降水现象对大气消光系数和能见度的影响

大气中各种粒子对大气消光系数和能见度有不同程度影响,除气溶胶粒子外,降水粒子对能见度影响也不可忽视。为了解降水粒子对能见度的影响,确定能见度变化与降水现象之间的关系,该文在分析降水粒子的大小、速度、形状、谱分布、光学特性等特征的基础上,忽略气溶胶粒子的影响,建立基于实测谱分布的降水与能见度的理论模型,讨论不同类型降雨、降雪对大气消光系数和能见度的影响。同时选取Parsivel降水粒子谱仪在南京地区的降雨和降雪观测记录,利用实测数据来对比验证本文所建立的降水-能见度理论模型。结果表明:能见度随着降水强度的增大呈指数降低;受降水粒子特性和天气条件等多种因素影响,能见度与降水强度之间的关系并不是唯一对应的;降雨和降雪对能见度的影响各不相同,相比而言,降雨对能见度的影响比较容易确定,而降雪对能见度的影响比较复杂,主要因为雪花或冰晶的类型复杂多变,对大气消光系数有不同程度的影响。结合理论分析和实测数据对比验证,降水现象对能见度的影响得到了证实。     

融合能见度预报的烟雨景观气象指数研究

利用2021年兰溪市国家站高精度气象资料和大气成分资料对烟雨景观天气进行定义和分析,建立大气能见度预报模型,结合降水强度构建了烟雨景观气象指数等级。结果表明,影响烟雨景观天气的主要因素是大气能见度和降水,其中大气能见度受气象因子和大气成分影响,相对湿度、风速、PM_2.5是影响大气能见度的主要因素,采用Bayesian Regularization算法的神经网络模型能较好地预测烟雨景观天气时的大气能见度。结合大气能见度和降水强度,将烟雨景观气象指数分为5级,分别为极易、较大可能、有可能、较小可能、不易。     

连霍高速公路陕西段低能见度特征及影响因素

为了提升高速公路沿线低能见度预报预警能力，本文利用连霍高速公路陕西段沿线10个交通气象观测站逐时观测资料和欧洲中期数值预报中心ERA5逐小时再分析数据，分析公路沿线低能见度分布特征，探究低能见度与其他气象要素的关系。结果表明：1月是连霍高速公路陕西段沿线低能见度天气高发月份，而2月低能见度天气最少；一日中00:00—10:00(北京时，下同)低能见度出现次数最多，其中0～50 m的低能见度主要出现在05:00—06:00；低能见度持续时间较短，多在2 h以内，最长持续17 h。兴平到常兴段、陈仓段低能见度天气较多，是日常交通气象服务需要重点关注的路段。低能见度与各气象要素的关系分析发现，0～5℃的气温、90%以上的相对湿度、1.0 m·s^-1以下的风速且处于东北风至东风条件下低能见度出现次数最多。夏季和冬季低能见度多与降水天气有关，低能见度通常出现在降水过程中或过程后，这种低能见度天气均在天气系统影响时出现，较辐射降温引起的低能见度持续时间更长、范围更广。各季节低能见度形成时的相对湿度不尽相同，冬、夏、秋季低能见度天气的相对湿度较高，而春季低能见度天气的相对湿度较...     

洛阳机场大雾天气分析

分析洛阳机场1994年1月～1998年12月水平能见度＜1.0 km的天气发现,98%的低能见度天气是雾造成的.在此基础上,探讨了洛阳机场出现的雾的种类及其影响程度和变化规律.     

南京机场降水低能见度雨滴谱特征

对不同种降水对能见度的影响进行研究.选取连续性降水天气和雷暴天气两次过程的雨滴谱资料,计算后发现雷暴降水出现低能见度的雨滴谱较宽,而连续性降水雨滴谱的分布窄.粒子浓度和能见度呈反相关,在粒子浓度降低时能见度值有迅速的好转.在低能见度阶段小粒子的含量明显偏大些,1 mm以下的小粒子浓度对能见度的影响最大,其次是1～2 mm的小粒子,小粒子的高浓度对应着低能见度.出现降水并低能见度的时段时各特征量均为相对高值,能见度好转后突变转好并振荡,呈现相关.计算能见度在高粒子浓度和低能见度时与实测能见度接近.     

