新一代天气雷达资料传输说明及设置技巧

山西省人工降雨防雹办公室在山西省布设了雷电监测定位系统,在全省7个子站配备了ADTD雷电探测仪,并通过CDMA无线传输和气象系统局域网传输的方式将所探测的闪电数据传输到山西省人工降雨防雹办公室,以达到对雷电天气的实时监控．在数据上传国家探测中心的同时,也为我们飞行作业计划的制定提供了非常重要的指导作用。本文主要介绍了雷电定位系统的构成以及故障检查和处理。     

河南省人工影响天气一体化智能业务系统设计思路

河南省人工影响天气(以下简称人影)一体化智能业务系统是在河南人影综合分析和指挥系统(CPAS_HN)的基础上,利用云平台、大数据等技术开发的具有河南特色的人影一体化智能业务系统。根据人影五段实时业务要求,该系统完善了数据采集存储模块、作业条件潜力预报模块、作业条件预警模块和飞机作业跟踪指挥模块,增加了作业过程和作业计划模块和人工防雹系统应用集成及作业效果分析评估功能;升级了地面作业信息管理和作业站点信息管理两个模块;实现了省级人影产品共享发布功能;并通过3G/4G等多种通讯方式,实现了省、市、县人影指挥中心与作业点外场人员之间的信息快速传递。该系统包括8个分系统:人影综合处理分析和指挥系统(CPAS_HN)、产品共享发布系统、综合业务信息管理系统、手机APP系统、地面作业空域申报系统、高炮/火箭安全射界图设计系统、数据产品和业务系统监控系统、作业效果分析评估系统,并与河南省人工防雹系统和人影作业装备弹药物联网管理系统无缝连接,大幅度提升了全省人影作业装备弹药作业指挥的效率与作业实施的及时性和安全性。     

山葡萄品质气象预测预报模型

山葡萄的品质决定着葡萄酒的质量,葡萄浆果糖度决定着葡萄品质。葡萄成熟过程中浆果含糖量和含酸量是相互制约的,含糖量主要呈对数略显“S”型变化,含酸量呈指数曲线型变化。将成熟期葡萄浆果含糖量作为葡萄品质的评价指标,利用通化产区19952016年成熟期山葡萄浆果含糖量的实测数据与气象条件进行相关分析,得出山葡萄品质与5月9月上旬积温、7月8月日照时数、5月9月上旬水热系数、8月9月上旬积温关系密切,相关关系均通过了α为0.05或0.01的显著性检验。利用多元回归统计方法建立了山葡萄品质气象预测预报模型,模型的判定系数R^2为0.815,通过了α=0.01的显著性检验。模型的拟合检验平均误差百分率为3.91%。利用2017年、2018年资料对模型进行试报检验,误差百分率分别为1.59%和3.79%。模型具有较高的准确率,能够满足通化产区山葡萄栽培对气象预报和服务的需求。     

风廓线雷达和雨滴谱仪资料在北京一次弱雨雪天气中的特征分析

利用北京市海淀区风廓线雷达、OTT Parsivel 2多功能激光雨滴谱仪和自动气象站观测资料,对2016年11月20日北京一次雨雪天气过程的演变特征进行了初步分析。结果表明:(1)风廓线(低模式)雷达反射率因子与雨滴谱仪反射率因子序列的变化趋势一致。当风廓线雷达反射率因子亮带消失后,雨滴谱反射率因子序列出现先降后升的小幅波动,降水相态转为降雪。(2)降水相态发生雨雪转换时,风廓线雷达谱宽600 m高度分散的大值区减弱并随高度降低后,雨滴谱仪数浓度出现先降后升的小幅度波动。(3)本次弱降水相态转换发生时,风廓线雷达所探测的垂直径向速度变化不明显,而雨滴谱仪降雨强度变化却有明显减弱特征,其雨强由5 mm·h^-1下降至1 mm·h^-1左右,这对临近降水相态变化的监测预报有一定指示意义。     

