航空气象试飞保障服务平台搭建思路与设计

为了解决阎良区气象局航空气象预报效率低下、技术手段落后、新产品新数据应用能力弱等问题,阎良区气象局设计航空气象试飞保障服务平台。平台以阎良智慧气象大数据中心作为数据库,由天气实况监测,低空风切变预报预警,雷暴、积冰、颠簸预报预警,小尺度天气数值模式和航行态势可视化五个模块构成,为航空试飞及航空基地综合决策指挥提供重要支撑。     

近10 a宝鸡暴雪特征及典型个例对比分析

利用2011—2020年常规气象观测资料和ERA5 025 °×025 °再分析资料,统计宝鸡暴雪时空分布特征,并对两次区域性暴雪个例进行对比分析。结果表明：（1）暴雪集中在1—3月,2月最多,区域性暴雪均在1月;暴雪日大值区位于宝鸡东部,区域性暴雪集中在中部川塬区,局地暴雪主要在南、北山区;暴雪日降雪量均值与极大值空间分布均呈现自西南向东北逐渐增多的趋势,极大值大多出现在区域性暴雪中。（2）两次区域性暴雪过程均发生在偏东回流冷空气作为冷垫锲入中低空西南暖湿急流的形势背景下,西南急流向暴雪区输送充足的水汽和能量,低层偏东回流冷空气促使西南急流在冷垫上爬升,产生动力抬升作用,同时降低低层温度,达到降雪产生的温度条件。（3）有利于区域性暴雪产生的条件为：近地面2 m气温≤-02 ℃且850 hPa温度≤-5 ℃,600 hPa附近暖平流中心≥17×10-5 ℃/s,低层冷平流中心≤-8×10-5 ℃/s;500 hPa水汽通量最大值≥18 g/（cm·hPa·s）,中层水汽辐合持续时间≥8 h,对应水汽通量散度中心≤-9×10-8 g/（hPa·s·cm2）,垂直速度中心≤-09 Pa/s;低空θse锋区内MPV1≥11 PVU和MPV2≤-14 PVU。     

相似预报法在关中西部强对流预报中的应用和检验

相似预报方法是一种基于历史相似个例的预报方法,在综合考虑天气发生的环境场和气候场的条件下,可实现高时空分辨率强对流天气的客观预报。利用2016—2019年5—9月宝鸡市自动气象监测站逐小时观测资料及ECMWF细网格0.25°×0.25°模式预报资料,应用相似预报方法对宝鸡市2020—2021年5—9月短时暴雨和雷暴大风天气进行预报和检验。结果表明：短时暴雨平均预报成功率和预报成功指数分别为0.852和0.304,14—20时预报效果最好;雷暴大风平均预报成功率和预报成功指数分别为0.837和0.254,20—02时预报效果最好;两类强天气漏报率均低于0.33,空报率均在0.75以下;相较配料法,相似预报法对两类强天气的预报准确率和预报成功指数均有较大提升,且空报率和漏报率也明显降低,能够较好地预报出短时暴雨和雷暴大风未来24 h的对流潜势,在宝鸡地区表现出更高的适用性。     

地震科学的研究

在长期的研究之后 ,国家研究理事会地震科学委员会终于发表了它的报告《生活在活动的地球 :地震科学的前景》。作为起草这个报告的地震科学委员会的主席 ,我希望这个报告能有力地证明地震研究已取得的重大进展 ,并帮助科学家们及其资助机构制订未来几年的有效的研究计划。可是我不得不承认 ,领会这个 40 0多页的 (不是带到海滩上休闲的那类 )大部头可能是个挑战。因此我欣然接受《地震研究通信》 (SRL)的编辑们提供的摘录该报告某些部分的机会 ,并加入一些个人的观点。围绕国家减轻地震灾害计划 (NEHRP)采取的“以了解为基础”的策略的…     