上海地区低能见度特征分析

利用上海机场气象观测资料以及同时段的探空资料、大气污染资料,分析了上海地区低能见度的季节和日变化特征,以及影响低能见度的天气因子和大气污染浓度,结果表明:低能见度在12月出现次数最多,其次是1月、11月,6-9月出现最少;05:00-08:00出现频率最高,维持时间在1-5 h内的累积频率达到84.4%.降水、雾、霾等是造成低能见度的天气因子.低能见度日空气污染比较严重.冬季大气边界层稳定比例较高、多层逆温频繁发生、混合层高度低,是上海地区低能见度发生频率较高的主要原因.     

天津地区低能见度时空特征及其在高速公路气象服务中的应用

利用2017—2020年天津地区交通自动气象站、国家级地面气象观测站、部分区域自动气象站的能见度和降水量观测资料,分析了对高速公路交通安全产生较大影响的低能见度时空特征及其与降水的关系,进而给出各高速公路低能见度风险等级及对应的关键服务期。结果表明：天津地区低能见度年均日数为22.1 d,空间分布差异明显,北部出现频率最多,西部、南部次之,东部最少。低能见度大多集中在9月至翌年2月,且出现频率夜间高于白天,通常在06时前后达到最大。夏季降水对低能见度产生有明显影响,7—8月受降水影响的低能见度约占全部的47.1%,集中发生在13—15时和19时至翌日08时两个时段。低能见度风险等级较高的高速公路约占全部的57.1%,不同高速公路的重点关注路段和关键服务期也有明显差异。     

洛阳机场大雾天气分析

分析洛阳机场1994年1月－1998年12月水平能见度＜1．0km的天气发现，98％的低能见度天气是雾造成的。在此基础上，探讨了洛阳机场出现的雾的种类及影响程度和变化规律。     

成都双流机场跑道视程与低能见度的关系

利用成都双流机场2012—2016年机场主导能见度和跑道视程资料,分析两者的特征和关系,旨在为机场低能见度天气时预测跑道视程提供辅助判断依据。结果表明:双流机场夏(6—8月)秋(9—11月)两季主导能见度较高,春(3—5月)冬(12—2月)两季较低;主导能见度在午后至夜间较高,日出前后较低。02L(西跑道南端)的跑道视程与主导能见度一致性较好,02R(东跑道南端)的跑道视程与主导能见度一致性较差;主导能见度观测点与大气透射仪器或前向散射仪器(用于测量跑道视程)所在位置的气象环境条件越接近,两者的一致性越好。     

基于AWOS数据的南京禄口机场低能见度特征统计研究

利用南京禄口机场2011 2016年分钟级地面观测数据对禄口机场低能见度现象进行分析,统计低能见度天气发生的时间分布特征;分析其他气象要素与能见度的关系,归纳低能见度天气下各气象要素的阈值,建立低能见度天气的预警指标。结果发现,禄口机场发生低于2 000 m能见度现象时,逐月平均相对湿度均超过90%,表明禄口机场低能见度主要是由雾造成的。禄口机场能见度表现出明显的季节、次季节变化特征,呈现双峰双谷结构,4月及7、8月为两个峰值,6月及12月和次年1月为两个谷值。这种特征的形成与近地层大气的温度、湿度、层结有密切关系。能见度分布具有较为明显的日变化特征,凌晨至早晨能见度最低,午后能见度达到最高,秋季能见度的日变化幅度较大,冬季低能见度可能出现的时间分布范围广。通过分析发现能见度与气象要素之间的关系复杂,并不呈现某种线性关系。分析不同等级低能见度天气对应的气温、温度露点差、水平风速范围,发现气温在不同月份有较大差异,温度露点差及水平风速的范围较稳定。     

