南岭山地高速公路雾区恶劣能见度研究

使用2003年10月-2005年3月南岭山地京珠高速公路粤北段云岩雾区路段5套能见度仪的每分钟能见度资料和3套自动气象站的每分钟温度、湿度、风向、风速等气象要素资料, 分析研究了南岭山地高速公路雾区浓雾的能见度特征.结果表明, 南岭山地高速公路雾区各月雾日频率以1月最多, 近一半的天数都有雾; 3月次之, 7月最少.11月到次年5月雾日占全年雾日的80%以上, 形成明显的"雾季".南岭山地高速公路雾区浓雾存在日变化, 雾的频率在一天内凌晨最高, 午后最低, 明显比辐射雾的日变化小, 说明夜间辐射降温虽然不是南岭山地高速公路雾区起雾的主要原因, 但还是起到了一定的加强作用.虽然南岭山地雾区大气中含有丰富的凝结核, 南岭山地形成浓雾还是需要较高的相对湿度, 相对湿度至少要达到91%以上才能形成雾.在雾区出现5.2 m/s的大风时仍然有雾, 有雾时90%以上的风速在3 m/s以下, 有几乎一半的浓雾出现时风速在2 m/s左右, 这与辐射雾形成时大都是静小风的情况形成了鲜明对照.南岭山地高速公路雾区浓雾受地形影响比较大, 迎风坡出现雾的频率比背风坡高.     

华北地区高速公路沿线雾预报

在数值预报产品(MM5)的基础上,建立了华北高速公路沿线及邻近460个气象站的高影响天气一雾的统计预报模型.抽样检验系统运行2年多来所积累的预报和实况资料的结果表明,北京24 h能见度V≤5 km预报的年临界成功指数(CSI:Critical Success Index)为0.61,京津塘高速公路沿线的7个站为0.68...     

南岭山地浓雾的物理特征

利用1998年12月-1999年1月在南岭山地进行的雾的综合野外观测资料，分析了南岭山地浓雾的宏，微观物理特征，对三次典型浓雾过程的谱特征，含水量与能见度的关系进行了分析。讨论，指出南岭山地的浓雾过程与天气系统的活动密切相关。     

高速公路上低能见度的监测与预报

介绍了对高速公路低能见度的数学描述，从相变理论、能见度突变的实际表现及车辆制动距离的需求，论证了对低能见度监测与预报的必要性，并介绍了在沪宁高速公路无锡段应用了一年多的低能见度监测与预报系统，实例表明对高速公路上造成低能见度的浓雾、包括局地性雾和突发性团雾具有可预报性，减少乃至避免重大交通事故的发生。     

南岭山地高速公路路面温度变化特征分析

使用2003年3月至2005年8月南岭山地京珠高速公路粤境北段云岩路段3套自动气象站的逐分钟路面温度、地温、气温、湿度、风向、风速等气象资料,分析研究了南岭山地高速公路的路面温度特征及其与天气状况、气温、风速等气象条件的关系,并讨论了地形对南岭山地高速公路路面温度的影响。研究结果表明,南岭山地高速公路晴天和多云时的路面温度日变化明显,与辐射过程密切相关。路温与气温、地温的差异在晴天午后最为明显。晴天时路温、地温、气温的年变化趋势比较一致,路温与地温之间保持着明显的温差;多云天气时路温与地温的差值明显缩小,阴天时路温与地温的差值非常小。地形对路面温度有明显影响,高海拔地区路面温度相对较低,南岭北坡路面温度明显高于南坡,与局地小地形有关。高温过程时路面温度最高接近60℃,地温也超过50℃,持续高温对行车安全、路面和路基结构均有很大威胁。     

南岭大瑶山高速公路浓雾的宏微观结构与能见度研究

南岭山地地处南亚热带湿润型季风气候区,每年9月至次年5月有华南准静止锋活动时均会有浓雾发生,每月浓雾日可高达15-18 d,尤其是中国目前最长的京珠高速公路通过南岭主脉大瑶山的乐昌-乳源段,路面海拔高度从200 m增至800多米,山地的抬升使雾害更加严重.在南岭大瑶山高速公路开展的两次多学科综合野外观测,内容包括目测能见度、器测能见度、雾滴谱、雾含水量、系留探空、双参数低空探空、雾层湍流扩散、气溶胶粒子谱、气溶胶成分谱、雾水样品成分、雨水样品成分.对典型个例进行了天气学分析,雾的宏观结构特征分析,雾的微物理特征分析.认识到南岭山地浓雾发生频率高,雾害十分严重,是典型的平流雾和上坡雾,实质上是出现在相对较高海拔高度上的低云,与华南锋面活动尤其是华南准静止峰的活动密切相关,局地地形的作用也非常重要.其特点是浓雾持续时间长、能见度极其恶劣、团块结构明显、雾滴尺度大、浓度不高、含水量较大、雾层内的湍流扩散能力比晴空区强,与中国过去研究较多的辐射雾差别较大.发现雾含水量与能见度呈明显的反相关关系,含水量较大时能见度较小;南岭山地雾含水量等微结构特征量的起伏变化,除与雾体本身的结构不均匀有关外,一个重要的原因是平流因素的影响,南岭山地下垫面的不均匀性,雾体随环境风的平移过程中,不规则的爬坡、翻越山坡的运动是造成雾体结构不均匀、振荡起伏变化的另一个重要原因.该地气溶胶粒子谱是呈单调下降的幂函数谱,次微米粒子浓度甚高,南岭山地气溶胶中含有高浓度的硫酸盐粒子,是优质凝结核,有利于雾的形成.雾的存在可以清除大气中的微量成分,雾滴可以包含浓度很高的污染物成分.同时,较之云滴而言,雾滴也很容易被地表物体(如植被、建筑物等)的垂直表面所截获,构成另一类清除过程.在南岭这样的大面积森林地区,这类清除过程可能是很重要的.研究本地区雾的特征变化,对建立本地区雾的预警预报系统有很大的现实意义,并为开展消雾试验提供了基本资料.     

