历史资料检索系统的编程及使用

中长期预报需要查阅大量资料,很多台站几十年来一直停留在手工查阅的水平。为了充分利用现代化工具,减少劳动量,研制了历史资料检索系统。利用本系统可管理多个站点的地面历史资料,包括：查阅某站点历年来的地面资料;大致了解气候概况;还可加入一些统计预报、分析方法,供中长期预报参考。１　理论基础　　系统以数据库理论为基础,利用ＶｉｓｕａＩＦｏｘｐｒｏ强大的数据管理功能来设计。根据面向对象编程思想与事件驱动方式编写代码,实现数据的封装性和代码可重用性。系统的检索以ＳＱＬ结构化查询语言,大大提高了查询速度。结合…     

利用VBA自动计算历年日平均气温月标准差

旬月历史数据是指用于编发气象旬(月)报和气候月报所需的累年气候资料,在地面气象测报软件(OSSMO2004)中需要人工计算后录入,为了缩短计算时间,以30 a日平均气温月标准差为例,通过Excel内置的VB编辑器编写代码自动读取测报软件安装目录下ReportFile文件夹内相应年份的A文件,计算日平均气温及其月标准差并使数据按设计的表格样式显示出来,方便查阅。     

华南暴雨试验资料的集成处理及显示

在华南暴雨试验中，采用了多种先进的探测系统，不同探测系统采用测量原理不同，资料的时空分辨率及探测精度有差异，为资料的集成带来一定的难度。针对华南暴雨试验的资料，提出多种资料集成和显示方案。多种探测资料的集成处理包括了对资料的预处理、反演、坐标归一化等，并在其基础上建立了互联网上的气象数据动态查询、站网雷达基数据的处理显示系统，利用可以管理和分析大型多维动态复杂数据集的微机可视化系统PC-Vis5D，实现了单部雷达资料、中尺度数值模式输出结果与观测真实数据的动态集成分析显示。     

OSUAO软件在探空质量控制中的应用

400M-701x高空探测系统在2006年底投入正式运行,根据近两年来对全疆4个该系统探空站资料的审核经验,以及系统软件的应用实践,通过曲线、数据同屏显示;前后资料对比;探空、测风高度比较;轨迹图等功能的介绍,总结了OSUAO软件丰富的图形显示功能在高空探测资料质量控制中的几点方便快捷的分析和应用技巧.     

基于OPENGL的组网雷达三维显示系统的开发与应用

利用OPENGL工具,并结合计算机图形学三维成像相关算法,实现了组网气象雷达数据的三维可视化显示。文中给出两个台风实例,将2014年经过海南的台风“威马逊”和“海鸥”以及相应风廓线雷达风场资料导入该三维显示系统,结果表明：该平台可以全面直观地构建台风的三维结构,并可根据需求显示其内部强回波结构;多普勒天气雷达数据与风廓线雷达风场资料相结合,提高了大气风场的监控能力。此项工作对SWAN起到了一定补充作用,并可进一步推进三维雷达组网产品的业务应用。     

Grads绘图软件在乡镇雨量网绘图中的应用

Grads绘图软件具有操作简单,功能强大,显示快捷,出图类型多样,图形美观等特点,是气象部门广泛使用的一种数据处理和图形显示软件系统。它可读取格点或站点气象资料,并进行加工处理,可实现等值线、流线、填图、地图、曲线等气象图形的绘制和显示,它还提供了一种解释型描述语言,可实现高级功能的开发,对气象数据进行计算、图形显示及输出。进行数据处理时,所有数据均被视为纬度、经度、层次、时间、物理量的五维场,而数据既可以是格点资料,也可以是站点资料(离散点资料)。同时Grads软件能较好地与其它编程软件进行集成,可以形成后台资料处理、图形绘制,前台人工交互、显示图形、打印输出,方便了台站各种资料的绘制,通过装入点阵汉字字库还可解决软件绘制图形时的中文标注的问题。     

MICAPS2.0服务器版安装、更新及维护

MICAPS2.0是在MICAPSl.0的基础上开发和完善的,在MICAPS2.0中增加了一个动态连接库和4个ACTIVEX控件,包括参数检索控件、辅助图表控件、数据分析控件和地理信息控件,增加了气象资料的文本和表格显示功能,增加了单窗口多屏显示功能,提供了新的图形图像操作功能和气象数据分析工具。MICAPS2.0数据接收处理部分和图形显示部分完全分开。

     

地级台站自动气象站实况资料监控的设计

2014年初观测业务调整以来,一些夜间观测项目取消,给预报员快速获取实况资料带来困难,自动站实况资料监控程序及时地解决了这一问题。该程序从上级服务器中自动调取观测站数据并显示,既可监视各个观测站资料的及时性和完整性,又可为气象要素的预报提供依据。程序运行稳定可靠,数据快速准确,界面友好美观;程序的设计方面突破了一些难点问题,如借助Chart控件显示平滑曲线和柱状图,利用图像的旋转技术显示风向和风速等。     

