渭河流域一次致洪暴雨过程的中尺度滤波分析

利用常规高空观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°的再分析资料以及25点低通滤波技术,对2003年8月28—29日发生在渭河流域的一次致洪暴雨进行了中尺度分析和探讨,分析出中尺度环流演变特征,总结了渭河流域致洪暴雨的概念模型,认为这次暴雨过程中在以西南气流为主的平均气流场上隐藏着尺度较中尺度平均流场小得多的涡旋,其移动方向和发展程度决定了强降水落区及其强度;高空西风风速脉动与低层南风风速脉动耦合形成了中尺度次级环流圈,其上升支为强降水提供了足够的动力抬升机制;而850 hPa低空急流、700 hPa中尺度低涡、南风脉动以及高空西风风速脉动等条件的合理配置是中尺度次级环流形成的必备因素;地面中尺度辐合线是本次暴雨的触发机制。     

三类测风仪测量近地层小尺度风场比较

用LSF1-1型测风仪测量一分钟一次瞬时风速记录分析表明,该测风仪可以粗略测量比较长周期的风速脉动变化,但精度较差。FL和Dyne测风仪由于它们灵敏度低,精度不够,不太合适测量小尺度风场的脉动变化。     

几种计算湍流能量和通量方法的比较

本文利用超声脉动风速仪和白金丝脉动温度仪,分别测量了三维风速u、v、w和温度T的瞬时脉动值.根据这些风、温高频测量值,用几种不同的计算方法计算了湍流能量和动量、热量通量.计算结果表明,由于大气中湍涡尺度很宽,对于不同尺度的湍流量,选用合理的计算方法,能够得到正确的计算结果,并节省计算时间.     

垂直指向测雨雷达的误差模拟及相互校准

基于马歇尔—帕米尔(M-P)分布的雨滴谱和下落末速—降雨算法, 模拟了垂直气流和雷达垂直倾角对垂直指向测雨雷达雨强测量的影响。同时在外场, 与雨量计观测相结合, 比较了五部垂直指向测雨雷达之间的差异, 对其进行了校准。结果表明: 模拟的上升气流对雨强测量的影响大于下沉气流, 垂直气流速率越大雨强测量误差愈显著; 当雷达垂直倾角<1.5°, 或在低风速下 (水平风速<2 m/s) 且倾角<9°, 对雨强测量的影响均小于10%; 强对流性降雨过程中, 垂直气流对雨强测量的影响大于垂直倾角。另外, 通过挑选层状云降雨过程, 对比雷达与共置雨量计测量的降雨量、 对比雷达间测量的降雨量均可获取较合理的归一化斜率; 但对比雷达间测量的降雨量法更优, 利用该斜率可降低雷达间的仪器误差; 在限定雷达间反射率因子差值的条件下, 比较雷达间全部降雨过程的反射率因子也可反映仪器间的系统误差趋势。     

论边界层中的大气扩散PDF模式

基于大气扩散Ｋ理论，用作为风速脉动均方差和拉氏时间尺度函数的湍流交换系数，得到了直接利用风速脉动几率密度而不用扩散参数的大气扩散ＰＤＦ模式。分别研究了对流边界层上升气流区与下降区垂直速度的统计特征，求得双正态ＰＤＦ模式。在给定ＣＢＬ自身参数如对流特征速度ｗ＊，顶高ｈｉ和源高度上的平均风速时，该模式计算出的无量纲浓度分布与室内外测试结果一致。     

风杯风速表的动态响应

根据运动方程研究了风杯风速表的动态响应.风速表在加速状态和减速状态旋转时,作用在风速表上的力矩是不同的,运动方程中的系数值也是不同的,这些系数值都可通过简单的试验测定出来.对风杯风速表测得的自然风脉动与作为标准传感仪表的声学风速表的测量结果进行了比较,对风杯风速表测量的脉动风速记录提出一个新的处理方法并做了测试.     