南岭山地一次锋面浓雾过程的边界层结构分析

利用2001年3月上旬在南岭山地进行的综合野外观测资料,分析了有雾和无雾时的天气型和边界层风、温、湿结构特征。分析表明,冷空气影响期间出现的地面雾是低空湿度饱和区向地面扩展,云底接地形成的雾,锋面雾消散过程实质上为雾层底逐渐抬升离开地面的过程。边界层结构受天气系统的影响,锋面逆温结构对雾的维持有重要作用,单层强逆温结构有利于雾的发展和维持,多层(双层)弱逆温结构容易导致雾消散;出现雾与前期低空南风强劲,高空盛行西南或西南西气流,充分回暖增湿,导致整层空气湿度大有密切关系;浓雾维持期间,出现小到中雨时,雨强峰值时间段都出现能见度短时好转的现象,否则则反之,表明云雾中的微物理过程与能见度有密切关系。     

焦郑高速公路雾天气预报与监测

分析了焦郑高速公路沿线雾天气气候特征及能见度与最大车流量的关系。利用欧洲中心数值预报产品和单站要素资料，选择预报因子，建立了雾天气预报方程。利用天气雷达进行临近监测预报服务。     

首都机场高速公路能见度预报方法

通过分析影响首都机场高速公路能见度的6种典型地面天气形势场，确定大气稳定度、低层水汽含量、低空大气中悬浮颗粒物3个基本气象要素作为预报因子，得出各月的日能见度预报指标。将繁琐的判别因子指标步骤编成软操作界面，以5个能见度等级和指数的形式提供服务。2000-2001年预报准确率为70％左右。     

大雾临近预报中高密度能见度数据应用

采用2011—2016年合肥地区高时空分辨率的能见度观测数据,分析能见度空间分布特征及大雾生消过程中的能见度变化特点。结果表明:能见度多呈现正态分布且分布相对均匀,有雾时正态分布比例明显下降,非均匀性明显增加;大雾过程中平均能见度变化趋势较为稳定有利于临近预报,而空间最低能见度对临近预报有指示意义;大雾过程中空间变差系数多有明显增加,大雾开始形成和消散阶段空间差异性较大;历史回算表明,利用高密度能见度数据的空间分布和趋势外推,较实际预警发布时间平均提前约1.9h。     

基于GRU神经网络的雷州半岛近海岸能见度短临预报研究

近海岸大气能见度变化具有复杂的非线性和局地性特征,且近海岸气象观测站少,一直是精细化预报业务的难点。利用GRU(Gated Recurrent Unit)神经网络,采用广东省湛江市国家基本气象站及其周边上下游观测资料,构建了雷州半岛近海岸能见度1 h时效短临预报的多站GRU模型、单站GRU模型和逐步回归预报模型,并进行了检验评估。结果表明,相比传统的逐步回归方法,GRU神经网络能更好地识别上下游能见度的时空变化特征,多站GRU模型平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、决定系数(R2)评分均明显好于多元逐步回归模型。模型结构对能见度短临预报效果至关重要,将上下游的气象特征引入到能见度短临预报模型可显著提升预报效果。多站GRU模型在个例检验中较单站GRU模型的MAE、RMSE分别下降了36%和29%,R2提高了30%,表明多站GRU神经网络对能见度预报具有明显优势,为近海岸能见度的精细化短临预报提供了新思路。     

南岭山地浓雾的宏微观物理特征综合分析

通过对南岭山地进行的雾野外观测资料以及数值试验的综合分析,得到了南岭山地浓雾和能见度的季节分布特征、雾滴谱微观特征与浓雾形成的物理概念图像。在秋末和冬春季节,南岭山地恶劣能见度出现的频率很高,能见度≤200 m浓雾过程的出现频率平均为24.7%,最高可达41.8%;冬春季节南岭山地出现的雾是复杂的微物理过程、局地地形、水汽输送与影响天气系统等宏微观相互作用的结果,属于平流雾、爬坡雾类型,与辐射雾明显不同,局地山地抬升冷却凝结对雾的形成起重要的作用,迎风坡对雾的形成有利,在海拔较低的迎风坡也可能出现浓雾,从而导致低能见度;南岭山地的雾以小滴谱为主,数密度比城市雾小,小粒子段谱型基本呈下降趋势;在多个微观变量中,含水量与能见度的反相关性最好;雾含水量等微结构特征量的起伏变化,与雾体本身的微物理过程有关外,雾体随环境风的平移过程中,不规则的爬坡、翻越山坡的运动是造成雾体微结构不均匀、振荡起伏变化的重要原因。     

