VR技术在地面气象观测设备保障技能培训中的应用

虚拟现实(VR)作为近年来极为火热的高新技术,在诸多领域中得到了广泛应用。VR应用到气象部门地面观测设备保障技能培训,降低了硬件投资且增强了培训效果。介绍了VR技术和实现工具,分析了VR技术在气象地面观测设备保障培训中的应用场景,初步设计了虚拟观测场仿真培训系统,最后对虚拟观测场的基本交互式设计及实现做了重点阐述。     

甘蔗农业气象自动观测样机设计与应用实践

针对目前甘蔗农业气象人工观测问题和行业服务需求,基于开放式、模块化思想,采用现场总线技术和数据采集技术,设计了适应光纤/4G/Wifi等多种通信方式、农电/太阳能等多种供电方式的集甘蔗生长特征、田间小气候、土壤水分和环境安全警示等高度集成化的甘蔗农业气象自动观测样机,提出了样机的选址和仪器架设实施方法并投入实践应用,为推进甘蔗农业气象自动观测体系建设提供技术支撑。     

降水预报的初始场最优化方法

利用一简单的湿度发展方程，尝试用非线性最优化方法讨论降水预报中的最优初值场的获得。试验结果表明，通过非线性最优化分析方法，可以找到一最优初始场，使得模式预报结果与实际观测场一致，这为将来在实际应用中如何改善更复杂模式的初始场，提高预报准确率提供了一个很有意义的思路。     

基于Ymodem协议的远程升级系统开发

基于YModem协议开发的远程升级系统,利用观测场现有RS232串口(包括串口服务器和光纤)通信方式,能够在值班房轻松实现国家级新型自动站采集器源代码的更新,通信传输速率能稳定在1 kbyte/s左右,自动站采集器源代码升级这一技术难题迎刃而解。     

强度尺度方法在模式定量降水预报检验中的应用

介绍了Casati于2004年提出的强度尺度检验技术,并将该方法应用到上海区域中尺度模式的预报检验中。结果表明,强度尺度检验技术可以提供一种从不同降水率闽值和空间尺度对模式定量降水预报进行评估的方案。该方法首先对预报场和观测场进行降水率闽值获得二进制误差场,并通过二维离散Haar小波对二进制误差场进行各个空间尺度的分解,从而评估模式在各个降水率闯值和空间尺度上的均方差和预报技巧。通过计算各空间尺度二进制误差场的均方差百分比和能量平方偏差,可分析不同的降水特征尺度误差对总体误差的贡献情况以及预报降水与观测的偏差情况。     

EN型数字测风仪实现数据的远距离传输

介绍在测报值班室与观测场距离较远,超过EN型数字测风仪规定的信号线长度.无法采用常规方法将EN型测风数字处理仪置于测报室实现测风的情况下.采用RS-485和光纤两种通信方式实现EN型数字测风仪远距离测风的实现方法.     

加强冬季地面观测,不断提高测报质量

现在,正处在季节交替转换时间,冬季即将到来。观测员往往因季节替换时一些规定不熟悉,容易造成记录的错漏现象,给工作带来不可祢补的损失。加强冬季观测有关技术规定、方法的学习,是做好测报工作极其重要的一环。我们认为冬季观测应注意如下问题:一,观测场观测场特别是地温场,应保持积雪的自然状态不受破坏。场内形成的雪堆和小     

利用湍流作数值分析及数值预报中的平滑化过程

在高空大范围流型的数值预报中技术上的困难问题之一就是如何消去原始高度场或预报高度场里的小扰动.这种小扰动不论是真的,还是假的(原始场中的观测误差,预报场中的截平误差(Truncation error),地转风假定下原始小扰动的虚假发展等等),都不是预报的对象,因此必须用种种平滑化过程设法除去.     

