沙尘暴天气监测预警服务业务系统设计思路及其实现

文中全面介绍了中国西北地区沙尘暴天气监测预警服务业务系统的设计思路及其先进性。该系统由沙尘天气资料库、沙尘天气监测预警和沙尘天气服务3个子系统构成。它的成功建设为西部大开发气象服务提供了有力的技术保障，为西部地区环境保护和环境监测奠定了基础。     

北京地区沙尘天气监测预报预警业务系统

在北京地区沙尘天气发生、发展的天气学分析研究和沙尘数值模式预报研究以及卫星遥感监测沙尘等方法的应用基础上 ,对相关的研究成果进行应用开发、集成 ,形成一套完整的业务系统。该系统由沙尘天气历史数据库、沙尘天气动态监测、沙尘天气概念模型、沙尘数值预报和沙尘天气预警 5个子模块组成。在近两年的北京市沙尘天气预报服务中 ,本系统得到充分的应用 ,提高了沙尘天气预报服务的效率 ,在实际业务中发挥了重要作用 ,可应用于气象业务部门及相关部门。     

新疆沙尘暴短期预报预警业务系统

沙尘暴是干旱和半干旱地区常出现的灾害性天气之一。新疆地处我国西北边陲,远离海洋,气候干燥,沙漠广阔,是我国沙尘暴的多发区之一。2002年新疆气象台曾开发了《春夏季塔里木盆地大范围沙尘暴预警系统》,该系统根据预报员的经验,提炼出不同等压面上的描述环流系统的量化指标,计算数值预报产品中的对应环流指标值,与给出的判据进行比较,预报塔里木盆地的翻山型、东灌型、局地热低压型3类成因的沙尘暴天气过程。结合数值预报产品释用技术的新疆沙尘暴客观预报业务系统建设很有必要。1预报区域划分王旭等人对新疆的沙尘暴与风之间的关系研究表…     

MODIS沙尘暴判识方法与业务系统

为了利用MODIS资料对沙尘暴的范围和强度进行定量判识,应用2002--2004年多次MODIS资料,通过对沙尘暴、云、雪和沙漠光谱特征的分析,构建了定量判识沙尘暴范围和强度的两个沙尘指数.利用2002-2007年数次沙尘暴过程对沙尘指数的判别效果进行检验,表明构建的两个M()DIS沙尘指数能够有效地监测沙尘暴的范围和强度,且方法简单,适用于业务应用.针对目前西北沙尘暴遥感监测业务服务以定性图像为主,服务产品较为单一的问题,对MODIS沙尘暴判识方法进行业务化,并结合GIS进行沙尘暴影响范围的分析,开发研制了自动运行的MODIS沙尘暴监测和影响评估业务系统.系统具生成沙尘暴MODIS影像图、沙尘暴范围和强度遥感监测图、沙尘暴影响土地类型图、全国各省(直辖市)沙尘面积统计表、全国不同土地类型沙尘暴影响面积统计表、甘肃省各县沙尘暴的影响面积统计表和甘肃省不同土地类型沙尘影响面积统计表等功能,为沙尘暴定量和精细服务提供了丰富的产品.     

西北干旱监测预测业务服务综合系统的开发与应用

“西北干旱监测预测业务服务综合系统v2.0”是以2002年甘肃省科技厅“西北干旱成因及其应用研究”项目的研究成果为基础,在“西北干旱监测预测服务综合业务系统v1.0”的基础上进行的优化和升级。该系统包括干旱资料库、干旱监测诊断、干旱气候预测、干旱影响评价、干旱预测评估、产品分发和辅助工具7个部分,是一个具有较好物理基础、较强监测服务能力、较高自动化程度并具有西北区域干旱气候特色的综合业务系统。系统界面友好、结构清晰、独立性强、可扩展性高、灵活性强、运行速度快。     

福建省气候灾害动态监测预警业务系统

建立一套适合福建特点的、对气候灾害进行动态监测和跟踪的业务系统,把资料的采集、分析计算、图形绘制及业务产品的制作和发布纳入自动化、信息化的业务流程,整个流程快捷、准确。在灾害发生前预警,发生时进行报警,发生后进行灾害影响评估,力求及时、准确、直观、有效地向领导机关和有关部门提供气候灾害的各类信息,使他们能利用气象信息采取相应的防灾减灾措施。     

