引入Himawari-8卫星数据协变量的能见度样条插值方法

在ANUSPLIN薄盘光滑样条插值中,高相关协变量的选取决定了插值结果的精确性。本文选取2017—2019年大雾和霾能见度较差的天气过程,利用183个能见度观测站点对能见度进行插值,引入Himawari-8卫星的通道数据和DEM数据作为协变量对能见度的插值结果进行改进,并对能见度插值结果进行对比分析。研究表明,引入Himawari-8数据和DEM数据作为协变量的能见度插值结果在精度上有显著提高,尤其对雾区和霾区的边界范围和纹理的反演更为准确,基于Himawari-8卫星数据和气象监测站点的观测数据,使用协变量的方法进行能见度插值可以做为能见度监测网格化的一种有效途径。     

高速公路雾灾风险区划模型

运用2011年12月至2015年11月河北省11条高速公路沿线156套交通气象监测站资料、142个国家气象站雾灾资料、因雾造成的交通事故和封闭管制资料、高速公路日均车流量、路网密度等资料,基于致灾因子危险性、承灾体空间脆弱性以及承灾体易损性3个方面建立了高速公路雾灾风险区划模型,并绘制河北省高速公路雾灾风险区划图。结果发现:(1)河北北部地区、西部山区、沧州沿海地区的高速公路雾灾风险等级较低,而东部和南部平原地区的高速公路雾灾风险等级较高,可为交通安全管理部门提供一定的参考依据;(2)在相同区域内,局地浓雾多发、交通事故多发、大范围雾日多都可造成高速公路雾灾风险等级升高。     

基于层次法的冀北地区输电线雷击风险区划

根据冀北地区2012—2015年输电线路雷击灾害资料及1981—2015年雷暴日数,结合冀北地区的人口密度、经济发展等社会经济特征,选取雷击灾害频度、雷暴日数、生命易损模数和经济易损模数4个指标,采用层次分析法确定评估指标权重分布,建立输电线路雷击风险评估模型,形成冀北地区输电线雷击灾害风险区划图。结果表明:极高风险区有崇礼、丰宁、承德县、青龙、迁安、遵化、迁西、丰润和香河,高风险区主要位于张家口中部和南部、承德北部和东部、唐山中部和廊坊中部,极高风险区和高风险区应为输电线路雷击风险重点防护地区;中风险区主要位于张家口北部和西部、承德中部和东南部、唐山东部、秦皇岛中部、廊坊北部和南部;低风险区主要位于玉田、曹妃甸、滦南、乐亭和永清。     

基于CART决策树的河北省低能见度分类研究

基于2016—2019年河北省142个国家气象站逐小时观测数据, 通过EOF时空正交分解和CART决策树分类回归等方法, 针对低能见度高发区域构建能见度预报模型, 并进行拟合检验。结果表明: 河北省雾日时空分布特征显示除张家口、承德及秦皇岛三市外, 40°N以南地区为雾日高发区域, 多年平均雾日数最高值可达50 d。相对湿度、地表温度、风速等气象要素与能见度显著相关, 将显著相关因子作为输入变量建立能见度预报模型并调参, 经检验该模型对于冬季的预报效果较好, 有较高的准确率; 夏季误报率较低; 日夜差别在夏季并不明显, 三个指数差别不大, 冬季夜晚的准确率与误报率明显优于白天, 漏报率略高。石家庄站2019年12月7—10日的三次大雾过程拟合结果较好, 有雾时次无漏报。     

基于EC细网格数值预报产品的太阳辐照度订正技术

太阳辐照度与光伏电站发电功率密切相关,其预报的准确性直接影响发电功率预报的准确性。根据光伏电站太阳辐照度实况、气象站实况、WRF(Weather Research and Forecast Model)模式辐照度预报、EC细网格数值预报以及太阳理论辐照度,利用逐步回归法开展太阳辐照度预报订正研究,得到以下结论:①太阳辐照度实况与太阳理论辐照度的比值与EC细网格数值预报中气象要素的相关性优于太阳辐照度实况与气象要素的相关性;②不同时刻影响太阳辐照度的气象因子存在差异,通过逐步回归法建立不同时刻太阳辐照度预报模型;③在非晴天情况下,回归预报辐照度相对均方根误差比WRF模式预报辐照度降低10%左右,减小了辐照度预报误差。该研究成果在光伏电站的新能源数值预报服务中有一定的应用价值。     