南支气流对高原低涡移出高原影响的数值试验

本文在对2000年以来移出青藏高原后活动时间长的高原低涡活动过程,进行对流层中层南支气流对高原低涡移出高原的影响的观测事实分析基础上,通过对2001年6月1～5日索县低涡移出高原活动的数值模拟和试验分析,得出了在高原低涡以南的南支气流减弱或者是没有南风或者是没有南风脉动的影响,会使低涡移出高原的速度减慢,移出高原12小时后减弱消失。低涡以南的南支气流起到了向低涡区输送水汽通量、正涡度平流的作用,提供利于低涡活动持续的条件。从而丰富了高原低涡东移的认识,为高原低涡洪涝暴雨的预报提供了科学依据。     

南支气流对高原低涡移出高原影响的数值试验

本文在对2000年以来移出青藏高原后活动时间长的高原低涡活动过程,进行对流层中层南支气流对高原低涡移出高原的影响的观测事实分析基础上,通过对2001年6月1~5日索县低涡移出高原活动的数值模拟和试验分析,得出了在高原低涡以南的南支气流减弱或者是没有南风或者是没有南风脉动的影响,会使低涡移出高原的速度减慢,移出高原12小时后减弱消失。低涡以南的南支气流起到了向低涡区输送水汽通量、正涡度平流的作用,提供利于低涡活动持续的条件。从而丰富了高原低涡东移的认识,为高原低涡洪涝暴雨的预报提供了科学依据。      

大气边界层非常定下沉急流和阵风的起沙机理

首先用动量原理导出水平沙尘通量Q的Bagnold型公式,由此可以反推出使Q达到统计平衡态所需的气流水平动量下传的作用时间.其次导出准常定下沉急流情况下的公式Q,此时公式中的摩擦速度u*应由u* *代替,其中u4* *=u4*m+u4*,u*m和u*各指由下沉平均急流和脉动的动量垂直通量所对应的特征速度(习惯上称为摩擦速度).其后指出,在研究风蚀和计算沙尘通量时,应以1 min做统计平均为宜,否则会过低估算了起沙尘的时段长度和起沙尘量.最后指出,不同频率的扰动和脉动的起沙尘效率是不同的,以适中的频率效率最高,从而在非常定急流作用下,应用u* *e代替u* *,其中u4* *e=u4*m+u4*e+(1+A4) u4*g,而u*m,u*e和u*g则各为由平均急流、湍流脉动和阵风所导致的相应摩擦速度,A为阵风增益系数.     

用雷达风廓线产品分析一次暴雨与高低空急流的关系

利用2004年7月16日临沂市暴雨过程的新一代天气雷达风廓线资料和每小时的雨量资料,对比分析发现：暴雨过程具有明显的中小尺度系统影响特征,雷达风廓线资料可以很直观地显示西南气流风场的垂直结构和持久存在;高、低空急流及其向下的脉动与降水强度的增强有着紧密的联系;由低空急流向下脉动和加强引起的降水加强幅度要比单纯的高空急流向下脉动和加强引起的降水加强大得多,暴雨的产生主要由低空急流的下传和加强引起的;并利用表征高、低空急流下传程度的指数清楚地表示出降水强度与高、低空急流之间存在的密切关系.     

基于WebGIS的气象服务产品制作系统及关键技术

基于WebGIS技术采用服务即是软件、软件即是服务的建设思路,结合可扩展框架技术,实现基于服务集成的气象服务产品在线制作系统的建设,从一定程度上解决了系统产品制作面临的不能集中部署、规范不统一、效率低下、更新复杂等问题。系统分为服务器端和客户端两部分,服务器端负责服务接口的开发和发布,客户端负责各级调度管理和运行。该系统解决了服务的注册、标准化、流水线化、参数序列化、多级任务调度等多个关键技术,系统具备可扩展性、产品标准化、流程规范化、跨平台等特点,系统建设的完成增加了气象服务产品制作的规范性、接口化,产品制作时间由原来的1~2 min降至10 s以内。     