我国西北地区沙尘暴天气时空分布特征

通过分析西北地区1952～1994年所出现的沙尘暴气象观测纪录,提出了沙尘暴天气强度划分标准,并研究了西北地区沙尘暴天气时空分布特征。得出西北地区沙尘暴天气的易发区和多发区,以及多发时段等。为建立沙尘暴灾害性天气综合监测、防灾减灾系统工程的设计和建设,为当地沙尘暴天气联报联防和科学研究等,都提供了重要依据。     

强对流天气综合监测业务系统建设

强对流天气监测是其预报的基础.国家气象中心强天气预报中心利用多源观测资料(常规和非常规资料)建设了强对流天气综合监测业务系统.强对流天气的监测对象包括积云、地面高温、雷暴、地闪、冰雹、龙卷、大风、雷暴大风、短时强降水、雷暴反射率因子、对流风暴(基于雷达资料)、深对流云及中尺度对流系统(Mesoscale Convective Systems,MCS,基于静止卫星红外1通道资料)等不同时段的分布.发展的监测技术主要包括自动站资料质量控制技术、强对流信息提取和统计技术、直角坐标交叉相关雷达回波追踪(Cartesian Tracking Radar Echoes by Correlation,CTREC)技术、雷暴识别追踪分析和临近预报(Thunderstorm Identification Tracking Analysis and Nowcasting,TITAN)技术、深对流云识别技术、中尺度对流系统识别和追踪技术,以及闪电密度监测技术等.强对流天气监测系统自动定时运行,其输出数据与MICAPS业务平台完全兼容.该监测系统在国家气象中心的强对流天气预报业务中发挥了重要作用.     

灾害性天气实况预警业务系统

探讨了一种以自动气象站探测实况资料为基础,采用数据库编程等技术,对降水、气温、风速等气象要素进行监控,实现通过电脑语音、字幕、电话振玲、电话语音等方式对灾害性天气发出警报的方法.并据此采用C++Builder开发了一套灾害性天气实况预警业务系统.     

天气研究与预报预警业务系统

天气研究与预报预警业务系统利用9210工程等现代化建设成果,发挥计算机技术优势和MICAPS平台的功能和作用,充分挖掘天气预报信息资源提高天气分析、研究和预报能力,推进天气预报由人工向计算机智能化方向发展以及天气预报的精细化制作与显示等方面积极探索,为开展天气预报研究和预报业务提供了有益的工具,对于提高气象预报服务水平具有积极作用。     

西北地区冰雹监测、预警及防雹指挥业务系统

西北地区冰雹监测、预警及防雹指挥系统包含西北地区冰雹致灾因子数据库、西北地区冰雹天气监测系统、冰雹天气预警系统和防雹指挥系统等。该系统在利用已有研究成果的基础上,使用多普勒天气雷达、卫星遥感、闪电监测等新资料,以计算机网络和软件技术为主要手段,建成了功能强大、方便快捷、内容丰富的开放式冰雹监测、预警及防雹指挥平台。系统具备较好的业务使用价值和推广价值。本文着重介绍该系统的功能和设计思想。     

甘肃省近30年沙尘暴、扬沙、浮尘天气空间分布特征

通过对甘肃省1971－2000年共30年沙尘暴、扬沙、浮尘天气发生日数的分析，给出了年平均和四季的空间分布特征，并分析了沙尘天气形成的原因。分析发现，从武威开始，经景泰、白银、会宁到天水、徽县存在一个沙舌区，是浮尘天气的多发区。该沙舌与甘肃中部至陇南的干舌基本吻合，与青藏高原东北边缘的地形走向基本一致。该沙舌的存在是甘肃省中东部生态环境脆弱、荒漠化进一步发展的重要因素。     

利用MODIS资料定量判识沙尘暴方法研究

为了利用MOD IS资料对沙尘暴的范围和强度进行定量判识,应用多时次MOD IS多波段资料,在对沙尘暴、云、雪和沙漠光谱特征进行较为细致分析的基础上,寻找出能区分沙尘、云和地表的波段,构建了2个定量判别沙尘暴范围和强度的沙尘指数,并利用沙尘指数对2002~2005年多次MOD IS沙尘暴的范围和强度进行判识。研究结果表明:1)沙尘在反射光谱段的光谱特征为反射率随着波长的增加而增大,与土壤光谱特征相近;大粒径沙尘反射率增长速率大于小粒径沙尘。2)小粒径沙尘具有较典型的气溶胶特征,对0.46μm蓝光波段敏感,对1.6和2.1μm短红外波段不敏感。3)大粒径沙尘不具有气溶胶特性,对蓝光波段不敏感,对短波红外敏感。4)3.7μm和8.5μm是对沙尘敏感波段,2波段的差可以作为判别沙尘的指标,并在一定程度上反映沙尘强度。5)设计的2个沙尘指数对监测沙尘十分有效,且方法简单,适于业务应用。     