2018年12号热带低压奇异路径分析

分析2018年第12号热带低压的奇异路径及其在广西强降雨落区产生的原因,分析表明:(1)12号热带低压路径为逆时针旋转,主要是由于副热带高压位置偏北,引导气流偏弱,低压先受到11号热带低压的互旋作用而产生了逆时针旋转的路径,登陆后由于11号热带低压减弱,对其影响也逐渐减弱,之后受到自身内力作用转向西北方向移动。(2)广西上空的热力和水汽条件均有利于对流发展,但桂东南由于缺少有利的动力条件和触发条件,没有强降雨产生。由于低压中心随高度向西南方向倾斜,导致垂直运动随低压中心向西南倾斜,使低压西南方处于大尺度上升运动处。而沿海和桂南一带处于偏北风和偏西风的辐合处,触发对流产生。强降雨云团在沿海被触发并发展,在低压西南方得到进一步发展,并随着低压转向西北方向移动,在广西的南部和中西部产生了强降水。     

高寒草原不同量级降水对干旱解除的影响

基于2017年3月1日至10月31日逐日每10 min降水量和土壤体积含水率试验数据,分析不同降水量级不同处理对土壤体积含水率的影响,结果表明:(1)小雨仅能提高0～10 cm土壤墒情,且在遮挡率超过30%时,效果明显减弱,同时地表植被覆盖能在一定程度上提高降水利用率。(2)在土壤底墒较差条件下,中雨能改善对照区、遮挡率20%和30%处理下0～10 cm土壤体积含水率;在土壤底墒较好条件下,中雨能有效补充对照区、遮挡率20%、30%和40%处理下0～30 cm土壤水分。(3)大雨条件下,在对照区、遮挡率20%、30%、40%和60%处理下,0～20 cm土壤体积含水率均有明显增加,在20～30 cm土壤层对照区、遮挡率20%、30%、40%处理下增加亦比较明显,大雨能完全解除0～30 cm土壤干旱。(4)短时强降水对土壤水分的补偿十分有限。暴雨对提高0～20 cm土壤体积含水率非常明显,但对提高20～30 cm土壤水分含量不及大雨效果明显。(5)在对照区,0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层有效降水量阈值分别为2. 5、7. 0和10. 0 mm。(6)特旱、重旱、中旱和轻旱条件下,0～10 cm土层干旱解除所需的最小降水量分别为21. 5、11. 7、5. 0、1. 4 mm,10～20 cm土层所需的最小降水量分别为32. 9、18. 6、8. 6、2. 7 mm。     

大涡模式水平分辨率对边界层夹卷过程及示踪物垂直传输的影响

利用敦煌干旱区野外加密观测资料,结合大涡模式模拟研究模式水平分辨率对边界层对流、夹卷过程及示踪物垂直传输的影响。结果表明:模式水平分辨率越高,模拟的边界层对流泡个数越多,尺度越小,且对流强度越强;提高模式水平分辨率,夹卷层位温方差增大,水平速度方差减小,垂直速度方差增大,且上升冷气流对夹卷层热通量的贡献最大。模式水平分辨率越高,垂直速度、位温及示踪物绝对质量浓度概率密度函数分布变化范围相对越广,且模拟的细微变化特征越清晰。另外,提高模式水平分辨率,模拟的示踪物空间分布特征更加细致,示踪物传输高度也较高。综合考虑到分辨率越高在模拟过程中产生的噪音越大且计算时间越久等问题,认为采用200 m水平分辨率时,模式既能较好地模拟出边界层对流的平均结构,又能模拟出边界层湍流的较细微分布特征,是较为理想的选择。     

物联网在安徽省人工影响天气业务中的应用

将物联网技术应用到人工影响天气业务管理中,开发了"基于物联网技术的安徽省人工影响天气智能管理系统"。系统利用物联网技术中的RFID(无线射频识别)技术,集合GPRS、GPS和GIS技术,通过作业现场与指挥中心的实时交互,构建人影业务管理服务平台,实现了对人影信息(人员、装备、弹药、气象信息等)的采集、传输、数据管理及服务的自动化、智能化管理,提高了安全效率和信息化管理水平,在实际业务中发挥了重要的作用。     

一次飞机播撒吸湿性焰剂试验的微物理探测浅析

2011年夏季,北京市人工影响天气办公室组织了吸湿性焰剂的飞机播撒试验,选取八达岭长城西北的淡积云作为催化对象.试验期间,使用装备了云探测设备的运12飞机进行播撒及云微物理探测.在6月1日的试验中,运用差异化策略分别对不同的淡积云实施了催化,探测发现云中出现了符合暖云增雨概念模型的微物理反应.随后在晴空区实施了烟羽探测试验,通过在吸湿性焰剂烟羽区的穿刺飞行,获得了正在扩散的吸湿性焰剂的粒子谱,了解了播撒后扩散区的微物理特征.     

