利用GPS和云图资料监测北京地区中小尺度降水的研究

地基GPS遥感大气总水汽量提供了高时间分辨率的水汽资料,为分析预报中小尺度系统的变化创造了条件。本文利用北京GPS／VAPOR试验反演了北京2000年6～8月的大气总水汽量(又称大气可降水量或积分水汽),分析了北京夏季大气总水汽量的分布特征;结合气象和云图资料,对7月3～5日的一次暴雨过程进行了分析,结果表明：GPS大气总水汽量和云的发展及维持是强降水产生的条件,降水量的大小与大气可降水量的增加幅度、维持时间和水平有关,面上的大气可降水量的变化和红外云图资料显示的中小尺度系统的变化是一致的。面上大气可降水量的移动与测站降水关系密切,当测站大气可降水量迅速增加,并且面上分布的大气可降水量也同样向测站扩展时,台站的降水也迅速增加。GPS大气可降水量可作为台站短期降水预报的一个指标。     

采用AHP方法的气象服务社会经济效益定量评估分析

评估选用社会调查资料中公众对评估指标的得票支持率初始化AHP模型准则层的底层指标权重系数,避免执行AHP方法中繁琐的多指标权重计算,然后以AHP模型为基准对气象服务产品的社会经济效益进行定量化评估.评估以"现有常规气象服务产品"及"FDP产品"为AHP方案层的备选方案,评估权重适当向体现奥运气象服务需求的指标项倾斜.评估结果表明FDP产品在满足现有用户气象服务及奥运气象服务需求上享有绝对的优势.研究得出:现有天气预报产品需要进一步提高预报结果的时间和空间分辨率;需要丰富FDP等短时临近预报产品的信息传递方式;需要提高信息传递的及时性,改进气象服务的质量.     

对流层低层偏东风对北京局地暴雨的作用

本文利用风廓线仪、地面自动站观测资料及NCAR/NCEP 1°×1°分析资料等,对北京地区两次局地暴雨天气过程的对流层低层偏东风进行了对比分析研究,重点分析了浅薄和深厚两次偏东风的形成机制、偏东风的垂直结构特征和温、湿特性,以及偏东风在北京局地暴雨中的作用等。主要结论如下:(1)浅薄偏东风活动在距地面高度500 m 以下,水平尺度约250 km,时间尺度约12 h, 地面风速平均约1 m/s;深厚偏东风活动在距地面高度3000 m 以下,水平尺度大于600 km,持续时间大于24 h,地面风速平均约4 m/s。(2)浅薄偏东风由边界层内浅薄的次天气尺度暖性低涡引起,深厚偏东风由天气尺度地面暖性低压倒槽的发展引起。(3)偏东风具有高相当位温的属性,其源地是北京东部或东南部的暖湿气团;在暖湿偏东风上方800～600 hPa 存在干冷空气活动,形成了有利的对流不稳定层结;浅薄偏东风暖湿能量的局地集中特征更为显著,而深厚偏东风在水汽和能量的持续输送方面,以及与500 hPa 偏西风形成较强的、有利于强对流风暴发展的低层垂直风切变方面作用更为显著。(4)浅薄偏东风在时间和空间上与近地面层辐合中心对应较好,与中高空辐散有较好配合,动力作用明显,直接起到了对流风暴的触发机制作用;深厚偏东风与辐合中心对应较差,与垂直运动及上层辐散也没有很好的配合,与对流风暴的触发没有直接的关系。但是深厚偏东风在对流层低层对应厚达3000 m 的潮湿空气层,削弱了雨滴下落过程中产生的蒸发降温作用,有利于对流的发展和维持。     

基于J2EE的危化品在线监控及预警系统

危险化学源在线监控及预警系统应用现代计算机技术、通信技术、网络技术及控制技术，实现对危险化学源的在线监控与管理，完成对危险化学源的事故预警，做到减少事故、降低损失等。在论述系统的总体结构的基础上，结合J2EE平台，对其中的关键技术进行了详细的论述，并对危险化学源数据库的建立做了一定的论述。     

基于雷达四维变分分析系统的强对流高分辨率模拟个例分析和批量检验

利用以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为核心的模拟分析系统,通过同化京津冀区域6部新一代天气雷达逐6 min的径向速度和反射率因子资料,并融合区域自动站逐5 min观测和中尺度数值模式结果,对发生在京津冀地区的18个对流风暴"事件"进行了高分辨率数值模拟,开展了个例分析和全部模拟结果的检验评估。个例分析结果表明,模拟的低层三维动力、热动力和水汽特征可以明确解释复杂地形条件下对流风暴的局地新生、组织化和线状中尺度对流系统(MCS)的形成。高分辨率模拟结果也明确指示了线状中尺度对流系统中对流风暴单体不断新生(再生)和"后向传播"的机制,以及地形强迫在风暴形成和演变中的重要作用。基于一部风廓线雷达、两部地基微波辐射计、一个秒级探空和一个边界层观测塔等局地高频非常规观测数据对18个对流风暴"事件"模拟结果的检验表明,0-3 km的风速、风向和温度的模拟误差(包括偏差和均方根误差)总体较小。其中,最低模式层(187.5 m)风速偏差和均方根误差分别在-0.5和0.9 m/s以内,最高检验层(2.8125 km)风速偏差和均方根误差分别在-0.9和1.6 m/s以内,风速误差随高度逐渐增大;风向偏差在14°-22°,风向均方根误差小于38°;温度偏差和均方根误差分别在-1和1.8℃以内。系统模拟的低层风速、风向和温度的偏差和均方根误差在对流风暴内部稍大于外部。上述研究表明,该系统模拟结果对对流风暴生消、发展及生命史特征的临近预报和预警具有重要指示意义。     

