基于闪电定位数据的地闪密度修订

利用湖北省闪电定位系统(Lightning Location System,LLS)资料,用网格地闪密度数据表征地闪的空间分布,测站距离因子表征探测站布局,对2015年地闪空间分布特征进行分析,结果表明,其密度与因子之间存在负相关,其中雷电流幅值5~30kA的密度分量与因子之间存在显著性相关,大于30kA的密度分量与因子相关不显著。同时发现探测站布局对地闪空间分布的疏密程度有一定的影响,因此有必要对密度进行修订,以消除测站布局的影响。运用线性回归方法及其残差理论,建立了网格地闪密度的修订模型和相对探测效率的统计模型。验证了密度分段修订和不分段修订结果的一致性。通过对理论探测效率和相对探测效率的对比分析,论证了地闪密度修订方法和相对探测效率统计方法的可行性。     

气象知识库

气象预报专家系统是以专家知识为基础建立起来的系统,其成功与否取决于专家知识的优劣,因此可以说知识库的建设对专家系统来说是具有决定性意义的。 一、气象预报知识的一些特点 为了了解大气的运动状况,需要进行探测。探测包括目测和器测两大类。器测的手段很多,方法不一,有使用仪器直接测量的大气压力、温度、湿度和风;也有使用雷达、卫星等遥感方法测显的。 探测手段和方法的多样化决定了气象信息来源和内容的多样化,有直接探测资料,也有遥感反演资料;有数据资料,山有图象资料。 信息的多样化使得知识也多样化,特别是由于各种气象信息的探测时间不同,空间密度不同,垂直层次不同,并且有不同的分辨率和探测精度。这就使得气象知识具有某种复杂性。 大气运动是一种多尺度的斜压过程,各种气象因素之间错综复杂地非线性相互作用。这种气象变化的复杂性自然也会在气象预报知识中反映出来。     

基于天气雷达探测数据构建地理空间三维云体技术

新一代天气雷达网建设已经具有相当规模,全国近150部雷达投入业务运行,但雷达探测数据业务应用大都还是常规的二维图像分析。基于单部天气雷达探测基数据分析,以三维地理信息系统为基础平台,探索在地理空间的三维云体显示分析技术,包括雷达探测数据在地理空间处理技术;探索雷达探测数据应用等值面体和实体绘制技术等构建三维云体的可视分析方法,并应用天气雷达实际探测数据在3DGIS地理空间构建了具有三维特征结构的云体,从多个视角研究分析了天气雷达探测的云体结构。     

国际上的空间天气计划与活动

随着科技的发展和进步,越来越多的国家和国际组织已经认识到空间天气的重要性.回顾了近些年来不同的国家和组织在空间天气领域开展的计划与活动,主要包括空间天气的一些天基和地基探测计划,以及相关的国际合作情况,最后简单介绍了中国在空间天气方面所做的努力.     

雷暴闪电放电活动对电离层影响的研究进展

雷暴中的闪电放电能够产生强静电场以及电磁辐射场,从而对空间电离层产生重要影响,引起电离层电子密度分布的扰动。研究表明:闪电放电引起电离层扰动的方式有两种:直接耦合和间接耦合。其中,直接耦合主要来自于闪电产生的准静电场及电磁场的作用,在甚低频 (VLF) 反射信号上表现出快VLF事件, 而间接耦合主要是闪电低频电磁波在传播过程中与磁层相互作用,在辐射带产生闪电诱导电子沉降 (LEP) 现象。雷暴闪电活动能够改变电离层从D层到F层的电子密度分布,影响对流层大气和电离层之间的场,导致中高层瞬态放电淘气精灵 (elves) 及红闪 (sprite) 等现象的激发。闪电VLF传输反射信号可用于反演电离层密度的变化,目前已成为一种探测电离层扰动的常用方法,而引起电离层扰动的强度不但和闪电放电参量密切相关,也和闪电放电过程、类型有关。该文重点阐述了闪电放电与电离层直接耦合和间接耦合作用以及导致的相关现象。     

一个新的遥感大气臭氧层垂直剖面模式

在长期对本课题的研究与反复实践的基础上，本文提出一个新的由地面（逆转效应）遥感大气臭氧层垂直剖面模式。通过大量观测实例计算分析以及与气球直接探测的比较研究，结果表明，本模式的性能优于目前国际上通用的逆转遥感模式，它更可靠，更接近于直接探测。     