基于ECMWF海平面气压场的热带气旋路径预报效果检验

将三次样条插值方法应用到欧洲中心(ECMWF)海平面气压场(24～120 h)进行热带气旋(TC)中心定位定强和误差计算,并与同期美国联合台风警报中心(JTWC)、日本气象厅(JMA)和中国中央气象台(CMO)综合预报进行路径误差对比分析。结果表明:72 h以内预报以JTWC表现最好,其次是JMA的综合预报,ECMWF客观预报最差,但ECMWF对于96 h和120 h的热带气旋(TC)中期路径趋势比JTWC综合预报有更好的参考价值。ECMWF对24～120 h TC中心定强偏高15～20 hPa。分别统计08时和20时TC路径预报误差发现,24 h和48 h二者没有差异,而72～120 h 20时预报水平好于08时。     

一次甘肃天水强冰雹的雷达回波特征及成因分析

利用常规气象观测资料、天气雷达以及NCEP FNL再分析资料,对2017年5月18日下午天水一次强冰雹天气的雷达回波结构演变特征和成因进行了详细分析。结果表明:(1)降雹对流单体低层反射率因子呈现出明显的"V"型缺口,最大回波强度出现在低层,为63 d Bz。反射率因子垂直剖面呈对流单体有界弱回波区和其上的回波悬垂,相应的径向速度垂直剖面呈中低层径向风有明显的辐合特征,高层转为辐散,尤其风暴顶附近。(2)对流单体发生在对流层中层河套地区至甘肃河东东部低涡及其附近冷区和河西中部高压脊及其东北部冷池和低层甘肃与宁夏交界处冷性低涡分别为干冷空气入侵和暖湿气流辐合抬升提供有利条件的环境背景下;较高CAPE值和低CIN值有利于强对流天气发生;对流层中低层深厚的上升气流,中层下沉气流和0℃层以上强气流上升有利于对流单体水汽输送以及生成、发展和维持;距地高度2600～2900 m的0℃层为大冰雹落地提供了环境条件。(3)冰雹临近预警的雷达参数化指标为最大反射率因子达55 d Bz,VIL最大值和VIL密度分别达25 kg·m-2和2. 3 g·m-3。     

X波段双线偏振雷达冰雹识别初步研究

利用北京市人工影响天气办公室X波段双线偏振雷达2009年4—10月观测的不同降雨类型的资料,统计出下雨天ZH—ZDR的分布特征,给出了ZH-ZDR分布的分段函数表达式,在此基础上定义了X波段双线偏振雷达冰雹识别参量HDR,HDR〉0表示有冰雹,HDR〈0表示无冰雹,并指出电磁波的衰减会影响H_DR识别冰雹的结果。根据实际降雹情况和识别效果对比,结果表明HDR大于零的区域与地面降雹情况基本对应一致。     

专业气象服务产品自动制作与发布系统

利用地面雨滴谱的连续观测资料,可以分析降水特征和降水的形成机制。对于人工增雨的效果检验工作,雨滴谱资料的分析研究也具有重要的参考价值。目前,山西省人工降雨防雹办公室建设了6300km^2的人工影响天气效果检验示范基地,并且引进了4部德国OTT公司的Parsivel激光降水粒子谱测量系统,分别布设在太谷、汾阳、介休和祁县,这为进行雨滴谱观测研究提供了有利的条件。本文对Parsivel降水粒子谱仪的功能、产品以及在气象领域的应用作简单的介绍,旨在给我们使用此仪器进行降水微结构特征研究提供参考。     

防雹决策指挥系统在防雹作业中的应用

大连市人工防雹决策指挥系统在大连的人影业务运行中取得了较好的应用效果。通过例举2012年6月7日的一次降雹天气过程,介绍了系统业务功能以及实时指挥防雹作业的技术流程,再现了系统对雹云初始回波、雹云类型的自动判别,以及作业预警、决策和作业方案量化输出等技术环节和实时科学作业指挥过程。通过系统运行和科学作业指挥,有效地抑制了雹云的发展,同时避免了盲目作业带来的炮弹的损失和浪费,起到了防雹和增雨的综合效果。目前该系统已实现业务化运行。     

