随机决策方法在气象服务中的应用

以案例分析为主要形式,阐述了随机决策方法结合气象服务在企业决策经营中的应用.案例1的分析结果表明,当未来高影响天气出现的概率未知时,其为不确定型气象服务决策问题,可根据服务对象对待风险的偏好,相应采取乐观法、保守法或最小后悔值法来选择合适的服务方案.案例2表明,当未来高影响天气出现的概率已知时,其为确定型气象服务决策问题,可采用决策树模型的最大期望估算进行辅助决策.在确定型决策问题的灵敏度分析中,可将其转化为求临界概率的数学问题,并用图示法进行求解.     

变分多普勒雷达分析系统对北京一次强降水过程的短时预报能力初探

利用四维变分多普勒雷达资料分析系统对2008年7月30日北京一次强降水过程反演得到的风场和微物理场进行分析,针对本过程中东段回波减弱消散、强降水区的确定、降水回波的转向几个短时临近预报关键点进行讨论,得出如下初步结论：1）在东段降水回波减弱消散前的12～24min,其对应的4．7km高度扰动温度场正值区出现“u”形中空结构,甚至在中空结构中有负值区出现,同时1．7km高度垂直速度场有上升气流与下沉气流分离的现象;2）如果4．7km高度扰动温度场的相对大值区在某地区持续时间较长（2h左右）或者某区域扰动温度迅速增加且出现大值中心（大于2oC）并维持,那么该区域未来1～2h内出现较强降水的可能性较大;3）降水回波的转向是受到1．7km高度在密云、平谷境内出现的反气旋型环流西部气流的引导,而该环流的出现则是北京西部持续强降水区的辐合上升气流在中高层水平输送到北京东部的密云、平谷境内并在该处形成下沉辐散的反气旋型环流反作用于降水回波所致,环流的形成早于回波转向约1h。     

北京不同区域表面气温的变化特征以及北京市观象台气温的代表性

利用北京地区14个观测站1990～2007年逐日和2004～2007年逐时的2 m气温观测资料,分析了北京城区、郊区、南部山区以及北部山区4个区域表面气温的年变化、季节变化以及春、夏、秋、冬4个季节的日变化特征,指出4个区域的气温变化特征具有明显的差异.在所有时间尺度上城区气温受城市热岛效应影响最大,表现为温度最高,郊区次之,南部山区较低,北部山区最低.1990～2007年4个区域的气温都表现出增温趋势,其中城区增温最明显,增温率明显大于其他区域.城区与其他区域气温的差异有明显的季节变化,城区与郊区、城区与北部山区气温的差异在冬季最大,夏季最小;城区与南部山区气温的差异在夏季最大,春季最小.在气温的日变化方面,城区气温在各个季节的日较差都是最小的,南部山区最大.通过比较作为北京代表站的北京市观象台的气温与4个区域的差异,发现观象台与城区气温在各个时间尺度上的差异都最小,与其他区域存在显著差异,北京市观象台气温主要代表了城区,对其他区域的代表性较差.     

对引发密云泥石流的局地暴雨的分析和诊断

2002年8月1日晚北京东北部密云县发生了降雨量达到280.2 mm的局地短历时特大暴雨，并引发了洪水和泥石流。卫星云图分析表明，它是由一个中-β尺度对流系统在北京北部山区停留造成的。TBB图的等值线密集区和上冲云顶对暴雨落区有指示意义。大尺度环流诊断表明，暴雨前一天存在较深厚的下沉运动，其伴随的逆温层抑制对流的发生，使不稳定能量得以积累。各种稳定参数的计算结果证实了这一能量的积累过程。暴雨当天，下沉运动转为微弱的上升运动，使对流的发生成为可能。大尺度水汽场的诊断表明，北京处在西太平洋副热带高压边缘的高温高湿气流的控制下，有很强的水汽输送。地面中尺度分析表明，中尺度低压和辐合线是对流的触发系统，北京地区北部处于中尺度低压东部暖湿气流的辐合区中，在有利的地形条件下使密云县西部山区产生了局地特大暴雨。     

地形影响蒙古气旋发展的观测和模拟研究

针对2001年4月上旬一次蒙古气旋发展过程中的地形因素进行了观测和模拟研究, 结果表明:依据低层冷空气是否越过阿尔泰—萨彦岭山地产生气旋冷锋, 蒙古气旋的发生发展过程可以划分为触发和发展两个阶段。在气旋的发展阶段, 斜压不稳定是其主要强迫机制。伴随地形对低层冷空气阻滞程度的变化, 蒙古气旋经历了从缓慢发展到剧烈加强的过程。阿尔泰—萨彦岭山地通过对低层冷空气的阻滞使山地上空等熵面更为陡立, 加强了对流层低层的斜压强迫, 从而使斜压强迫的涡度增长向低层聚集, 导致气旋发展强度增强。阿尔泰—萨彦岭山地及其南侧形成的峡谷地形对低空急流的位置、范围、强度及演变过程具有较重要影响。另外, 对流层高层位涡平流也是气旋发展的一个强迫因素, 但其影响较小。     