全球观测资料质量监视评估

全球观测资料质量监视评估系统是为监视评估国家气象中心所接收的全球气象观测资料的质量而设计开发的。该系统以资料同化的6小时预报场为背景场，计算观测资料与背景场的偏差；运用质量控制技术排除观测资料中的可能是错误的资料；实时和非实时地统计分析各类观测报告的状况和观测资料的质量。采用的质量控制技术和统计分析方法都尽量和国际上发达气象中心相一致。所有产品都以图表形式在气象系统内部web网页上发布。该系统应用于日常观测资料质量监视评估及中国区域探空资料问题的详细分析、探空站综合评分、探空观测资料归档、探空观测资料偏差订正效果检验、L波段探空资料质量分析等，取得了显著效果。对加强观测业务管理、保证观测资料质量、改进观测技术发挥了积极的作用。     

气象站观测场内WIFI热点的组建方法

目前,新型自动气象站从室外观测场到室内业务电脑之间的数据传输方式是光纤通信。若利用光电转换技术,无需任何基建施工,通过简单的网络硬件增添与相应设置,就可以实现观测场内高速WIFI热点覆盖。观测场若有了高速WIFI无线网络,将很好地支撑现场视频语音维修指导,对于装备保障工作意义重大。     

自动气象站观测场防雷常见问题与防护措施

自动气象站观测场设备室外的工作环境,耐受雷电电涌的脆弱性,部分台站观测场雷电安全防护在设计和施工过程中存在问题,是近年来部分自动气象站观测系统在实施了防雷安全保护措施后仍频遭雷击侵害的根本原因。通过查找自动气象站观测场雷电防护工程在设计、施工过程中的问题．针对性地提出改进方法,在全面分析自动气象站观测场设备防雷性能基础上,全面阐述了自动气象站观测场雷电安全防护措施。     

阿克苏一次强冰雹天气的多普勒雷达回波分析

应用多普勒天气雷达观测资料分析了2003年6月29日降雹天气中强对流云体雷达回波强度场和速度场的演变特征,在今后防雹减灾工作中有较好的应用价值.     

原观测场时间序列两个统计场的相似性讨论

一些研究认为,原观测场时间序列的第一特征向量场与时间平均场表现出强相似。经研究得出,原观测场时间序列的这两个统计场间存在本质差异。它们的相似性依赖于原观测场时间序列在相空间中的结构。时间平均场（气候场）与时间偏差（异常）场集的相对强弱在二者相似与否中起到重要作用。     

数值预报同化系统中观测资料误差分析

在观测资料同化系统中,观测误差均方差与背景场误差均方差共同决定着观测信息与背景场信息的相对重要性以及这些信息在空间及不同变量间的扩展方式,故在资料同化系统中起到决定性作用.因此,观测误差均方差的合理估计是非常重要的.采用贝塞尔函数拟合方法,从探空观测资料与背景场的偏差(IV)协方差中分离出探空资料的观测误差均方差与模式的背景场误差均方差;再从其他观测资料偏差协方差中扣除背景场误差均方差来估计其它观测误差均方差.观测误差均方差分析使用2006年8月1-31日观测资料,国家气象中心T213L31全球中期分析预报系统的6小时预报作为背景场.结果显示估计的观测误差均方差是比较合理的.     

上海地区高温分布的诊断分析

如何利用个别气象站的单站气象资料值诊断整个上海地区详细的高温分布是目前高温气象服务发展提出的一个课题。该文根据1997~1998年7~8月高温加密观测资料, 应用EOF技术分解, 表明上海地区高温分布可由气候平均场和第一特征场合成而得, 第一特征场的方差贡献占总方差的90%以上。分析结果表明, 上海地区平均高温场分布特征有地形特点和城市热岛效应作用决定的, 是多年变化的较稳定变量。第一特征场系数是一个逐日变化量, 它与风向有很高的相关系数。该文利用2个气象站的资料建立了计算第一特征场系数的方程, 并建立了利用2个气象站的单站气象要素值制作上海地区逐日的高温分布的方法。该方法对1999~2000年的13个高温日的试算取得了较满意的结果, 比常用的回归方法计算精度有所提高, 而且物理意义清晰。     