秦皇岛水库区汛期人工增雨作业风险评估

采用河北省人工影响天气办公室研究的增水计算方法,对秦皇岛市的桃林口水库、洋河水库两大水库的水系流域在历年日最大降水(包括水文站、气象哨资料)条件下,如果进行人工增雨作业,可能增加的最大水量进行评估。结果表明,在汛期(6-9月)进行增雨作业不会给两大水库带来风险。根据气候变化分析认为,以增加水库蓄水为目的的人工增雨作业,最有效的办法是在汛期进行人工增雨作业。在汛期到来时,抓住一切有利天气连续作业,才能达到增加蓄水的目的。     

Orographic cloud in a GCM: the missing cirrus

Observations from the International Satellite Cloud Climatalogy Project (ISCCP) are used to demonstrate that the 19-level HadAM3 version of the United Kingdom Met Office Unified Model does not simulate sufficient high cloud over land. By using low-altitude winds, from the European Centre for Medium Range Weather Forecasting (ECMWF) Re-Analysis from 1979 to 1994 (ERA-15) to predict the areas of maximum likelihood of orographic wave generation, it is shown that much of the deficiency is likely to be due to the lack of a representation of the orographic cirrus generated by sub-grid scale orography. It is probable that this is a problem in most GCMs.     

Upgrades to the Boundary-Layer Scheme in the Met Office Numerical Weather Prediction Model

Recent upgrades to the boundary-layer scheme in the UK Met Office operational global Numerical Weather Prediction model are documented. These comprise a reduction in turbulent mixing in stable conditions over the sea, and the inclusion of non-local momentum mixing in convective conditions. The dependence of low-level winds on changing stability is shown to have been significantly improved. Crucially, it is also found that these improvements in local performance have been achieved without degrading the model skill in terms of synoptic evolution—something that has proved difficult to achieve in the past in many operational models. In fact some aspects of the large-scale flow (e.g. zonal mean winds) have been slightly improved.     

机载粉剂催化剂播撒设备的研制及其在奥运和残奥消云中的应用

人为引发的下沉气流可以抑制对流云的发展,这一现象已在试验中得到验证。用“人工下沉气流法”实施人工消云试验时,需在云顶大剂量的播撒粉剂催化剂。北京市人工影响天气办公室研制了能完成此类大剂量播撤任务的设备,并通过外场飞行试验对设备进行检验和改进。这是国内人工影响天气领域首个采用空投播撒法的粉剂催化剂播撤设备;可减少催化剂对飞机和播撤设备的污染。分析发现,新设备能够满足人工消云作业中播撒大剂量粉剂催化剂的需要。该设备在北京奥运会、残奥会开闭幕式当日的消云试验作业中投入使用,共实施消云飞行作业9架次,累计利用新设备播撒吸湿性粉剂催化剂34吨。     

Estimating Potential Evaporation over a Hill

A simple analytical model of the effect of a hill on potential evaporation (i.e., evaporation from well-watered vegetation) is presented. It is shown to reproduce the results from a two-dimensional non-linear numerical model. The analytical model is used to demonstrate the sensitivity of the changes in evaporation to surface resistance, aerodynamic resistance, temperature, slope and sun angle. Methods used by MORECS (Meteorological Office Regional Evaporation Calculation System) to estimate the potential evaporation at high elevations, and by Numerical Weather Prediction models to represent sub-grid scale hills, take account of the change in altitude but neglect the slope effects. A slope of 20 degrees, which is typical of upland terrain in the U.K., increases the potential evaporation by about 5%.     

基于BMA方法的地面气温的10～15 d延伸期概率预报研究

利用TIGGE资料提供的欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、美国国家环境预报中心(NCEP)、英国气象局(UKMO)三个预报中心2013年6月1日至8月31日的地面2 m气温10~15 d预报资料,对延伸期地面气温进行贝叶斯模式平均(Bayesian Model Averaging,BMA)预报试验。结果表明,BMA方法的预报效果随训练期长度而改变,训练期长度为30 d时预报效果最优。BMA方法可提供全概率密度函数,定量描述预报不确定性的大小,且陆地上预报不确定性大于海洋上的预报不确定性,高纬度地区预报不确定性大于低纬度地区的预报不确定性。利用CRPS评分对BMA概率预报技巧进行评估,发现预报技巧随预报时效的延长降低,且预报技巧在海洋上优于陆地、低纬度地区优于高纬度地区。此外,3 d、5 d和7 d滑动平均的预报值反映某些天气过程的平均要素预报,对于提高10~15 d延伸期概率预报技巧有一定效果,且滑动天数越长,预报效果越好。