贮存环境对气球升空高度的影响初探

施放高度是高空气象探测五项业务考核指标之一,研究气球贮存环境对探测高度的影响,对提高探测高度服有直接的关系。     

降雨强度对激光雷达测风精度的影响研究

多普勒激光雷达在大气、环境以及风能等领域得到越来越广泛的应用，但对于复杂天气下多普勒激光雷达的适用性仍然有待深入研究。为此本研究采用2020年8—10月期间位于福建三沙的地基多普勒激光雷达与边界层高塔所搭载的超声风温仪观测的风场数据进行对比，发现多普勒激光雷达在水平风速、风向方面具有稳定的高精度探测性能，与超声风温仪之间相关系数达到了0.948和0.984。相比之下，激光雷达垂直风速的探测误差较大，与超声风温仪之间相关系数仅有0.353。研究发现，降雨强度与激光雷达垂直风速误差呈正相关关系，强降雨下垂直风速偏差最大可达到9 m/s。     

复杂网络方法在东亚地区夏季极端降水研究中的应用

利用1971-2007年东亚地区夏季（6-8月）逐日格点降水资料,借助事件同步法建立格点之间的非线性相关,构建了极端降水复杂网络,从复杂网络的角度研究了东亚地区极端降水的区域性特征,并利用复杂网络中的关联强度和关联方向信息,从极端降水时、空记忆性的角度构建了预测模型。复杂网络结构特征量表明:北部陆地地区的夏季极端降水空间同步性好,而沿海地区的夏季极端降水空间同步性差。不同地区的格点与周围格点的关联空间范围不一样,沿海地区格点之间远距离连接少,关联空间范围小,北部陆地地区格点之间远距离连接多,关联空间范围较大。极端降水预测模拟结果显示沿海地区的预测准确率一般高于北部陆地地区,其原因是该地区极端降水强度大、降水密集度高且空间格点的平均连接距离小、直接关联性强。研究表明,从时、空记忆的角度构建的预测模型对东亚地区的极端降水具有一定的预测能力,在极端降水研究中存在一定的潜在应用价值。      

多旋翼无人机群自主探测大气边界层气象要素的模式分析

深入研究大气边界层气象现象的发生、发展、消散机制,需要获取三维同步气象要素数据,而现有探测技术与手段难以提供.因此,提出利用多旋翼无人机群进行自主探测大气边界层气象要素的探测模式,并就探测模式的背景与意义、特点与优势、流程与可行性,以及需要进一步研究的相关科学问题进行了分析,认为多旋翼无人机群自主探测大气边界层气象要素的探测模式针对性、灵活性、机动性、可操作性强,并具有自主动态同步探测、自主智能追踪探测等功能.     

贮存环境对气球升空高度的影响初探

施放高度是高空气象探测五项业务考核指标之一，研究气球贮存环境对探测高度的影响，对提高探测高度服有直接的关系。     

数字

正14颗国家国防科技工业局颗与中国气象局联合召开的风云卫星发展研讨会上传来消息,我国未来十年将发射14颗气象卫星,其中除8颗风云系列卫星外,还包括降水雷达、晨昏轨道、微波探测、高精度温室气体探测和大气环境监测等6颗卫星。33.7%一项由新西兰、%美国、瑞典和英国科学家联合完成的研究指出,空气污染对中风的影响在发展中国家尤其明显,相关寿命损失比例高达33.7%。该项研究评估了1990—2013年100多个国家的中风疾病与17个风险因素之间的联系。     

青藏高原气温与印度洋海温遥相关的初步研究

利用1960—2000年青藏高原54个常规气象观测站的年平均地面气温资料,考察了高原气温的空间分布和气候变异特征;利用同期印度洋海温资料和奇异值分解方法,着重研究了青藏高原气温与印度洋海温之间的遥相关关系,并初步探讨了物理机制问题。分析结果表明:在空间分布上,青藏高原气温中部低,四周高,41年来呈逐步上升趋势,振幅不断加大;高原气温与印度洋海温之间存在显著的主要遥相关模态,这与印度洋海温异常激发遥相关波列影响到高原气温有关。     