集合卡尔曼滤波同化多普勒雷达资料的观测系统模拟试验

本文将集合卡尔曼滤波同化技术应用到对流尺度系统中,实施了基于WRF模式的同化单部多普勒雷达径向风和反射率因子的观测系统模拟试验,验证了其在对流尺度中应用的可行性和有效性,并对同化系统的特性进行了探讨。试验表明:WRF-EnKF雷达资料同化系统能较准确分析模式风暴的流场、热力场、微物理量场的细致特征;几乎所有变量的预报和分析误差经过同化循环后都能显著下降,同化分析基本上能使预报场在各层上都有所改进,对预报场误差较大层次的更正更为显著;约8个同化循环后,EnKF能在雷达反射率、径向风观测与背景场间建立较可靠的相关关系,使模式各变量场能被准确分析更新,背景场误差协方差在水平方向和垂直方向都有着复杂的结构,是高度非均匀、各项异性和流依赖的;集合平均分析场做的确定性预报在短时间内能较好保持真值场风暴的细节结构,但预报误差增长较快。     

邹城市抬高气象观测场与地面观测场数据对比分析

利用2006年1,4,7月邹城市东关气象局抬高观测场与邹城市市区体育公园观测场3个月的对比观测资料,对温度、湿度、风速和风向4种气象要素进行数据对比分析,并探讨了两者数据差异的诸多原因。结果表明：抬高观测场与地面观测场的气象要素数据均有一定差异,特别是气温差异较大,湿度、风速、风向的差异较小。     

卫星资料在模式初值中的初步应用研究

运用物理初值化方法,将气象卫星资料引入模式初始场,使初始场向观测场逼近,试图改进由于初始资料不完善而造成的模式积分前期降水量偏少的现象。应用ARPS中尺度模式对天津地区的一次强降水天气过程进行了数值模拟对比试验,结果表明,加入卫星观测资料后,部分卫星观测为对流云区,水汽和云水物质的水平和垂直分布进行了较为明显的调整,模式的临近短时降水预报也有明显增强的趋势。可判断出模式的初始状况更接近观测实际,对提高中小尺度天气系统的短期和临近预报的准确率有积极作用。     

往返平飘式探空观测系统对CMA-MESO的影响研究北大核心CSCD

往返平飘式探空观测是我国研发的一种新型高空观测技术,除了具备与传统探空观测一致的上升段大气垂直廓线观测能力,同时还增加了平飘段和下降段的大气探测,自动实现了探测廓线的时空加密。利用ERA5再分析资料作为“真值”,利用往返平飘式探空模拟仿真系统构造了往返式探空模拟观测,基于CMA-MESO区域模式和3D-Var同化系统进行了观测系统模拟试验(Observing System Simulation Experiments,OSSEs)。数值试验结果表明:相比传统单次上升段探空观测,往返平飘式探空在全国组网的情况下,其增加的下降段模拟探空观测,能够有效提高CMA-MESO的降水预报技巧,不同降水量级的ETS评分提高约2%~5%,同时改进要素场(温、湿场和风场)的预报,改进率约为2%~5%。此外,典型天气个例分析结果表明,增加往返平飘式探空观测能够改善模式初值偏差,从而更准确地模拟降水分布。该文的研究结论为往返平飘式探空的未来科学布局和应用提供了理论支撑。     

探空观测黑名单检查在变分同化系统中的应用

针对探空观测资料使用造成的某些区域GRAPES分析场存在虚假的高、低压系统问题,该文通过对比全球探空资料的位势高度观测与NCEP分析场,统计站点中观测质量较差的时次出现频数,确定探空位势高度观测黑名单。研究表明:500 hPa在印度地区、北大西洋和南极洲附近的探空位势高度观测与NCEP分析场的均方根误差在30 gpm以上的站点较多,且位势高度观测不可靠观测比率为20%以上的站点主要集中这些区域,以上观测站均列入黑名单。文中在GRAPES全球三维变分分析场的质量控制中加入探空位势高度观测黑名单检查,通过6 h分析预报循环试验表明:探空位势高度观测黑名单检查能有效提高分析场质量,GRAPES位势高度分析场在南极洲附近和印度地区有所改善。