北京2005—2014年PM2.5质量浓度的演变特征

利用2005—2014年北京宝联（城区）和2006—2014年上甸子本底站（郊区）的PM2.5质量浓度监测结果揭示了其长时间的演变特征。结果表明,2005—2007年北京地区PM2.5污染最重,2008年以后PM2.5年平均浓度明显降低,中度以上污染日数减少,但是2013—2014年有加重趋势。城区秋、冬季平均浓度最高,春季和夏初次之。然而,近年来春、夏季污染有减轻的趋势,高浓度值出现的时间越来越向秋、冬季集中,从而导致季节性差异变大。春季沙尘天气是其影响因素之一。上甸子春、夏季的PM2.5平均浓度高于秋、冬季,与城区不同。但2011年以后城郊差异逐渐变小,表明污染事件的区域性特征增强。北京城区中度污染日数年平均为30 d,重度污染为26 d,严重污染为4.7 d。污染日数月际变化明显并且月分布具有年际差异。2013—2014年,中度污染日数减少,严重污染日数增加,PM2.5年平均浓度与秋、冬季重污染过程的相关性增大。上甸子中度以上污染日数是城区的1/3。持续性重污染过程多发生在秋、冬季。2008—2014年以后中度以上污染持续超过3 d的过程每年平均发生1.9次,重度以上污染0.6次。绝大多数严重污染只持续2~3 d。重度以上污染日多出现在污染过程的中后期,因此遇不利气象条件提前采取减排措施将有可能减少重污染发生的频次。     

北京地区城市热岛的时空分布特征

应用自动气象站逐时气温观测资料分析了北京城市热岛的时空分布特征。结果表明，无论冬、夏季，北京的城市热岛在空间分布上均表现出多中心结构。热岛强度冬季大于夏季、夜间大于白天，热岛中心随时间存在漂移现象，日变化幅度冬季大于夏季。城市热岛在时间域上呈多尺度结构，冬、夏季均以20-30h所对应的日变化和120-270h的周变化为主，周变化振荡的波谷主要出现在周六至周一，波峰出现在周三至周五，变化趋势冬季比夏季明显。     

交叉相关外推算法的改进及其在对流临近预报中的应用

交叉相关外推算法是目前对流临近预报的主要算法之一。它主要是通过计算雷达回波等资料在连续时次的空间最优相关, 得到对流系统不同位置的移动矢量特征, 并基于这些获得的移动矢量对雷达回波等进行外推, 从而达到预报的目的。因为算法既考虑了回波移动矢量大小和方向的变化, 也考虑了整个回波在移动过程中的形变, 所以, 基于该算法的外推临近预报具有一定的物理意义。该文介绍了交叉相关外推预报算法的基本原理, 对算法进行了一系列的质量控制, 包括抑制地物杂波和噪声的影响、对“丢失”计算的点进行矢量补充以及对追踪的矢量进行平滑处理等多个步骤。个例对比分析表明:算法在通过质量控制和优化处理后, 追踪的回波移动矢量质量明显改善。利用优化后的算法, 对2004年夏季和2005年夏季发生在京津冀地区的4个强对流个例, 包括2次飑线过程、1次雹暴过程和1次强雷暴过程, 进行了外推临近预报试验, 并且对算法在对流临近预报中的效果做了初步的检验评估。结果表明:该算法对强对流天气过程的临近预报具有一定效果, 算法可以给出未来30 min或者60 min内雷达回波和雷暴位置以及形状的外推预报, 预报结果与实况比较接近。     

2004年7月北京和上海两次重大气象事件的异同及其科学问题

00 4年 7月 10日北京市出现的局地强降水导致城区交通严重拥堵 ,12日强对流伴随的飑线造成上海市重大的人员伤亡。这两次突发性气象事件都引起了社会公众和政府部门的高度关注。文中给出的观测分析和理论估算初步表明 ,这两次重大气象事件都是由中尺度对流系统 (MCS)引起的。但是在卫星云图上 ,造成北京强降水的对流云团外形不规则、云顶温度较高、云体边缘不光滑并且没有密集的亮温梯度 ,与大多数MCS有很大的不同。此外 ,这两个事件都发生在季风极度北涌 ,同时冷空气又强烈南下的经向环流背景下 ,但两者发生的位置差别很大。文章认为对于这种非典型性MCS的结构和发生条件以及 2 0 0 4年夏东亚季风极度北涌是否与全球环流异常有关等科学问题值得引起重视。     

北京夏季高温闷热天气的气候特征和2008夏季奥运会

利用1951～2000年北京6、7、8月的逐日最高和最低温度资料，统计分析了北京夏季高温天气和闷热天气的逐月、旬、候的分布及持续时间。结果表明，北京夏季高温天气和闷热天气发生概率分别为1／10和1／20，是一个适宜举办奥运会的城市。高温天气主要集中在6月下旬和7月份，逐候分布呈双峰型，分别在6月第6候和7月第5候。闷热天气主要集中在7月中旬到8月上旬，逐候分布也呈双峰型，分别在7月第6候和8月第2候。6月份高温天气较多，但闷热天气很少。8月份高温日数非常稀少，但闷热天气日数还有一定数量。每年至少出现一次持续2天的高温天气，另外还非常有可能出现一次持续3天或3天以上的高温天气(0．84次／年)以及一次2天及2天以上的持续闷热天气(0．88次／年)。高温天气和闷热天气的平均持续日数均约为3天。8月中、下旬，高温天气和闷热天气出现的概率都非常小，是最适宜举办夏季奥运会的时期。