L波段雷达测风特殊情况处理技术

随着高空探测自动化水平和仪器精度的不断提高,气象探测数据也越来越精确,为了提高高空风探测结果的准确性和完整性,解决实际工作中因计算方法不适合、数据平滑误差等原因引起的数据错误或量得风层缺测等问题,提出利用L波段雷达测风秒数据进行风向判断弥补缺测数据,利用内插方法计算斜距减小人为误差等方法。这些方法在实际工作中取得了较好的效果,可以有效减少数据缺测和误差偏大现象,提高了高空气象探测数据的质量。     

L波段高空气象探测系统测风算法改进探讨

对我国高空气象观测业务中的平均风计算方法及其存在的问题进行了分析和探讨,提出了完全采用矢量平均风算法来求取高空规定层风的业务流程改进方案;用锡林浩特站和阳江站同球施放的RS92GPS探空仪与L波段雷达-GTS1探空仪的对比观测数据集,对20~200s时间窗口下的各种矢量平均风计算方案及其规定风层计算结果进行了分析比对,提出未来改进的L波段高空气象观测系统可以测试使用时间窗口为30~45s的矢量平均风、使得计算风层达到每150~350m高程一个,以便进一步提高与GPS测风结果的一致性、更好地满足预报服务部门对高空风垂直分辨率的应用需求。     

WGS-84地心坐标系中高空风计算方法

根据高空风探测的基本概念,建立站心坐标系和WGS-84地心坐标系,在两种坐标系中分别对高空风进行计算,并对计算结果进行比较。计算结果表明,对于传统的高空风探测,可仍然采用站心坐标系进行高空风的计算;对于GPS定位测风,可根据位置参数直接采用地心坐标系进行高空风的计算。     

利用GPS定位资料分析L波段雷达测风性能

新研制的GPS探空仪是在我国高空站网上普遍使用的L波段雷达-数字探空仪系统中增加GPS定位模块,高空风数据不但可以通过GPS定位数据计算获得,同时还可以通过L波段雷达单测风方式进行计算,这样使其自身获得了多方面的动态比对试验。通过对23份对比施放记录分析发现:在一般情况下,经过同等的适当滑动平滑后,从L波段雷达和GPS定位两个独立系统得出的高空风廓线基本一致,说明L波段雷达的测风精度基本可以达到GPS测风水平。但在探空仪上升到高空小风速区且远离测站时,雷达测风精度明显较GPS测风精度低,需要对原始数据进行更大范围的平滑。对照分析表明:目前高空站的L波段雷达观测业务还有较大发展潜力。     

L波段探空系统高空风平滑计算方法探讨

在分析现行业务L波段探空系统测风原理的基础上,提出改进高空测风数据的平滑计算方法.首先比较了业务分钟风与滑动平均风两种高空测风数据的平滑计算办法,并与GPS RS92测风数据进行了对比分析和批统计处理,特别是对业务L波段雷达在1～21、22～42和43分钟及以后采取不同的时间隔计算风的规定给出了分时段以及低仰角、远距离和小风速的统计分析.结果显示,滑动平均法在选取合适的滑动平均窗口的条件下,其计算的高空风与GPS RS92测风结果一致性更好且动态误差小.建议未来改进业务L波段探空系统的高空风平滑计算方法时,采用窗口为1分钟的滑动平均方式或者前20分钟采用30秒,以后采用1分钟的分段滑动平均方法.     

高空气象探测测风计算方法的分析

通过采用探空高度的计算方法和采用相邻测风高度内插的计算方法,计算高空综合探测测风记录1～5分钟的模拟斜距失测部分的量得风层,比较这两种计算方法可能产生的误差,分析采用测风高度内插计算斜距失测部分的量得风层的可行性.     