COMPREHENSIVE ANALYSIS OF THE MACRO- AND MICRO-PHYSICAL CHARACTERISTICS OF DENSE FOG IN THE AREA SOUTH OF THE NANLING MOUNTAINS

Using the composite field observational data collected in the area south of the Nanling Mts. and numerical modeling, the seasonal features of dense fog and visibility, fog drop spectrum and physical concept of fog forming have been analyzed. The occurring frequency of low visibility（≤200 m） is very high with a mean of 24.7%, a maximum of 41.8% from the end of autumn to winter and next spring. The fog processes that occur in the area south of the Nanling Mts. in spring and winter result from the interactions of complicated micro-physical processes, the local terrain, water vapor transportation and the influencing weather system. The fog processes are arisen from advection or windward slope, which is much different from the radiation fog. Cooling condensation due to the air lifted by the local mountain plays an important role in fog formation. Windward slope of the mountain is favorable to the fog formation. Dense fog can occur at lower altitudes in the windward slope of mountain, resulting in the lower visibility. The fog is mainly of small-drop spectrum with smaller number-density than that of urban fog, and its drop spectrum has descending trend in the section of smaller diameter. The inverse relationship between fog water content and visibility is the best among several relationships of micro-variables. In addition to micro-physical processes of fog body itself, the motion of irregular climbing and crossing over hillside while the fog body is being transported by the wind are also important reasons for the fluctuation of micro-physical parameters such as fog water content.     

有限区分析预报系统及其业务应用

中国国家气象中心在新开发的有限区多元最优插值分析技术及１５层球面网格原始方程模式的基础上建立了一个新的有限区分析预报系统。１９９１年投入业务使用，主要用于２４－４８ｈ降水预报。这个系统是依附于全球同化预报系统的一个分支系统。亦即使用全球谱模式６ｈ预报作为初估值进行有限区细网格分析及使用其１２—６０ｈ预报作为侧边界值进行非同步嵌套预报。作为一个升级模式系统，它的进步表现在：较充分使用了卫星测湿资料及地面资料的细网格多元最优插值分析；同时使用同场及质量场初值，成功地实现了有限区非线性正规模初始化处理；采用位涡拟能守恒差分格式，包含较真实地形的球面坐标原始方程模式；实现了具有不同模式地形的差分模式与谱模式的嵌套及设计了分级降水客观检验系统。     

THE LIMITED AREA ANALYSIS AND FORECAST SYSTEM AND ITS OPERATIONAL APPLICATION

The limited area analysis and forecast system(LAFS)was developed and has been put intooperational use at National Meteorological Center since January 1991.This system can be regardedas a branch system attached to the global assimilation and medium-range forecast system which isbased on a spectral model T42L9.The main advancements as an upgrade operational system are asfollows:the use of a regional fine mesh optimum interpolation(OI)analysis scheme:the realiza-tion of the nonlinear normal mode initialization for the regional model:the development of a 15L-spherical grid primitive equation model(with real topography and enstrophy conservation)and itsnesting forecast with the spectral model T42L9.     

武威地区专业气象预报服务系统

该系统由８部分组成，既考虑了气象服务的需要，又注意系统运行的定量化和程序化，以达到向广大用户提供全面、及时、准确、有效的优质气象服务之目的。     

强西南急流背景下南岭山脉一次暖区大暴雨数值模拟分析

利用常规观测资料、卫星FY-2G逐时TBB资料,采用WRF中尺度数值模式,对2016年5月5日湘桂粤边界南岭山脉的一次强西南急流背景下预报失败的暖区大暴雨过程(简称16·5过程,下同)进行数值模拟和诊断分析,研究了南岭山脉特殊地形对此次暖区降水过程的动力结构、水汽输送和云降水微物理机制的影响。结果表明,中低层西南气流由于受到南岭多处山脉地形的阻挡、侧摩擦和峡谷等效应的影响反复出现强烈辐合区,导致连续出现超强的水汽辐合中心,造成了湘桂粤边界暖区大暴雨的发生;在南岭特殊地形导致的动力、水汽条件下和有利于云内微物理过程发展的环境下,局地对流云系强烈发展与大尺度西南气流引导的深厚高层冰相云系结合后,云内的过冷云水在强盛的上升气流作用下抬升,丰富的过冷云水有利于贝吉隆过程和结凇进程,促进云内固态粒子增长,这是导致此次暖区大暴雨发生的重要云微物理内因。     

浙江省作物产量气象预测服务系统研究

浙江省作物产量气象预测服务系统是浙江省农业气象业务服务系统的子系统。采用集资料处理、产量分析、组建产量预测模式、实时预测等功能于一体,操作简便,自动程度高。经１９９４￣１９９６年使用表明,系统服务效果较好。