不同天气条件下沈阳城市热岛特征

利用1992—2008年沈阳站和新城子站逐日4个时次的平均气温、平均风速、降水量、云量和能见度资料,对不同天气条件下沈阳的城市热岛效应进行研究。结果表明：除雾和浓雾天气条件下,沈阳城市热岛强度在08时最弱外,其他天气条件下均表现为20时最强,14时最弱;不同天气条件下,夜间城市热岛强度均高于白天;晴朗无风条件下昼夜城市热岛强度差最大,为0.73℃。四季相比,除雾条件下秋季城市热岛强度最强外,其他天气条件下均为冬季最强;除大雨条件下春季城市热岛强度最弱外,其他条件下均为夏季最弱。沈阳城市热岛强度随降水量的增加而减弱,随能见度的降低而减弱,随着风速的增加而减弱。白天和夜间两个时次的差值表现为,1～3级风夜间变化幅度大于白天,0级和4～5级风速有相反规律,其他天气条件下无明显规律。     

基于机器学习的降雨量雷达回波数据建模与预测

以浙江省2016年1-10月的雷达回波强度数据为基础,分别应用随机森林模型、BP神经网络模型、卷积神经网络模型来预测降雨量并进行对比.建模分析结果表明,随机森林模型预测效果精确度较低,容易低估较大的降雨强度,而BP神经网络和卷积神经网络预测的效果都比随机森林好,特别是卷积神经网络,其预测值与真实值更加接近,且对较大的降雨强度拟合较好.     

2017年6月10日南京机场强降水过程对航空飞行影响分析

降水对飞行的影响一直是航空气象关注的重点。本文选取2017年6月10日02：30—18：00的一次强降水过程的雨滴谱观测数据,分析了强降水时段雨强与能见度之间的相关关系发现,雨强与能见度呈明显的负相关关系。通过计算平均雨滴谱的各种特征参量,各种粒子对雨强的贡献情况,在雨强较小的区间主要为小粒子,而雨强越大,大粒子的贡献逐渐显现,在最大雨强的区间,出现了三峰形态,3种直径粒子的高浓度对强降水不同阶段的贡献各不相同,对航班飞行的影响也存在差异。使用雨滴参数计算了雨滴对飞机撞击力,分析各类飞机在强降水环境下的飞行受力均达到了10%的动力状况;受力方面各机型在低值区接近一致,有大型机在高值区迅速增加的情况;同样的雨强,小型机受到的力要远小于大型机;各机性在水平方向上的受力情况均较垂直方向大一个量级。     

随机森林算法在人工增雨效果统计检验中的应用研究

评估人工影响天气的效果通常需通过一定的方法近似求出未作业时的降水量,传统的人工影响天气效果的统计检验方法以线性回归为主,这种方法能够较好地建立目标区和对比区的历史回归方程。但实际上,降水量受多种因素影响,通过历史回归方法无法解决降水量非线性的问题。为解决降水估算中存在的非线性问题,提高降水量估算精度,引入了当下流行的机器学习算法——随机森林算法。使用优选出的多个与降水量相关的预报因子,分别构建了月、日降水估算模型,然后利用江西省南昌市1961-2010年降水数据及环流指数数据,并结合2012-2014年南昌市地面增雨作业信息,验证所建模型估算降水的可行性和人工增雨作业效果统计检验的适用性。结果表明,随机森林模型估算精度较高、泛化能力强,能较准确地估算月、日降水量,对于稳定性降水的估算准确率达90%;但随机森林模型对汛期的月降水量和强对流天气影响下的日降水量估算结果较观测值偏低,有待进一步订正和研究。总体来说,随机森林模型具有精度高、稳定性好、收敛快、不用进行数据预处理、参数少、操作便捷等特性,在综合性能上具有一定优势和可推广性。     