冬季平流层下部的最大风速层

用气球探测到的高空风记录,最大风速层一般多出现在对流层(12km左右),但我在审核大陈站1987年2月份高空风记录时,多次发现该站该月最大风速层出现在平流层下部(27—30km),这一特殊情况引起了注意。于是普查了该站1958—1987年的历史资     

基于地心坐标系的卫星导航测风平滑算法

本文从高空风探测原理出发，提出可业务化运行的卫星导航探空系统高空风平滑计算方法。该算法首先根据北斗〖CD*2〗GPS（Global Positioning System）双模式探空仪提供的大地坐标秒间隔数据，基于地心坐标系计算原始高空风；然后，采用矢量滑动平均法对原始数据进行平滑处理。通过与同球施放的芬兰RS92探空系统做比对分析得出，滑动平均窗口在0～32 km高度范围内设置为34 s、在32 km高度以上设置为60 s条件下，卫星导航探空系统与RS92探空系统高空风测量结果吻合较好。该算法计算结果同基于站心坐标系计算的30 s滑动平均风基本相同，但其风速分量误差范围在32 km高度以下略优、在32 km高度以上减小明显，升空全程误差范围更为稳定。     

业务应用软件漏选高空测风记录最大风层的处理

本文通过实例,介绍了气象台站高空气象探测业务值班时,业务应用软件在处理高空测风记录中,漏选最大风层的原因及进行人工干预处理的方法.     

珠峰地区大气边界层结构的一次观测研究

利用2005年8月31日~9月5日中国科学院珠穆朗玛峰综合观测研究站的LAP3000风廓线仪的观测资料,分析了该地区气温日变化和大气边界层风廓线结构。结果表明,该地区1500 m以下大气边界层主要受高原山地地形及珠峰地区冰川环境的影响,冰川风可能是引起观测期间下午强风天气的主要原因;1500 m以上高空受西风气流影响程度增大,但东南风仍占有一定比例。     

不同强风样本湍流特性参数的计算分析

在结构风工程中, 风湍流统计参数计算的正确与否直接影响到风荷载的计算精度。在实际风参数计算与分析中, 多选用风速较大的样本资料, 但过分强调大风可能产生不合理的计算结果。利用超声风速仪瞬时风速观测资料, 分别划分成相对强风和持续强风样本, 计算并比较其湍流统计特性参数, 发现湍流统计参数特性值 (湍流度、阵风因子、摩擦速度等) 与风速大小并不能很好匹配, 有时风速不大但其湍流特性值却很大, 反之也然。研究表明:选取的湍流风资料样本或统计方法不同, 都会影响风特性参数的计算结果, 进而影响到风荷载计算的精度。这一结果对于提高结构风工程中风参数计算与设计的科学性和合理性具有现实意义。     

重现期风速风压计算系统介绍

介绍“重现期风速风压计算系统”采用4种概率分布模型（极值Ⅰ型分布、韦布尔分布、皮尔逊Ⅲ型分布和对数正态分布）,计算工程抗风设计所需的重现期风速、风压等参数,同时给出剩余方差、柯尔莫哥洛夫拟合适度检验指标、拟合相对偏差等拟合优度指标,便于不同概率分布模型计算结果的对比分析。     

风廓线雷达自身对比精度分析

利用GLC-24型风廓线雷达的5波束观测数据,分析了在晴空和降水条件下风廓线雷达探测的准确性,得出结论如下:在晴空条件下大气均匀稳定、垂直速度很小,风廓线雷达测量水平风的准确性高;在均匀性降水条件下,虽然垂直速度很大,但大气在风廓线雷达5波束探测的水平范围内均匀,风廓线雷达测量水平风的准确性也较好;在非均匀性降水条件下,大气在风廓线雷达探测的水平范围内不均匀,不符合风廓线雷达计算水平风的假设条件,需要进一步改进算法,减少计算误差。     

不同地貌上风速风向逐秒变化的观测

风力在速度与方向上的不稳定性可引发结构的振动并可导致结构损坏。由于气象资料取值周期较长而结构自振周期一般在钞的数量级，因此现有描述风不稳定性的数据常不符合结构动力分析的需要。对滨海、高山及城郊等不同地貌测点其风速、风向同时逐秒的变化进行了观测和记录。数据分析显示，滨海测点风不稳定性较小，高山测点在不同风向下所测风皆有一定程度的不稳定性，而城郊测点风不稳定性较大，表明自然风在风速、风向方面的不稳定主要与地貌及地形条件有关。认为在不利地形条件下工作的结构应进行必要的风动力分析。     

