灰霾日数实时统计软件的研制

及时了解城市灰霾情况,特别是灰霾日数的变化,不仅有利于社会和公众及时了解和掌握城市空气质量状况,也对政府治理和改善空气环境提供科学的参考依据,为了数字化显示全省灰霾日数的时间变化情况,采用C#语言,结合html,开发了一个灰霾日数实时统计软件,通过定时读取micaps格式的数据,可以定时、定量、自动地统计出全省灰霾日数的情况。     

肇庆市2次重度灰霾污染天气环境和气象特征分析

对2014年广东肇庆市2次大范围的重度灰霾污染天气过程进行分析,研究了重度灰霾天气空气质量指数、污染物浓度演变,以及环流背景、天气形势等特征.结果显示,肇庆市重度灰霾天气过程城郊两地环境监测站各污染物浓度变化趋势大体相同,属于区域性污染现象,城郊污染物的浓度低于城区;发生重度灰霾污染天气的环流背景、天气形势主要为中国大...     

新旧观测标准统计的灰霾时空分布特征对比

通过对比分析新旧观测标准下广东灰霾时空分布特征,认为新标准下霾日的分布与变化较旧标准更为合理,进一步说明了广东霾日的变化趋势与广东的经济发展及大气环境质量的变化是相关的。建议：由于灰霾观测新标准中仍然存在需人为判断的区域,若在新标准中引入大气气溶胶浓度观测数据,从本质上将灰霾与轻雾和雾区分,将更加有利于灰霾的统计和分析,有利于标准的推广和普及。     

东莞1957—2011年降水和灰霾的长期变化趋势

利用东莞1957—2011年降水、能见度、相对湿度等地面观测资料,分析了东莞降水和灰霾的长期变化趋势,并探讨了气溶胶对降水长期变化趋势的影响。结果显示:东莞的降水量和不同等级降水日数均呈现明显的年际变化特征;年降水量在1990年后呈增加趋势,2007年开始呈逐渐下降趋势;痕量、微量和小雨降水日从1980年代中期后呈缓慢下降趋势,大雨、暴雨和大暴雨日数则没有明显的变化趋势;东莞的灰霾变化历经3个阶段,分别是1980年—1980年代中期、1990年代初—2000年和2000—2011年。气溶胶浓度的不断增加使降水日数减少,但对强降水的降水频率和降水强度有促进作用。      

多普勒雷达定量估测降水的三种方法比较试验

利用近几年多普勒雷达体扫复合仰角资料以及气象台站自记和自动气象站雨量资料，在淮河流域雨季不同气候区进行降水估测。采用最优化、概率配对法分别得到不同区域的Z-I关系，并在2002年6～7月进行对比试验，对过程降水误差进行分析，找出最佳估测区域和最佳估测方法。另外利用合肥周围70km范围内19个自动雨量站资料，用卡尔曼滤波校准方法、最优化方法、概率配对方法同时进行降水估测，提供了判别其方法优劣的可靠依据。     

基于DERF的SD方法预测月降水和极端降水日数

针对动力气候模式对区域或更小空间尺度内的日降水预测技巧偏低的问题,应用最优子集回归 (OSR) 方法对国家气候中心业务化的月动力气候模式 (DERF) 输出的高度场、风场和海平面气压场进行降尺度处理用于降水预测,旨在提高预测准确率。1982—2006年交叉检验结果表明：OSR方法能显著提高降水预测技巧,其中11~40 d改善效果最为显著。在此基础上,应用一步法和两步法两种统计降尺度方法预测极端降水日数,交叉检验结果表明:两种方法均优于随机预测,冬季两步法预测技巧略高于一步法,夏季一步法略优于两步法。综合认为OSR,OSR结合随机天气发生器 (WG) 两种统计降尺度方法对月尺度降水或极端降水日数的预测均具有较高的技巧,可作为短期气候预测的重要参考信息。     