江苏不同强度降雨对能见度影响分析

利用江苏70个基本站多年逐时雨量、相对湿度、风向、风速以及同时段内最低能见度等观测资料,分析不同强度降雨对能见度的影响,并对比分析两种不同强度降雨造成的低能见度事件统计特征。结果表明:降雨是除雾以外,江苏低能见度的主要影响天气(14. 7%),其中稳定性弱降雨和短时强降雨影响最大。与低能见度雾事件不同,降雨造成的低能见度事件全天各时段均可能出现,发生时可伴随较强的风速(2 m/s),短强低能见度多见风速4 m/s(26. 6%)。江苏冬春两季为雨雾高发季,主要受降雨持续时间影响,对应的低能见度区间为500~1 000 m,有明显日变化。短强低能见度主要受雨强影响,多发生于6—9月,对应的低能见度区间为小于200 m,无明显日变化。两种降雨产生的低能见度事件有明显的空间分布差异,且雨雾低能见度发生时偏北风占主导,短强低能见度发生时则偏东风占主导。     

TOPMODEL模型在重庆市开县温泉小流域径流模拟中的应用研究

以重庆市开县温泉流域(984km2)为研究区域,利用自动雨量站资料作为TOPMODEL(TOPography based hydrological MODEL)降水一径流模型的输入,以08:00 BST观测的流域出口流量作为模型率定的依据,探讨了用小时面雨量和08:00流量资料和TOPMODEL水文模型进行小流域流量模拟的可行性.结果表明,以08:00流量为依据对TOPMODEL水文模型进行率定后,模型效率系数达到0.872.结果表明,TOPMODEL在所研究的流域基本上是适用的.此工作是自动雨量站资料、天气雷达定量测量降水产品等用于小流域山洪预报的基础工作之一.     

湖南省低能见度天气时空分布特征及预报订正方法研究

利用2011~2020年国家基本站观测资料,研究了湖南省低能见度天气时空分布特征,并结合低能见度与地面气象要素的关系获取预报订正阈值,在此基础上,结合概率匹配法对EC能见度预报进行订正研究。结果表明:（1）低能见度区域主要位于湖南中北部和通道县、衡阳市附近,并且从秋季开始整个低能见度区域有明显向南扩大的趋势;低能见度时数出现最多的是冬季,其次是春季和秋季,分布范围最广的也是冬季,集中于湖南中东部。（2）低能见度日变化呈单峰型,主要集中在20时~次日09时。（3）≤1 km低能见度主要出现在地面风速<2 m/s、地面相对湿度基本高于90%、地面温度低于20℃及24 h变压<2 hPa的气象环境。（4）采用概率密度匹配结合要素的预报订正方法优于仅使用概率匹配的订正方法,可以很好地对湖南大部分低能见度天气预报进行有效订正,订正后TS评分显著提高。      

基于数值预报和随机森林算法的强对流天气分类预报技术

随机森林算法是当前得到较为广泛应用的机器学习方法之一,有着很高的预测精度,训练结果稳定,泛化能力强,解决多分类问题有明显优势。本文将随机森林算法应用于强对流的潜势预测和分类,分短时强降水、雷暴大风、冰雹和无强对流四种类别,基于2005—2016年NCEP 1°×1°再分析资料计算的对流指数和物理量,开展强对流天气的分类训练、0～12 h预报和检验,经2015—2016年独立测试样本检验表明,针对强对流发生站点的点对点检验,整体误判率为21. 9%,85次强对流过程基本无漏报,模型尤其适用于较大范围强对流天气。随机森林算法筛选的因子物理意义较为明确,和主观预报经验基本相符,模型准确率高,可用于日常业务。     

“13·6·30”遂宁市特大暴雨成因的初探

利用自动气象站雨量资料、常规观测资料、雷达资料以及NCEP再分析资料,对2013年6月30日至7月2日四川遂宁地区特大暴雨过程中高原低涡和西南涡的耦合作用对本次特大暴雨的影响以及低空急流演化特征和强暴雨的关系进行初步探讨。结果表明:当高原涡和西南涡发生耦合时会使得高空低涡发展加强,并激发遂宁暴雨天气的产生。急流为高空低涡的发展提供不稳定能量。超低空急流和低空急流对强降水有提前2 h的指示意义,低空急流指数增大的过程和降水量的强度成正比关系。