用短期大风资料推算极值风速的一种方法

根据复合极值分布理论，试用二项—对数正态复合极值分布，利用海上短期实测大风资料求算海面多年一遇极值风速，并以此作为基础值，以沿岸站长年代大风经验公式计算风速为订正值，基础值与订正值的叠加作为海面多年一遇工程设计风速。该方法计算结果与皮尔逊Ⅲ型、泊松—龚贝尔复合极值分布计算结果相近，较单纯由二项—对数正态分布计算稳定度增大。     

南海北部风浪特征的计算

探讨南海北部海域风浪成长时有效波高与风速、风时、风区之间的关系,同时分析了5种风浪要素的推算方法,探讨其在南海北部海域的适用性。结果表明：1）在南海北部,风速和风时呈现线性增长的关系,风速越大,风浪从过度状态成长到充分成长状态所需风时就越长;风速大小和风区长度之间满足平方关系,风速越大,风浪充分成长所需风区长度就越长。2）在南海北部,有效波高的大小与风速的大小、风时的长短、风区的长度3者密切相关。3）SMB方法、W ilson IV方法和青岛方法,在计算南海北部的风浪关系中体现出了一定的稳定性和适应性。     

大连机场典型低空风切变的成因分析

风切变是指空间两点之间的风的矢量差,风切变分为水平风切变和垂直风切变。航空气象学中,低空风切变通常是指近地面600 m高度以下的垂直风切变,低空风切变严重危害航空活动安全,尤其是在飞机起飞和着陆阶段。为了提高对低空风切变的预报准确率和提前预警时间,利用大连机场话音方式航空器报告统计大连机场出现的低空风切变特点。大连机场低空风切变出现最多的季节是秋末和春季,其中以西北大风和偏北大风造成的低空风切变最为典型,这种切变常常出现在地面风向为360°或350°、平均风速9 m·s^-1、阵风风速16 m·s^-1的观测时次附近。选取3个大连机场典型低空风切变的天气个例,利用NCEP/NCAR FNL(1°×1°)资料分析大连机场出现典型低空风切变时的天气形势特点,利用WRF模式输出资料,分析了大连机场出现典型低空风切变时低层的风场特征。分析结果表明,WRF模式输出的风场变化较小,不能体现低空风切变的突变特征,利用模式输出资料计算得到的反映偏差风相对大小的I值与风切变的出现有明显关系,当I大于0.5且逐渐增加时,容易出现低空风切变,当I小于0.5且逐渐减小时,不易出现低空风切变,可以利用I值及其变化情况进行风切变的预报预警。     

可业务化运行的L波段探空系统高空风改进算法

为进一步挖掘L波段高空气象探测业务系统原始资料潜力、优化改进现行测风业务算法,本文基于新疆博湖东岸L波段系统机动站累积的两年探空原始资料,提出了可业务化运行的高空风改进算法。该算法首先对雷达原始秒点坐标进行严格的质量控制,采用低通滤波、加权最小二乘法、线性补缺等方法去除探空仪摆动、雷达测量误差等对秒点坐标造成的扰动;然后采用逐秒点坐标滑动计算矢量平均风,通过与同球施放的GPS探空做比对分析得出,在全程使用50-60s计算时间窗口或前50分钟使用30-40s时间窗口、50分钟以后使用50-60s时间窗口条件下,雷达矢量平均风廓线与GPS矢量平均风廓线吻合较好;规定高度层风和固定垂直分辨率高度层风采用查找表方法确定,其结果不仅能在风场结构上与现行业务算法一致,同时能呈现出明显的风层脉动信息。     

山东沿海风能资源分布特征及评估

利用山东省沿海测风塔70 m高度完整1 a的观测资料计算分析风能资源参数特征.结果表明：山东沿海地区平均风速与有效风功率密度分布特征相似,烟台沿海区域平均风速及有效风功率密度最大分别达到6.7 m/s、463.5 W/m²,沿海北部地区风能资源最为丰富,日照地区最少;受海陆风作用,春季风能资源最好,其次是冬季,夏季最差,风速最大值基本出现在14-16时;年有效风能时数及百分率分别为7 440 h、85%;风能密度分布基本以偏北或偏南方位较大.沿海区域风能资源分布特征与长年代评估结果及数值模拟结果基本一致.