差异,为后续算法改进以及数据订正提供参考。     

MODE降水检验评价指标改进及卷积半径应用

基于对象的诊断检验方法（MODE）受降水临界值、卷积半径、属性权重等参数的影响,合理选取卷积半径并准确表征预报场与观测场之间的空间相似度决定了MODE的应用效果。本文基于2020年夏季贵州54个降水个例,以多源融合降水（CMPA）作为实况,使用MODE和FSS评分（Fractions Skill Score）对中国气象局广东快速更新同化数值预报系统（CMA GD）24 h日降水预报进行空间检验。结果表明：卷积半径过小易造成MODE提取降水对象过多,而卷积半径过大则导致局部降水信息丢失,无法从降水场中提取到降水对象。不同卷积半径下计算的最大相似度中值（MMI）存在突变。在MMI基础上引入面积权重构造面积平均最大相似度（AMMI）。AMMI不受提取降水对象个数的影响,较MMI更具有稳定性,用于表征降水场之间的整体空间相似程度更为合理。根据对象总面积随卷积半径的变化将降水分为大范围降水和局部降水2类。大范围降水平均总面积随着卷积半径的增加而增加,AMMI随卷积半径变化不大。随着卷积半径的增加,局部降水平均总面积减小,平均AMMI有所减小。局部降水对卷积半径选取较为敏感,以观测场对象面积变化不超过10%的最大半径作为卷积半径有助于保留降水场大部分信息。     

北部湾海雾特点及海陆大雾差异分析

基于2016—2017年北部湾海洋气象浮标站、海岛站、内陆站的观测资料,对北部湾海雾的季节变化、生消特征和持续时间进行了统计分析,并探讨了海上和陆地大雾的差异性。结果表明:①2016年北部湾出现海雾37d,2017年为19d;3月海雾日数最多,4月次之,12月和6—10月未出现海雾;一天中出现雾的峰值时间为03:00—05:00,雾消散峰值时间为08:00—10:00;雾的维持时间绝大部分在3h以内。②北部湾不同的地域和下垫面,雾的生消时间有所不同,海上雾(浮标站)的出现时间较海岛雾(涠洲岛站)、沿岸陆地雾(北海站)约提前3h左右,消散时间推迟约3h左右。③北部湾海雾绝大多数发生在风速小于等于5m/s的情况下,以1～3m/s最为适宜,海上雾多出现在NNE-SE情况下,沿岸雾偏南风居多;95%的海雾出现在海水温度低于25.0℃条件下。     

新一代天气雷达2009—2014年运行状态分析

综合气象观测系统运行监控平台(ASOM)是地面观测设备实时运行状态及探测数据的监控保障系统,文章基于ASOM中2009年12月1日至2014年11月30日的维护维修数据对新一代天气雷达运行指标进行评估,统计其业务可用性（Ao）、平均无故障工作时间（MTBF）、平均故障持续时间（Tfd）、故障次数（Nf）和故障分布情况,2014年,Ao和MTBF分别提高到99.06%和1465.08 h,Tfd和Nf分别降低至13.15 h和4.68次。此外文章对故障案例中的备件更换情况按照雷达分系统和不同型号进行统计分类,建立针对性的备件供应管理,以提高新一代天气雷达的维修能力,提升综合观测系统装备供应管理效能。     

基于多灰度共生矩阵特征值的黄渤海白天海雾识别算法

本文基于多灰度共生矩阵特征值,即相关性、对比度、同质性和能量,进行联合海雾遥感判识,提出一种高准确率黄渤海白天海雾识别算法。采用第二代静止气象卫星FY-4A可见光、近红外和红外数据,将该算法应用于黄渤海区域白天海雾判识,并利用2019—2020年沿黄渤海气象站点能见度实测数据及CALIPSO卫星数据产品对本算法识别结果进行精度验证。结果表明：海雾识别平均检测率(POD)为92%,误报率(FAR)为27%,临近成功指数(CSI)为69%,可以实现对海雾的动态监测,为海上交通等领域提供较好的数据支持。     