基于IWAP的广西干湿演变尺度效应与过程识别

伴随着全球变化和区域旱涝加剧,明晰最佳表达时间尺度,开展精细化旱涝演变监测和过程识别、支撑业务化精准预警是当前有效应对旱涝灾害的迫切需求。针对广西旱涝并存且频繁交替现象,采用距平改进的加权平均降水指数（IWAP）分析了区域日、候、旬、月、季尺度1961—2017年气象干湿演变监测的尺度效应; 并结合游程理论和极端事件强度-过程检测方法（EID）对典型干旱、湿润事件过程进行识别。结果表明:（1）时间尺度越小（如日、候）,IWAP对广西大气干湿快速频繁交替波动和空间格局变化监测效果越好; （2）日与候尺度IWAP对广西干湿面积变化监测具有强正相关一致性,其他尺度间的相关性普遍较弱,季尺度结果存在较显著的累加抵消现象,数值明显小于其他尺度; （3）各时间尺度IWAP对广西总干旱、总湿润事件频次监测差异小于各尺度间同等级干湿事件的频次差异,日与候、旬与月尺度分别表达了广西干湿事件相近的演变模态和强度分布; （4）文中方法对广西干湿演变过程及起讫时间识别效果良好,且日尺度能更好地揭示骤发性干旱和突发极端降雨湿润现象。      

TK 2GPS人影探空火箭与L波段探空数据差异性分析

开展TK-2GPS人影探空火箭探测数据的分析检验,对于了解试验仪器的适用性和数据可靠性及其在人影中的应用前景非常重要。利用TK-2GPS人影探空火箭和L波段探空资料,采用平均偏差、均方根误差和相关系数等分析方法,对两种探空的温度、相对湿度、风向及风速等要素的差异性和变化特征进行了对比分析,并对可能造成差异的原因进行了探讨。结果表明:探空火箭与L波段探空同要素间均呈显著的正相关,通过了0.05及以上显著性检验。温度、风速平均偏差和离散度较小,相关性最好;相对湿度的平均偏差虽大,但相关性较好;风向在各高度层的离散度较大。两种探空的温度、风速垂直廓线变化趋势一致性高;相对湿度垂直廓线变化趋势存在一定差异,前者相对湿度较后者明显偏小。随水平探测距离的增加,探空火箭探测数据相对L波段探空的偏差值有所增大。通过相关分析建立的相对湿度订正方程,能很好地对探空火箭的相对湿度进行订正。     

青藏高原云水气候特征分析

利用2001~2016年MODIS月平均液相云水路径（Cloud Liquid Water Path,LWP）、冰相云水路径（Cloud Ice Water Path,IWP）资料和ERA-Interim再分析等资料,分析了青藏高原空中云水的分布特征、变化趋势以及与大气环流变化和水汽输送变化的关系。结果显示,LWP和IWP的年平均分布形态与降水、可降水量对应较好,林芝地区聚集了丰富的LWP、IWP、降水量和可降水量。受印度洋季风影响,LWP和IWP存在明显的季节变化,夏季LWP和IWP最丰富,冬季最少。水汽传输和高原的动力、热力作用是影响夏季LWP和IWP分布的主要因素,夏季高原南部相对湿度大,水汽抬升强烈,促进了LWP和IWP的形成和积累。LWP和IWP随海拔高度的变化特征较为相似,3000~5500 m海拔高度区间内二者的总体变化特征与青藏高原降水的梯度变化特征一致,为随高度先较快升高后保持稳定的分布特征。青藏高原年平均和季节平均LWP和IWP在2001~2016年间均以减少趋势为主,这一变化趋势与云量和降水变化趋势一致,LWP和IWP的减少趋势与水汽输送通量散度的增加密切相关。     

由台风低压倒槽引发的山东暴雨过程研究

2004年8月26-28日发生在山东省的大到暴雨过程主要是由"艾莉"台风减弱的低压和西风带冷空气远距离相互作用造成的,台风倒槽的发展与低空东南气流的加强及台风低压外围热量和动量的向北输送密切相关.采用双向三重嵌套网格非静力模式MM5对这一过程进行了数值模拟,研究了台风倒槽的中尺度结构特征,并通过涡度收支探讨了台风倒槽及中尺度低涡发生发展的物理过程.结果表明,强降水是在台风倒槽顶部强风中心与弱风中心之间的强辐合作用下触发的,台风倒槽的增强和中尺度低涡的形成是低空急流及其动力作用的结果,降水的非绝热加热也起着重要作用.涡度方程的收支诊断表明,对流层低层的散度项、对流层中层的水平平流项和铅直输送项是正涡度的主要贡献者,在同一等压面上散度项和水平平流项的作用是相反的.对流层中层铅直输送项的贡献为正,扭转项为负贡献,涡度变化的总趋势是它们相互作用的净结果.等压面上相对涡度的变化趋势并不是均匀的,中尺度低涡的东南象限相对涡度局地变化较强,这是强降水发生在此的重要原因.低层正涡度的增加是由水平辐合引起的,而高层正涡度的增加是涡度由低层向高层垂直输送的结果.因此台风倒槽的发展和中尺度低涡的形成主要是由于低层的涡度制造,另一方面来自中低层涡度的垂直输送.     