面向不同环境背景的Landsat影像水体提取方法适用性研究

快速、准确地从卫星影像中提取水体信息一直是遥感应用的热点问题,在水资源管理、水环境监测和灾害应急管理等领域极具应用价值。虽然目前已有多种针对Landsat系列影像的水体提取方法,但由于地理位置、地形和水体形态等环境背景因素的影响,导致同种方法在不同的环境背景中呈现出不同的提取效果。本文针对人为影响严重、影像明暗对比强烈的城区（北京怀柔县城周边）以及地形起伏明显、水体细小的非城区（北京密云水库周边） 2种典型背景环境,选择波段设置略有差异的Landsat 5（2009年）和Landsat 8（2019年）卫星影像,对比了常用的指数法（NDWI和MNDWI）和分类法（最大似然法和支持向量机）在水体信息提取方面的优势和不足。结果表明：在城区背景中,SVM的准确性最高（总体精度>97%）;在非城区背景中,MNDWI与SVM的精度相当（总体精度>95%）,前者更适用于水体的快速提取,而后者提取的山间细碎河流更完整,且在Landsat 8中应用的效果更好。该研究为不同环境背景下水体提取方法的选择提供了参考。     

咸阳三类强对流天气环境物理量指标研究

利用探空资料对2016—2020年咸阳市暖季（4—9月）雷暴大风、短时强降水和冰雹三类强对流天气发生的环境物理量特征进行分析,提炼强对流天气的关键物理量参数及预报指标。结果表明：（1）咸阳雷暴大风的高发期在4—5月,短时强降水和冰雹的高发期在6—8月,三类天气均主要出现在14—20时。（2）K指数、CAPE值、垂直风切变、0 ℃层高度和-20 ℃层高度均有明显的季节变化,相对高的0 ℃层高度、较厚的暖云层厚度以及相对小的中高层温度露点差可以区别短时强降水和其他两种强对流天气类型。（3）雷暴大风和冰雹发生时中低层一般表现出“上干下湿”的层结特征,雷暴大风的下沉对流有效位能相对较大,应超过120 J/kg。冰雹形成除了考虑较大的对流有效位能和深层垂直风切变外,还需要适宜的0 ℃层高度（39～51 km）。短时强降水要求“整层湿”,即500 hPa和850 hPa的温度露点差均较小,同时暖云层厚度应超过35 km。     

关中西部致灾大冰雹天气分析

利用高空及地面天气图、宝鸡多普勒雷达资料,分析了2015年7月18日和2016年6月12日关中西部陇县两次大冰雹强对流天气成因及雷达特征。分析表明,两次过程环境条件比较一致,冷涡槽后西北气流携带的冷空气形成了对流不稳定层结有利条件,地面露点锋是强对流的触发机制。2015年7月18日冰雹是由中气旋的超级单体风暴产生,2016年6月12日冰雹是强单体风暴造成。两次过程中,持续的垂直累积液态含水量≥55 kg/m2、反射率因子≥60 dBz和三体散射是大冰雹出现的重要特征。雷达冰雹指数（HI）、风暴追踪信息（STI）等产品可作为提前发布强对流天气预警的参考。     

2020年西安一次持续重污染过程成因及输送特征分析

利用中国环境检测总站环境数据、西安气象自动站逐时实况数据和探空数据、NCEP 25°×25°再分析资料以及GDAS 1°×1°数据,对2020年1月21—26日西安一次持续性重污染天气过程进行了环流背景、气象要素及输送特征分析。结果表明：500 hPa中高纬地区纬向环流,850 hPa暖平流,地面弱气压场是大气污染前期的典型天气形势。重污染期间24 h变压与污染物质量浓度呈6 h超前正相关,2 m气温与污染物质量浓度呈现一定同期正相关;高湿条件下,污染物粒子的吸湿增长作用使污染程度加重;污染物积累阶段,地面弱的偏东风使上游污染物向西安地区输送,受关中向东喇叭口地形影响污染物易在近地面层聚集,后期较长时间的偏东风的增强使污染物得到迅速扩散。此次重污染过程的输入污染主要来自河北、山西与河南一带,自东向西向关中平原地区输送污染物颗粒。     