2006年汛期北京地区中尺度数值业务降水预报检验

采用北京地区自动站逐小时观测降水资料对2006年汛期北京地区中尺度数值业务降水预报效果进行了客观检验,并针对2006年汛期的降水特点对模式的降水预报性能进行了初步的评估,着重对发生的28次降水过程按其主导的天气系统进行了分类,并对各个类型的降水预报进行了评分检验,根据检验结果分析了数值业务模式对于夏季不同天气系统导致的降水过程的预报能力,并且对不同分辨率的模式网格的预报性能进行了初步对比。     

地基GPS水汽资料在北京“7·10”暴雨过程研究中的应用

利用2004年7月9-11日北京房山地基GPS探测网逐30分钟柱积分水汽总量(PW,Precipitable Water Vapor)资料,通过分析和数值模拟研究了北京2004年7月10日暴雨天气过程。观测分析表明:地基GPS测站上空水汽总量值的时间变化趋势对暴雨的发生、发展以及过程降水量的分析和预报有一定指示意义。利用NCEP全球预报系统GSF分析场资料作为背景场,采用12/4km双向两层嵌套WRF模式及其三维变分系统,通过同化7月9日1200 UTC地基GPS水汽总量等观测资料进行了36小时数值对比试验。数值研究表明:地基GPS水汽总量数据资料的初值同化明显增强模式初始场湿度,明显提高模式对该暴雨过程降水时段、落区和强度的预报水平。     

基于VDRAS的快速更新雷达四维变分分析系统

基于雷达资料快速更新四维变分同化 (RR4DVar) 技术和三维数值云模式,初步研发了一个针对对流尺度数值模拟的快速更新雷达四维变分分析系统。系统通过对京津冀6部多普勒天气雷达资料进行RR4DVar同化,并融合5 min自动气象站观测和中尺度数值模式结果,可快速分析得到12~18 min更新的低层大气三维动力、热力场的对流尺度结构特征。针对2009年7月22日发生在京津冀的一次强风暴个例,通过一系列敏感性试验,并利用局地加密资料进行检验对比,表明有效的雷达资料RR4DVar同化及自动气象站和中尺度模式资料融合方案、恰当的中尺度背景场设置和动力约束方法是获得合理结果的关键。研究也表明:恰当的系统配置能够模拟出与对流生消发展密切相关的近风暴环境特征,包括低层入流、垂直风切变、低层辐合上升和暖舌等,以及风暴自身形成的冷池、出流等与风暴演变密切相关的对流尺度结构。     

西鄂尔多斯地区强旱生小灌木水分参数的研究(Ⅰ)

绵刺、红砂、四合木、霸王柴为东阿拉善-西鄂尔多斯地区的超旱生灌木。本文运用PV技术对绵刺、红砂、四合木、霸王柴的多种水分关系参数(ψ_π¹⁰⁰、ψ₀、F₀、RWC⁰等)进行了测定,并通过测得的各水分参数从水分生理角度对这四种超旱生小灌木的耐旱性进行了比较分析。研究表明:①绵刺、红砂、四合木、霸王柴具有不同的耐旱机理,红砂主要体现为增加细胞溶质浓度的渗透调节,而四合木表现为较小的细胞体积(低的F₀值)和较强的持水能力(较大的AWC值和V_a/V₀值)。②红砂具有非常低的ψ_π¹⁰⁰值(-3.1302MPa)与ψ₀值(-3.5074MPa),体现出其具有很强的保持最大膨压和维持低水势的能力。③四合木的F₀值(52.12%)很低,而AWC值(87.43%)和V_a/V₀值(7.8092)却很高,说明四合木具有较强的忍耐水分胁迫能力和抗脱水能力。④绵刺的根茎系统具有快速吸收和传导水分的能力,可能与其具有劈裂式生长的特征有关。⑤经过对数据的统计学检验分析,证明PV技术具有良好的重复性。     

北京夏季持续高温过程特征分析

应用1996～2000年NCEP逐日再分析资料,对北京地区近5年夏季出现的11个连续性高温天气过程进行了合成分析,总结了高温过程天气系统的共同特征,探讨了河套高压的形成机理及其与北京高温天气的联系。最后,给出了北京夏季高温天气的一个可能的概念模型。