利用动态阈值方法改进的风云二号卫星海雾检测技术

有效的观测是提高对海雾认知和预报水平的关键因素,卫星数据是当前最可行的观测数据源,但需要高质量的观测数据和精细的检测技术。本文为提高风云二号海雾检测水平,在现有卫星观测数据条件下借鉴了动态获取云雾阈值的思想,定制设计了一套从获取动态检测阈值到温度、纹理、噪声检测等步骤的黄渤海海雾检测方法流程。对黄渤海白天海雾检测结果的检验表明,虽然对于秋、冬非海雾季月份的效果还有待提高,但在春季海雾季已接近国际同类产品水平。同时该技术方法也需要继续搜集实例,进一步优化阈值获取方案。     

Fog Detection over China’s Adjacent Sea Area by using the MTSAT Geostationary Satellite Data

A fog threshold method for the detection of sea fog from Multi-function Transport Satellite (MTSAT1R) infrared (IR) channel data is presented.This method uses principle component analysis (PCA),texture analysis,and threshold detection to extract sea fog information.A heavy sea fog episode that occurred over China’s adjacent sea area during 7 8 April 2008 was detected,indicating that the fog threshold method can effectively detect sea fog areas nearly 24 hours a day.MTSAT-1R data from March 2006,June 2007,and April 2008 were processed using the fog threshold method,and sea fog coverage information was compared with the meteorological observation report data from ships.The hit rate,miss rate,and false alarm rate of sea fog detection were 66.1%,27.3%,and 33.9%,respectively.The results show that the fog threshold method can detect the formation,evolution,and dissipation of sea fog events over period of time and that the method has superior temporal and spatial resolution relative to conventional ship observations.In addition,through MTSAT-1R data processing and a statistical analysis of sea fog coverage information for the period from 2006 to 2009,the monthly mean sea fog day frequency,spatial distribution and seasonal variation characteristics of sea fog over China’s adjacent sea area were obtained.     

广东沿岸海雾决策树预报模型

利用汕头、珠海和湛江地面观测站2000-2008年1-5月的海雾历史观测资料和NCEP/NCAR FNL再分析资料,采用分类与回归树(CART)方法对海雾及其生成前24 h的海洋气象条件进行分类分析,建立了海雾决策树预报模型;并根据现有的海雾理论认识,对海雾预报规则包含的物理意义进行讨论.10次交叉检验的结果表明:采用...     

基于决策树算法的海州湾地区海雾预测北大核心

基于连云港西连岛站点2014—2018年逐小时气象观测资料,经过对海雾事件及气象要素特征的统计分析探寻海州湾海雾发生发展的基本规律,并基于机器学习中的经典的C4.5算法对海雾天气建立气象要素预测模型。结果表明:基于C4.5算法的决策树预测模型能够较为直观准确的对海州湾海雾进行预测,并且该决策树模型具有较高的泛化能力。利用2014—2017年的样本数据进行学习,模型的学习准确率为92.85%,利用2018年的样本数据对模型的泛化能力进行测试,测试准确率为93.51%。决策树算法在海雾预测中具有方便简洁、科学实用,准确率高等特点。     

一次黄海海雾的数据同化试验与形成机制研究

选取2012年4月14日的一次存在东西2片雾区的黄海春季海雾为研究对象,借助WRF（Weather Research and Forecasting）模式,采用循环3DVAR（3-Dimensional Variational）数据同化方案,考虑了湿度控制变量的背景误差协方差CV6,进行了AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）卫星温度与湿度廓线数据的同化试验,并基于同化试验结果探讨了此次海雾的形成机制。同化试验结果表明：同化 AIRS 卫星温度与湿度廓线数据后,模式能成功再现海雾的形成过程,特别是东西2片雾区之间的晴空区的存在,这归功于AIRS数据的同化能够显著改善海上大气边界层的温湿结构、影响海雾的低层高压的范围与强度;机制分析揭示：东西2片雾均为典型的平流冷却雾,但二者厚薄和气团来源不同;海上高压控制黄海西岸陆地的暖空气入海,受低海温的冷却作用降温先形成逆温层,然后逆温层底部生成了较薄的西侧雾区;来自黄海中部的空气向东北移动至朝鲜半岛西部海域,高压下沉增温形成一个顶部较高的稳定层,从而生成较厚的东侧雾区;高压中心下沉区内,近海面风速小使得机械湍流弱,空气增温与海温暖舌共同作用下使得近海面气海温差小,海雾无法生成导致了晴空区的存在。     