冀北输电线舞动灾害特征与气象条件分析

利用2007—2017年冀北地区38次输电线路发生舞动时的地面观测、探空资料,分析输电线路舞动的时空分布及气象要素特征,得出冀北输电线路舞动的气象要素指标。结果表明:(1)西北部山区舞动事故较东部沿海多,呈略减少趋势,但并不显著,高发时段为4—5月;而东部沿海呈逐年增加趋势,且通过α=0.05的显著性检验,高发时段为11月。11 a来途经沽源、丰宁、赤城境内的沽太I线发生舞动事故最多。(2)输电线路舞动前后,地面气象要素不一定存在高频变化,但舞动发生前需同时到达一定的阈值范围,且在阈值范围内各气象要素可增大、降低或保持不变。(3)输电线路舞动发生时,在700～850 hPa存在暖层或逆温层,在暖层或逆温层及以下,露点温度差基本小于2℃,空气中的水汽达到近似饱和及饱和状态,在中高层湿度相对较小。(4)输电线路舞动发生在冻雨、雨夹雪、雨转雪、雪的天气条件下。(5)对舞动气象预测模型进行回报检验,发现能较好地回报出冀北输电线舞动情况,对电网气象服务具有一定指导性。     

基于气象条件的河北高速公路通行状况综合风险等级预报方法

利用2012—2017年河北省高速公路沿线交通气象站观测资料以及因气象条件造成的高速公路交通事故和封闭管制资料,选取公路交通高影响天气的强度、持续时间、风险区划等级、单项车流量、地形、发生时段等多个因子,运用加权分析法,分别建立雾、路面结冰和强降雨3种气象灾害风险等级预报模型。在此基础上,构建综合3种高影响天气条件下的高速公路通行状况综合风险等级预报模型,并以3种天气条件造成的公路封闭时长为判别指标给出分级标准。经检验,基于3种高影响天气的河北高速公路通行状况综合风险等级预报模型,其产品准确率可达76.7%,能够满足日常交通气象服务需求。     

河北省超高压线路一次连续覆冰事件的模拟与诊断

利用1980—2021年河北省142个国家气象站观测资料以及电力部门提供的导线覆冰个例资料，分析了河北省历史导线覆冰空间特征，发现省内南部沿海和张家口东北部主要以雾凇覆冰为主，邢台东北部、沧州东部地区存在少量雨凇覆冰情况。系统分析2015年11月15次覆冰跳闸事故的天气环流形势，造成此次灾害的冷空气由北向南传播，中后期叠加来自西部向东传播的气流；关键区对流层低层存在雪水混合物和明显的风切变，对流层中层存在“负〖CD*2〗正〖CD*2〗负”的温度异常层结分布特征，热力环流中上升运动为覆冰提供了有利条件。基于气象观测资料，综合考虑导线覆冰增长、维持、消融过程，建立导线覆冰小时级覆冰厚度预报模型。利用覆冰个例进行检验，发现该模型能够较好地捕捉气象条件对导线覆冰过程的影响，能够客观地反映覆冰厚度时空分布特征，为覆冰监测预警提供精细化数据支撑。     

基于EC细网格与BP算法的辐照度预报及检验

在理想晴天天气下，可计算确定位置不同时刻的理论辐照度，但与实际辐照度在不同季节仍存在一定系统误差。利用易县某光伏电站近1年逐15 min实况，提出了一种基于理论辐照度的晴天天气下的系统误差订正方法，并进一步利用欧洲EC细网格预报资料及BP神经网络方法实现了未来24～48 h辐照度的逐15 min预测，得到以下结论：(1)晴天天气下，该系统误差订正方法可有效剔除实况资料中非晴天天气数据的影响，不同季节的平均绝对误差不超过该季节最大辐照度的5%;(2)对24～48 h逐15 min的辐照度预报，经不同季节检验，冬季误差68.5 W/m²、春季误差125.2 W/m²、夏季误差119.5 W/m²、秋季误差53.7 W/m²,对11月份的预报最为理想。该研究成果可有效降低人工筛选工作量，在服务中有很好的实用性和参考性，可作为光伏数值预报的一种有效数据源。