新一代"西北干旱监测预测业务服务综合系统"

新一代“西北干旱监测预测服务综合业务系统”,是一个具有较好物理基础,较强的监测、预测、服务能力,较高自动化程度并具有西北地域特色的业务服务综合系统。本系统以短期气候预测为依托,集气象信息采集、加工、信息存储为一体,并充分利用互联网技术和已有的系统、资料及信息,吸纳了项目其它子专题的系统和成果,节省了计算机海量空间,避免了许多重复劳动,在近几年日常监测、预测业务服务工作中发挥了积极作用。     

河套地区一次强沙尘暴天气过程分析

文章利用Micaps系统、地面常规观测气象资料,通过对高空、地面、风场、物理量场及卫星云图特征分析表明:前期的干暖气候及上游充足的沙源是形成巴彦淖尔市沙尘暴不可缺少的环境因素和物质基础;500~700hPa贝加尔湖低涡底部的西北气流风力在16~30m·s-1,并形成一支急流带,冷平流在10个纬度内有5根等温线的密集带,等高线与等温线交角≥45℃,是形成沙暴天气的前提条件之一;影响河套地区的地面冷锋,其后部的地面冷高压紧随其后,高低压之间气压梯度及地面风的加大以及沙尘暴出现前期近地面气温增温明显,大气层结不稳定度显著增大,为沙尘暴天气的爆发提供了动力条件和热力条件;通过对物理量场的分析,整层的干暖条件、强烈的上升运动及低层辐合高层辐散形成的次级环流的垂直作用,是沙尘暴发生发展的动力源泉;高空涡旋云系的发展配合地面辐合上升气流,表明了高低空强烈的抽吸作用对沙尘暴爆发的贡献。     

西北地区4.18强沙尘暴、浮尘天气成因分析

针对１９９８ 年４ 月１８ ～２１ 日出现在中国西北地区的一次强沙尘暴、浮尘天气过程,从天气事实、天气成因及动力诊断等方面进行了分析探讨。结果表明,西西伯利亚强冷空气迅速东移,在新疆西部上空形成强锋区,对应地面冷锋东移至前期增暖显著的新疆、内蒙古、甘肃、宁夏等地的沙漠、戈壁上,形成了大风、强沙尘暴、浮尘天气。该次强沙尘暴天气过程出现在基本稳定的大气层结中。     

沙尘气溶胶对西北地区植被遥感的影响分析

选取扬沙—浮尘天气发生中、后的对地观测卫星EOS-MODIS数据,利用6S辐射传输模式对该卫星资料进行大气订正,分析了沙尘气溶胶对沙尘多发区的西北地区植被指数(VI)遥感的影响。结果表明,与晴空天气得到的反射率相比,沙尘使红光通道反射率ρ1、近红外通道反射率ρ2和蓝光通道反射率ρ3均增加,归一化植被指数NDVI有不同程度的降低,降低最大值为0.246。抗大气植被指数ARVI也有所降低,降低最大值为0.231。应用晴空天气条件下的资料,建立了西北干旱区ARVI与NDVI之间的线性关系,并证明了在沙尘天气条件下,利用ARVI计算NDVI的方法,所得的结果较好。     

Study on Quantitative Identification Sand and Dust Storm Using MODIS Data

In order to detect the scope and the intensity quanti cationally, the spectrum characteristic of sand and dust storm was analyzed in detail by using several MODIS data; bands that can distinguish sand and dust from cloud and surface were detected; two indices for determining the scope and intensity of sand and dust storm were found out, and were tested in several storms. Our study result shows: 1) The spectral characteristic of sand and dust in solar wavelengths is that the reflectance increases with the increasing of the wavelength. This is similar to the characteristic of the spectrum of soil. Also, the reflectance of large size dusts increases faster than small size dusts. 2) Small size dusts show typical characteristic of aerosol, being sensitive to blue band of 0.46 μm and insensitive to short wave infrared bands of 1.6 and 2.1 μm. 3) Large size dusts do not have aerosol characteristic, not sensitive to blue band but sensitive to short wave infrared bands. 4) Bands of 3.7 and 8.5 μm are sensitive to dusts. The difference of two bands can be used to identify sands and dusts and reflect the intensity to a certain extent. And 5) the two indices are very effective to monitor sands and dusts by testing a lot of sand and dust storm cases during the period of 2002-2005. Also, the method is simple and easy for operational use.