广东省自动站资料GIS显示预警系统简介

利用跨平台集成地图技术,将MapIrfo的地图窗口集成到以Visual Basic开发的应用程序。对自动站资料实时采集、整理,并在地图窗口显示数据,使用户方便、直观看到自动站资料的时空分布。当资料数据达到灾害指标时,实时显示灾害信号,发出预警。     

新疆1993—2012年辐射观测资料质量分析

文章对新疆11个辐射站最近20a（1993—2012年）逐月辐射信息化数据文件进行了质量检查,分析了总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、净全辐射这五个要素出现数据疑误的概率,并应用数理统计方法对疑误数据的空间分布、时间分布、各要素分布等进行了评估。经查阅分析原始数据表—33及H文件结果表明：疑误数据的错误主要发生并集中在一、二级辐射观测站,其中数据文件部分出现疑误较多,记录格式分部出现错误相对较少。平均单站月疑误数据个数为2.7个/站?月,疑误数据率为0.0%。从总体上看,新疆最近20a的辐射信息化数据文件疑误数据信息较少,资料可靠,可为科研工作提供有利技术支持。     

中国60城市站1901—2019年日降水数据集的构建

近年来中国区域降水的极端化问题得到学术界的广泛关注,有关研究也获得了大量成果。但是,目前国内外常用的高分辨率降水资料序列多从1951年左右开始,普遍缺少20世纪早期中国的逐日降水资料,对于近一百多年中国极端降水变化特征及其机理,目前还不清楚。基于多来源的1901—1950年原始观测报表数字化逐日降水资料,补充先前未录入的“无降水”和缺测数据,研发质量控制方案并开展质量控制,补充录入检出的缺失和错误数据并再次质控,结合1951年以来的现代降水日值资料,建立中国60个城市站1901—2019年降水日值数据集。数据集评估结果显示,早期中国东部地区的台站较为密集,数据完整性和正确性较好,但中国西部的台站数量少且完整性和正确性偏低。本数据集构建的年总降水量累积值序列与已有的月降水量数据基本一致。基于该数据集,研究发现重庆站近百年来的降水未出现显著的趋势性变化。该数据集使后续分析研究中国极端降水的百年尺度长期变化特征成为可能。     

辽宁地区夏季高温极值预测模型

利用1957-2006年辽宁地区夏季23站极端最高气温资料和国家气候中心气候监测室的74项环流特征量资料,应用EOF方法对高温极值样本进行分解,研究辽宁极端高温的时空分布规律。结果表明：第一特征向量表现为区域整体一致的特征,中心区位于辽西北、辽北,第二、三特征向量空间分布表现为东西部反位相和南北反位相的特征。普查了前3个时间系数与前期环流指数的相关关系,认为前3个时间系数的显著影响因子是不同的。采用CSC准则确定最优预测因子,分别建立各时间系数的回归统计模型,并对高温极值历史拟合序列进行回报检验和预测检验。回报结果表明,各站的历史拟合率都保持在一定水平,但拟合率在辽西地区较差。各年的历史拟合率极不均衡,多数年份较为稳定,但个别年份拟合率较低。未来3 a试验性预测效果逐年下降,模型对未来1 a预测能力较好,可以作为业务预测的参考。     

我国东部夏季气侯基本态特征研究

利用１８８１年～１９９８年２９个观测站的夏季降水、气温资料,研究了我国东部夏季降水、气温大于３０年的慢变平均值（气候基本态）的变化特征。用经验正交分解方法研究了夏季降水与气温的气候基本态的特征模态及时间演变规律。结果表明,我国东部夏季降水、气温的气候基本态与我国夏季天气及夏季大气活动中心的气候基本态关系密切。     

An overview of mainland China temperature change research

There has been significant effort devoted to investigating long-term trends in land surface air temperature over mainland China by Chinese scientists over the past 50 years, and much progress has been made in understanding dynamics of the changes. This review highlights research conducted by early Chinese climatologists, and particularly Professor Shaowu Wang from Peking University, with special focus on systematic work that has been conducted since the mid to late 1970s. We also discuss major issues that remain unresolved in past and current studies. The most recent analyses indicate that the country-average annual mean surface air temperature rose by 1.12°C over the past 115 years (1901–2015), with a rate of increase of about 0.10°C decade^–1. Temperatures have risen more rapidly since the 1950s, with the rate of increase of more than 0.25°C decade^-1. However, the recent increase in temperatures is in large part due to contamination by systematically biased data. These data are influenced by unprecedented urbanization in China, with a contribution of urbanization to the overall increase of annual mean temperatures in mainland China of about one third over the past half a century. If the bias is corrected, the rate of increase for the country-average annual mean surface air temperature is 0.17°C decade–1 over the last 50–60 years, which is approximately the same as global and Northern Hemispheric averages in recent decades. Future efforts should be focused towards the recovery and digitization of early-year observational records, the homogenization of observational data, the evaluation and adjustment of urbanization bias in temperature data series from urban stations, the analysis of extreme temperatures over longer periods including the first half of the 20th century, and the investigation of the observed surface air temperature change mechanisms in mainland China.     