基于MapGuide的区域站运行监控系统

介绍了一种以MapGuide技术为核心,以Delphi语言和SQL Server 2005数据库为编程工具研发的区域站运行监控系统。该系统改进了以往对设备状态进行直接监控的方式,采用探测数据质量为监控对象,通过气象观测数据本身的时间连续性和空间一致性等规律判断数据的准确性,进而评估气象探测设备的运行状态。文章详细介绍了软件的体系架构、关键技术、实现方法和功能模块等。     

701雷达测风方法的选择和风速的误差分析

常规的气球法测风,为确定气球在空间的位置,在直角坐标系中,需已知x,y,z三个分量,如图1所示,P_1为气球所在空间的位置,P_1＇为水平面上投影点。图中z分量即气球高度H,这可以根据探空仪探测的温、压、湿数据,用著名的压—高公式计算得到。x、y两个分量在实际探测时很难直接探知,     

北斗反射信号海风探测数据分析与检定

利用导航卫星反射信号(GNSS-R)进行海风海浪探测为海洋气象提供了一种新的观测手段,数据分析及有效性检定是确定系统探测能力的重要过程.在描述北斗GEO卫星进行海风探测机理的基础上,利用北斗反射信号的相关时间进行了海风的反演.同时针对国家北斗应用项目"基于北斗导航卫星的大气海洋和空间监测预警应用示范工程"在山东进行试验和试运行期间产生的风速观测数据进行分析,并通过与标准数据的对比,确定了该方法的有效性.     

天文台址中的气象知识

气象条件是天文台址观测条件的一项重要内容,是论证台址优劣的基础。空间目标的地基观测不可避免地要受到地球大气环境的影响,观测台址的天气条件与大气特性直接导致对观测目标的不同探测能力和表观结果。台址的选择决定着大口径望远镜设备能否有效发挥其设计性能,也直接关系到天文台建设和后期运行的投入。     

DDW1闪电定位系统及性能评估

北京华云东方探测技术有限公司于2016—2018年在广东组网建设了DDW1闪电定位系统, 对一次雷暴过程的观测表明，DDW1定位数据与雷达回波强回波区之间在空间分布上具有较好的一致性。进一步利用2018年中国气象科学研究院在广州从化地区获得的触发闪电试验数据和全闪定位数据对DDW1闪电定位系统性能进行了评估，验证了其探测效率、定位精度等指标。结果表明：对于6次包含有回击过程的人工触发闪电事件，DDW1闪电定位系统全部探测到，地闪探测效率为100%；对于这6次触发闪电中的所包含的27次回击过程，该闪电定位系统共探测到17次，回击探测效率约为63%，对这些回击过程的平均定位误差约为464 m，电流反演误差为1149%；对比高精度全闪探测数据，DDW1的全闪探测效率为50%。     

GPS可降水量在华南强对流过程的应用效果

利用广东省GPS地基网探测得到的大气可降水量数据,结合多种探测资料、NCEP客观分析资料等进行分析,检验地基GPS探测PWV的精度与误差,并对PWV在2014年前汛期一次强对流过程的变化特征进行分析。检验结果表明,GPS探测PWV与探空PWV之间均方根误差在3.05~4.07 mm范围内,相关系数在0.92~0.95范围内,符合业务使用的需求。相比于NCEP客观分析资料,GPS探测PWV时间分辨率更高、准确性更好,因此尝试使用风廓线雷达、无线电探空数据与PWV进行融合,开发单站比湿、水汽通量等水汽产品,探测局地水汽的增长,反映强对流天气过程期间低空水汽输送通道的建立。此外,PWV空间分布的大值区能够揭示水汽辐合区,其变化同时也预示着雷暴单体和多单体雷暴发展和传播方向的变化。     

边界层大气的声雷达探测

声雷达可用于遥感探测边界层大气(1—2公里以下),能够实时地获得风速、风向、温度梯度以及风速脉动和温度脉动谱的空间分布和随时间的连续变化。由于边界层大气对人类活动有着最密切的、直接的联系,因而,遥感探测边界层大气气象要素的方法也得到了迅速发展。从1968年声雷达开始出现以来,已得到不少国家的重视和应用。