气候可行性论证工作浅析

根据建设项目需要和气候可行性论证发展特点,提出了气候可行性论证的指导原则及要求,从工程建设的合理布局和保护气候环境的基点出发,对气候可行性论证的范围、内容,以及气候可行性论证分析与评价进行了探讨。     

气候可行性论证工作浅析

根据建设项目需要和气候可行性论证发展特点，提出了气候可行性论证的指导原则及要求，从工程建设的合理布局和保护气候环境的基点出发，对气候可行性论证的范围、内容，以及气候可行性论证分析与评价进行了探讨。     

钉钉机器人在气象设备和网络监控中的应用

为保证各类气象设备和网络稳定运行,出现故障及时通知到人,针对目前气象设备监视和报警存在的问题,设计开发气象设备及网络监控报警软件,出现异常情况通过钉钉机器人开放接口发送报警信息到手机和电脑钉钉群,提醒业务人员及时处理故障,实现气象设备、网络情况自动监控,自动报警功能。通过业务运行表明,该软件在气象设备及网络监控业务中能提高发现设备和网络故障的时效,自动化程度高,缩短了维护人员处理故障的时效性,是钉钉机器人在气象设备和网络监测报警应用的积极探索。     

近50年中国干湿气候界线波动及其成因初探

文中在 10a际尺度上详细分析了中国干湿气候界线波动与气候的干湿变化 ,得出 :过去 5 0a中国干湿气候界线波动显著 ,区域差异大 ,呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征。 2 0世纪 6 0～ 70年代中国干湿气候存在一次突变 ,由较湿润变为干旱 ,但各地干旱程度不同。干湿气候界线波动与气候的干湿变化具有显著的年代际特征。在此基础上分析了气候界线波动的可能原因 ,中国干湿气候界线的波动与气候的干湿变化是西太平洋副热带高压强度位置导致的东南季风、孟加拉湾暖流所导致的西南季风以及高原季风、中纬度西风环流等综合作用的结果。中国各地区干湿位相变化不一致 ,区域差异大 ,是不同环流以及环流的不同强弱组合所致。东南季风、西南季风、高原季风、中纬度西风环流、西太平洋副热带高压的年代际变化是过去 5 0a中国干湿气候界线波动与气候干湿变化年代际变化的根本原因。 2 0世纪 6 0～ 70年代的干湿突变 ,是整个北半球大气环流异常的结果     

Bifurcations and catastrophes in a nonlinear dynamical model of the western Pacific subtropical high ridge line index and its evolution mechanism

Despite much previous effort, the establishment of an accurate model of the western Pacific subtropical high (WPSH) and analysis of its chaotic behavior has proved to be difficult. Based on a phase-space technique, a nonlinear dynamical model of the WPSH ridge line and summer monsoon factors is constructed here from 50 years of data. Using a genetic algorithm, model inversion and parameter optimization are performed. The Lyapunov spectrum, phase portraits, time history, and Poincaré surface of section of the model are analyzed and an initial-value sensitivity test is performed, showing that the model and data have similar phase portraits and that the model is robust. Based on equilibrium stability criteria, four types of equilibria of the model are analyzed. Bifurcations and catastrophes of the equilibria are studied and related to the physical mechanism and actual weather phenomena. The results show that the onset and enhancement of the Somali low-level jet and the latent heat flux of the Indian monsoon are among the most important reasons for the appearance and maintenance of the double-ridge phenomenon. Violent breakout and enhancement of the Mascarene cold high will cause the WPSH to jump northward, resulting in the “empty plum” phenomenon. In the context of bifurcation and catastrophe in the dynamical system, the influence of the factors considered here on the WPSH has theoretical and practical significance. This work also opens the way to new lines of research on the interaction between the WPSH and the summer monsoon system.