MODIS遥感数据在我国台湾海峡海雾监测中的应用

海雾是一种常见的灾害性天气现象。以我国台湾海峡为示范研究区, 利用新一代卫星传感器MODIS的可见光和红外探测通道数据, 在分析海洋、中高云、低云和海雾等不同下垫面的MODIS光谱辐射特征基础上, 选择对海雾具有敏感反应的探测通道, 通过综合判识建立台湾海峡海雾遥感监测模型。利用该模型对2004-2007年我国台湾海峡海雾事件进行监测, 并用福建沿海5个地面气象观测站的能见度数据对监测结果进行验证分析。结果表明:基于MODIS数据的海雾遥感监测模型能够较准确地对台湾海峡海雾分布和发展过程进行监测, 从地面观测数据与卫星监测结果对比验证来看, 海雾监测的准确率可达80 %以上, 具有较高的业务化应用前景。     

黄渤海一次持续性大雾过程特征和成因分析

利用日本MTSAT1R卫星数据、常规地面和高空观测数据、NCEP FNL客观再分析资料和NEARGOOS（NorthEast Asian Regional Global Ocean Observing System）的海表温度（SST）数据,分析了2010年5月31日至6月5日发生在黄渤海及周边地区的一次持续性海雾天气的形成、维持、消散特征及其物理机制。结果表明：大雾形成前低层水汽非常充沛,入海变性冷高压的稳定维持为这次持续性海雾过程提供了有利的背景条件,海雾在夜间辐射冷却作用下形成;大雾期间黄渤海     

2015-04-28渤海海雾形成过程中的海气相互作用分析

利用FY和MTSAT卫星资料、ERA Interim再分析资料、黄渤海浮标站资料、黄渤海自动站逐小时观测资料,对发生在2015年4月28—29日的渤海海雾成因进行分析,着重探讨了海雾形成过程中的海气相互作用。结果发现,近海面处大气低层逆温层抬升,大于90%的大湿度区向上、向西扩展,对海雾形成非常有利;海雾生成前、生成发展过程中存在明显的东到东南风,有利于黄海水汽向渤海输送,海面上空有水汽通量大值区由渤海海峡向渤海中部移动,使得渤海上空水汽输送加强,提供了海雾形成所需的水汽;在海雾形成过程中渤海上空气温高于海温,风切变造成的海气界面湍流热交换为大气输送向海洋,使得冷海面上空暖湿空气降温冷却达到饱和形成海雾,是平流冷却雾。      

基于MTSAT卫星遥感监测的浙江省及周边海区大雾分布特征

利用日本静止气象卫星MTSAT逐时资料,综合地面气象观测数据,对浙江省及其周边海区陆地和海上2008—2012年的大雾进行了专题信息提取,并给出了浙江省陆域、周边海域0.05°×0.05°网格点的小时尺度的遥感大雾产品,结果表明:(1)基于MTSAT卫星观测数据,采用分级判识太阳高度角阈值和归一化大雾指数的方法,构建的浙江及其周边地区陆地和海上遥感大雾监测模型,大雾判识精度总体超过75%,基本满足使用需求。(2)浙江省陆域近5年大雾年平均累计为411.7 h,约占全年的4.7%,基本呈南多北少,山区多平原少的格局,其中浙江南部高山区、舟山和温州部分海岛及西部山区为大雾多发区,且大雾季节分布为冬秋季较多,春夏季较少,22时至09时是浙江省陆域大雾的高发时段,10时以后大雾逐渐消散,至后半夜、凌晨前后,大雾频次逐渐增多。(3)研究区海雾主要发生在大陆近海,呈现由近海向外海减少的空间格局,东海海域年大雾累计为311.7 h,以东海西南部地区大雾出现最多,浙江省沿海大雾的高发区位于温州海域及钱塘江口。研究区海域大雾具有明显的季节特征,主要表现为春季较多,夏季次之,秋冬季较少的分布格局,且海上主要受平流雾影响,大雾不易消散,持续时间较长。从各海区大雾发生频次从高到低依次为:东海东南部、台湾以东洋面、东海中东部、黄海西南部、东海中西部、台湾海峡、东海西北部、黄海东南部、东海西南部和东海东北部。