粤东暴雨中心的降水气候统计特征和成因分析

基于广东省1967—2018年气象观测站和2003—2018年自动监测站降水数据,以及ERA-Interim每日4次的再分析资料,分析了粤东暴雨中心降水气候统计特征和形成原因。结果表明:根据年降水量≥1 800 mm且年强降水日≥8.0 d的标准,粤东暴雨中心的范围为莲花山脉附近的惠州惠东,汕尾全市和揭阳市揭西、惠来、普宁以及汕头市潮南,区域内易出现极端强降水;粤东暴雨中心降水具有明显的月和季节变化特征,汛期降水量和强降水日分别占全年的84.3%和90.0%,且前汛期略多于后汛期。月变化为单峰型分布,年变化总体趋势较为平稳;粤东暴雨中心的形成与莲花山山脉及附近地形和海陆分布息息相关,在有利的大气环流配置下,当低空暖湿急流在粤东沿海脉冲、辐合时,易在莲花山山脉附近出现强降水过程。     

1981—2010年佛山地区气温、降水和灾害性天气的特征分析

根据佛山地区3个气象站1981—2010年的观测资料,采用线性趋势、Mann-Kendall突变检验等方法,研究佛山地区近30年气温、降水和灾害性天气的变化特征。结果表明,近30年佛山的年平均气温具有上升的趋势,在1994年发生突变,快速增暖;年雨量波动明显,年降雨日数则呈现出下滑的趋势。高温、暴雨、强对流天气、灰霾等是影响佛山的主要灾害性天气。高温日数呈现出增加的趋势,持续高温现象加剧。暴雨日数具有非常明显的年际变化特征,总体上呈波动且缓慢上升的趋势。佛山全年均有可能出现强对流天气,其中6—8月是高发期,在10月随着汛期的结束强对流天气急剧下降。灰霾天气主要发生在1—3月份和10—12月份,2007年之后,逐年灰霾日数缓慢下降。     

青岛气温和降水的突变特征分析

利用M-K法和信噪比法分析近百余年青岛市年平均气温和降水量的突变点,研究青岛市气候突变特征。结果表明:近百余年青岛市气温在不同时间尺度内反映出了不同的突变特点,年平均气温突变点在1988年,是一次增暖性突变,在20世纪30年代、50年代末及70年代初也发生了转折。青岛市的年降水量在1939-2002年间也发生了突变,突变点在1980年,80年代后进入一个相对少雨阶段。     

一种强雷雨天气预报因子的选取方法

利用极值剔除法,选取了预报武汉天河机场夏季强雷雨天气的5个因子。经检验发现,采用这些预报因子进行预报,可减少强雷雨天气的漏报率。     

一种强雷雨天气预报因子的选取方法

利用极值剔除法,选取了预报武汉天河机场夏季强雷雨天气的5个因子.经检验发现,采用这些预报因子进行预报,可减少强雷雨天气的漏报率.     

广州市三种霾日统计方法的比较分析

根据广州市5个气象观测站1980—2013年的能见度、相对湿度和天气现象等资料,采用人工观测法、日均值法和14时值法对广州市霾日特征进行了对比分析。结果表明,3种方法统计的全市霾日数、霾日变化速率差异较大。全市年平均霾日是日均值法人工观测法14时值法,大致比例是1∶0.61∶0.48。人工观测法统计的广州市霾日变化速率最大,达2.9 d/年,是日均值法的2.9倍、14时值法的3.6倍。但是,3种方法统计的全市霾日长期变化趋势、季节变化特点和空间分布特征基本一致。霾日长期变化均呈显著上升趋势;霾日冬季最多,夏季最少;中心城区和花都区为霾日高值区。综合考虑霾日长期变化趋势、季节变化特点、空间分布特征和经济社会发展状况,日均值法统计更能反映广州市霾日的实际变化特征。     