2016年汛期中国降水极端特征及与1998年对比

本文利用国家气象信息中心提供的1961—2016年全国2341个气象观测站日和小时降水量资料,分析了2016年中国汛期降水的极端特征,并与1998年进行比较。主要结论如下：2016年汛期全国平均降水量为1961年以来历史同期最多,共有140站汛期降水量突破1961年以来历史同期极大值,有112站出现历史次极大值,比1998年分别偏多54和47站。1998年降水极值主要出现在东北和长江中上游地区,2016年主要出现在华东地区,而且范围更加集中。共出现6972站次暴雨,其中大暴雨1251站次,为1961年以来最多。44次大范围暴雨过程持续时间达90 d,总体呈现“中间强、前后弱”的特征。有417站出现日降水量极端事件,其中88站突破历史纪录,创1961年以来新高;最大小时降水量共有113站突破历史极值,比1998年偏多29站。从空间分布来看,日降水量极端事件2016年主要位于华东和华北地区,1998年集中在中部地区;破纪录小时降水2016年主要在西部地区,而1998年东部地区更为突出。     

近40年中国气候生长期的变化

利用中国642个站点1961~2000年的逐日平均气温记录, 分析研究了中国1961~2000年气候生长期的变化趋势。结果表明, 在近40年中, 气候生长期在全国范围平均增加了6.6天, 北方地区平均增加10.2天, 南方地区平均增加4.2天, 青藏高原增加最多, 达到18.2天。20世纪90年代是气候生长期增加最大, 增长最明显的时期, 1998年是近40年气候生长期最长的年份。对气候生长期变化趋势空间分布特点的进一步分析表明, 华北和青藏高原北部是气候生长期增加最大, 增长最明显的地区, 尤其以河北省和青海西北部最为显著。南方各省份除了四川西北、云贵高原、安徽、江苏外, 其它地区的气候生长期变化趋势不明显。     

EOF方法恢复历史气候要素场的研究

本文用自然正交展开，通过对典型场所对应的时间系数的恢复，达到了恢复气候要素场的目的，利用云南６个站已有的５月雨量资料，恢复出１９个站的５月雨量场资料，检验表明，所恢复的记录在一定程度上重视了特殊年份降水量场的特征。     

50年来中国沙尘暴的多时间尺度变化特征

采用中国强沙尘暴序列及其支撑数据集,对1958—2007年中国沙尘暴的时间序列进行小波分析,揭示了中国沙尘暴多时间尺度的复杂结构和总体变化趋势,给出不同时间尺度下沙尘暴变化的突变点,并对未来变化趋势进行了展望。结果表明：中国沙尘暴呈明显振荡式减少趋势,距平值在1985-1986年出现转折;50a中沙尘暴变化呈现从多到少的振荡形式,其减少趋势的振荡变化主要受6—8a和2～3a尺度变化的叠加影响,6～8a尺度变化出现了4次突变;1966、1985和2001年沙尘暴出现较强的变化是多时间尺度叠加的结果。2008年后的10～15a中,沙尘暴总体减少趋势将减缓,其平均值在1958-2007年平均值和1983-2007年平均值之间,2011年前后可能出现一个接近2001和2002年平均情况的峰值,随后仍和缓减少。     

我国东部夏季气侯基本态特征研究

利用１８８１年￣１９９８年２９个观测站的夏季降水、气温资料,研究了我国东部夏季降水、气温大于３０年的慢变平均值（气候基本态）的变化特征。用经验正交分解方法研究了夏季降水与气温的气候基本态的特征模态及时间演变规律。结果表明,我国东部夏季降水、气温的气候基本态与我国夏季天气及夏季大气活动中心的气候基本态关系密切。     

Detecting urban warming signals in climate records

Determining whether air temperatures recorded at meteorological stations have been contaminated by the urbanization process is still a controversial issue at the global scale. With support of historical remote sensing data, this study examined the impacts of urban expansion on the trends of air temperature at 69 meteorological stations in Beijing, Tianjin, and Hebei Province over the last three decades. There were significant positive relations between the two factors at all stations. Stronger warming was detected at the meteorological stations that experienced greater urbanization, i.e., those with a higher urbanization rate. While the total urban area affects the absolute temperature values, the change of the urban area (urbanization rate) likely affects the temperature trend. Increases of approximately 10% in urban area around the meteorological stations likely contributed to the 0.13℃ rise in air temperature records in addition to regional climate warming. This study also provides a new approach to selecting reference stations based on remotely sensed urban fractions. Generally, the urbanization-induced warming contributed to approximately 44.1% of the overall warming trends in the plain region of study area during the past 30 years, and the regional climate warming was 0.30℃ (10 yr)-1 in the last three decades.