长沙机场阵列天气雷达风场验证

利用2019年4—9月高时空分辨率的长沙机场阵列天气雷达资料开展三维变分（three-dimensional variational data assimilation,3DVAR）风场反演研究。为验证该算法的反演效果,选取外场试验中10次降水过程,在阵列天气雷达的三维精细探测区内,采用阵列天气雷达合成风场和1部L波段边界层风廓线雷达产品作为参考值对阵列反演风场进行验证评估。结果表明:在稳定性降水条件下,阵列反演风场与阵列合成风场、风廓线雷达产品的结果较为一致;在对流性降水条件下,由于不均匀性会造成风廓线测风精度下降,风廓线雷达产品与阵列反演风场和阵列合成风场差异较大。阵列反演风场与阵列合成风场在稳定性、对流性降水条件下水平风速相对偏差分别低于19%,29%,水平风向差分别低于14.92°,26.35°,稳定性降水条件下阵列反演风场更优,误差在可接受范围内。两种算法得到的风场结构符合各类天气系统的基本特征,水平风场空间分布和风速、风向非常接近。     

可操作的地震预报 认知状态与应用指南

2009年拉奎拉地震后,意大利民防署(DPC)任命了一个国际民防地震预报委员会(ICEF),其任务是就当前构造地震短期预测预报的认知水平提出报告并提出利用可能的大地震前兆启动民防措施的指导意见,包括大地震后地震灾险性概率分析结果的使用。国际地震预报委员会回顾了由世界范围地震活动区的进展获得的地震预测预报研究。预测(predic-tion)定义为确定性地表述未来地震是否将在一特定地理区域、时间窗和震级范围内发生,而预报(forecast)则是给出这样一个事件将要发生的概率(大于0但小于1)。对地震的可预测性,即可依据观测到的地震系统的表现确定未来地震发生的程度,人们知之甚少。这种认知的缺乏反映在不能在短时间尺度上可靠地预测地震活动地区的大地震。大多数已提出的预测方法依靠的是诊断性前兆,即在地震之前可观测到的某种以高概率说明即将来临地震的地点、时间和震级的信号的概念。本报告中评议的前兆方法包括应变率、地震波速和电导率的变化,地下水、土壤和空气中氡浓度的变化,地下水位的扰动,近地表及其上方的电磁变化,热异常,动物行为异常和地震活动性图像等。诊断性前兆的探索迄今尚未提出成功的短期预测方案。因此,本报告关注作为与收集和传播含时间的地震灾险性权威信息的原则性方法的可操作的地震预报,以帮助社会公众应对潜在的破坏性地震。在几天和几周的短时间尺度上地震序列显示出如大地震触发的余震空间和时间上的成丛性。成丛性的统计描述解释了地震目录中观察到的许多特征,并可用于形成预报,说明地震概率的短期变化。若能恰当加以应用,短期预报就具有可操作性,如预测大地震后的余震。尽管长期预报对于保障地震安全性的价值是明确的,但对短期预报的解释却令人困惑,由于地震概率变化可达几个量级,而典型的概率值在绝对意义上仍然很低(日概率小于1%)。把这种低概率的预报转换为有效的决策是一个艰难的挑战。报告收集了高地震危险性的6个国家(中国、希腊、意大利、日本、俄罗斯和美国)在地震风险管理中当前利用可操作预报的状况。长期模型是当前民众预防地震破坏最重要的预报手段,因为它们指导了建筑规范中的地震安全条款、基于性能的抗震设计和其他减轻风险的工程实践,如在翻修旧建筑中纠正设计缺陷等。余震的短期预报在上述一些国家中曾经实践过,但可操作的地震预报还没有在任何一个国家完全实施过(即定期更新并且在全国范围内实施)。根据在地震活跃区积累的经验,国际地震预报委员会向意大利民防署提供了一组在意大利使用可操作的预报的建议,这些建议对于其他国家可能也是有用的。应该向公众提供关于未来地震短期概率的权威的、科学的、一致的和及时的公开信息源。报告应以具有可操作性、定期更新的地震活动预报系统为基础,而且这些系统在地震信息的产生、发送和使用中都要经专家严格评审和更新。所有可操作模型的质量应当通过对其可靠性和有效性的回顾性检验加以评估,而且应对已建立的长期预报和其他含时间的模型进行持续的前瞻性检验。警报规程应当标准化以便于各级政府及民众做出决策。应当确定地震概率阈值以指导警报等级,而警报等级是以代价和收益,以及信息价值的无形方面,如心理准备与恢复方面效益的客观分析为基础。由社会科学研究确立的有效的公众交流原则应当被用于地震灾险信息的发送。