三种大气可降水量推算方法结果的比较分析

以湖北省为例,分别用气象探空资料累加计算、地面气象资料推算(又有两种)、地基GPS探测资料反演等三种方法计算出该省空中水汽资源含量,并以探空法计算的水汽资源含量为基准来评估其他两种方法计算结果的偏差情况.结果表明:(1)与探空法计算结果相比,地面法计算结果偏小,恩施、宜昌、武汉等3站年平均空中水汽资源含量分别只偏小4.7%、2.9%、5.4%,且两种推算方法计算的月空中水汽资源含量变化趋势一致;(2)宜昌站GPS法比探空法计算结果偏大5.6%,同期地面法比探空法偏小3.5%;(3)对于有降水日的有效空中水汽资源,地面法、GPS法推算的整层水汽含量与探空法计算结果分别相差-1.4%和8.4%.可见地面法和GPS法推算空中水汽资源精度均比较高,可满足空中水汽资源推算要求,且站点多,从而可有效弥补探空站少的不足.总体上GPS法推算空中水汽资源精度略低于地面法,还可在今后应用中进一步订正优化.     

几种统计相似方法的适用性比较

针对前人对各种相似性度量的预报检验结果,从公式出发,分析证明了相似离度与海明距离具有相同性质,探讨了相似离度在相似预报中使用的局限性。利用2010年5月1—30日08时东亚区域850 hPa高度场96个站点资料,对几个常用相似量及作者提出的新相似量进行相似选择试验,结果表明：（1）相似离度与海明距离非常接近,选出的相似样本80%以上是相同的;（2）相似离度与相关系数差异最大,选出的相似样本70%以上是不同的;（3）新相似量与相关系数较接近,60%是相同的。相似离度与海明距离反映的是样本间＂距离＂的接近程度,相关系数和新相似量反映的是样本间的形状接近程度。     

三种方法统计的广东省霾日时空变化特征比较分析

根据广东省86个气象观测站1980—2013年的能见度、相对湿度和天气现象等资料,采用人工观测法、日均值法和14时值法对广东省霾日特征进行了对比分析。结果表明,三种方法统计的全省霾日数、霾日变化速率、全省排名前10位的站点均不尽相同,甚至差异较大。全省年平均霾日是日均值法统计结果 人工观测法的14时值法的,大致比例是1∶0.59∶0.49。人工观测法统计的广东省霾日变化速率最大,达2.1天/a,是日均值法的1.85倍,14时值法的3.34倍。人工观测法统计的霾日全省排名前10位的站点与日均值法、14时值法的都有7个相同、3个不同。三种方法统计的全省霾日长期变化趋势、季节变化特点和空间分布特征基本一致,三种方法均较适用于分析区域长时间序列的霾日变化特征。综合考虑霾日长期变化趋势、季节变化特点、空间分布特征和前人研究结果,日均值法统计的霾日更能反映广东省的实际变化特征。     

一种改进的数值预报降水偏差订正方法及应用

对传统的消除偏差法进行改进,形成分等级消除偏差法,并使用混合训练期和60 d滑动训练期方案分别对2012年6—8月ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasting) 模式夏季1~5 d的降水预报进行订正试验。为了尽可能符合中国东部夏季降水具有移动性及多种时间尺度变化的特点,混合训练期以预报期前30 d与预报期前一年同日的前后各15 d组成。结果表明:在使用分等级消除偏差法的基础上,相比ECMWF模式降水预报,两种训练期方案的订正结果几乎对各个阈值的ETS评分均有一定提高,特别是对25 mm以上降水预报评分的提高幅度,混合训练期方案的订正结果明显高于60 d滑动训练期方案;在区域性强降水预报的订正中,混合训练期方案优势更为明显。另外,通过分析两种训练期方案的预报偏差发现,分等级订正是此次消除偏差订正试验中提高强降水预报评分的关键,选择合适的训练期可以增加评分提高的幅度。由于上述试验使用的ECMWF模式预报和站点实况均是业务上常用数据,因此,该方法具有一定的业务应用价值。     

一种区域降水过程综合强度评估方法的探索和应用

降水过程强度精细化定量评估是气象现代化业务服务的重要需求,也是暴雨灾害影响评估研究的关键环节。利用1961年以来国家气象站降水气象观测资料,以站点降水背景表征地域特征,通过定义单站和区域降水过程的起始和结束条件界定降水过程,提取了降水强度、持续时间、覆盖范围三个降水过程的评价指标,在深度挖掘降水空间和时间尺度信息基础上,计算三个降水过程的评价指标。然后,基于百分位分布和概率统计,对降水过程三个评价指标进行精细化指数划分,建立降水过程综合强度评估模型。最终将降水过程划分为极端、特强、强、较强、中等五个等级。文中应用案例对评估方法进行验证,结果显示对单站和区域降水过程综合强度等级评估方法合理,既能体现降水过程地域特征,又能表征降水过程的影响程度,方法具可操作性,能够直接应用于气象服务业务和暴雨灾害影响评估,也可为历史降水过程案例入库、灾情信息演变特征分析提供依据。     

三种方法确定济南夏季日最大边界层高度的对比研究

基于济南站边界层风廓线雷达（wind profile radar,WPR）观测的大气折射率结构常数（Cn2）,采用偏离度法确定夏季白天边界层高度（HBL）,分别与基于L波段雷达探空资料的干绝热曲线法、基于地面气象观测资料的国标法确定的HBL进行对比。结果表明：1）三种方法确定的25 d日最大HBL的平均值分别为2 500.0 m、2 529.1 m、2 469.9 m,总体一致;25 d同日期比较,偏离度法与后两者的标准偏差（σ）分别为337.1 m、636.7 m;前两方法结果的相关系数（R）较高为0.668,但两者与国标法的R分别为-0.130、-0.064,证实国标法HBL的均值准确度尚可但实时值准确度低。2）偏离度法确定的日最大HBL出现时间,25 d平均和最多均在15时,逐小时HBL07—15时呈缓慢增高态势、15—19时则快速降低;但国标法日最大HBL25 d平均和最多均出现在16时,且HBL在午后13—15时出现坍塌现象,与对流边界层午后峰值规律显著不同。3）前两种方法的HBL与地表温度、气温的相关性均较好,与风速的相关性则较差;而国标法HBL与风速的相关性较好,与地表温度、气温的相关性则较差;偏离度法日最大HBL对最高气温、最高地表温度的平均响应时间分别为1、2 h左右,符合太阳辐射—地表温度—气温—HBL的响应关系和次序,但国标法的日最大HBL未能反映这一响应。4）偏离度法HBL与各污染物的逐小时质量浓度均呈显著负相关,但国标法HBL的相关性较差。5）三种方法综合对比,偏离度法HBL准确度较高,且能给出时空演变;干绝热曲线法HBL准确度较高,但不能给出时空演变;国标法实时HBL准确度低,虽能给出时空演变但午后峰值偏差大。     

三种经典夜间陆地雾遥感反演方法的适用性对比分析

相较于地面站点观测,卫星可以监测更大范围的夜间雾区分布,目前虽然已存在几种经典的夜间陆地雾遥感反演算法,然而其在我国大范围陆上的适用性尚不清楚。基于葵花8号（Himawari-8）静止气象卫星数据,分别利用双通道差值法、温度差值法及归一化大雾指数法反演了我国2016年1月—2018年12月的夜间陆地雾区,并用地面观测资料以鉴定成功评分、准确率、判识率和误判率为指标参数对雾区反演结果进行验证分析,讨论了三种反演方法的适用性。结果显示:1)三种夜间陆地雾反演方法在秋季和冬季反演效果最好,其中温度差值法的鉴定成功评分高、准确率高、误判率低,反演效果最好,双通道差值法的判识率高、误判率高,反演效果次之,归一化大雾指数法效果最差。2)三种方法对夜间陆地雾的反演在秋季和冬季的最佳适用区域略有不同,但都倾向于在平原和盆地达到最佳效果,如华北平原、长江中下游平原和四川盆地。3)两次雾过程的反演结果显示,温度差值法和双通道差值法对平原地区夜间雾的识别能力均较强,在具体雾过程反演中各有优势。