加油站的雷电防护设计

通过对加油站所处环境特点、系统特点中雷电灾害各因素的分析,对加油棚、油罐及附属建筑的直击雷防护和接地,加油站电源、信号系统的雷电系统防护和静电防护等,依据GB 50057、IEC 61312、GB 50156-2002标准对雷电防护的要求,提出了系统的解决方案。     

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。      

Response surfaces of vulnerability to climate change: the Colorado River Basin,the High Plains,and California

We quantify the vulnerability of water supply to shortage for the Colorado River Basin and basins of the High Plains and California and assess the sensitivity of their water supply system to future changes in the statistical variability of supply and demand. We do so for current conditions and future socio-economic scenarios within a probabilistic framework that incorporates the inherent uncertainties in the drivers of vulnerability. Our analysis indicates that the most sensitive basins to both current and future variability of demand and supply are the Central California and the San Joaquin-Tulare basins. Large sensitivity is also found for the Kansas basin of the High Plains. Within the Colorado River Basin, the Lower Colorado and Gila were found to be the most vulnerable and sensitive sub-basins. By accounting for future uncertainty within the above probabilistic framework, this study unveils and isolates the individual responses of a given basin to changes in the statistical properties of demand and supply and offers a valuable tool for the identification of policy strategies and adaptation measures.     

一次梅雨锋特大暴雨中尺度气旋和MCS的分析

利用自动气象站、多普勒雷达、FY4A、ECMWF模式、NCEP再分析资料,对2020年7月17—19日特大暴雨过程进行分析。结果表明：特大暴雨出现在安徽大别山附近和庐江两地,是中尺度气旋扰动环境下准静止的中尺度对流系统(MCS)以及MCS中准静止的涡旋状单体所产生。特大暴雨在高能量、强不稳定背景下,由中部和东部的中尺度气旋传播所致。中尺度气旋传播过程中单体不断新生、合并增强且移动缓慢,配合急流、辐合、干侵入、垂直环流等因素对组织化的MCS发展演变起到相当作用。低层切变线南侧到华南的西南急流,将水汽输送到安徽并在此有强烈辐合;高空、低空和超低空都存在急流,高低空急流耦合加剧MCS的强烈发展;地面辐合线是前期MCS的触发机制,伴随干冷空气的入侵,加大了大气的斜压性和MCS的对流不稳定;梅雨锋南北两侧都有垂直环流圈,即对流与高空急流之间通过对流加热在高空急流入口处产生热成风调整,维持梅雨锋的发展演变,强的上升下沉运动促进MCS的加强和降水的连续发生;大别山地形抬升和上游狭管效应是两地特大暴雨诱因。     

近58年华北地区初、终霜日及无霜期变化特征分析

基于华北地区90个气象站点1961-2018年地面0 cm日最低温度和平均气温资料,采用线性倾向估计、反距离加权、Mann-Kendall检验、累积距平法,研究了近58年华北地区初、终霜日和无霜期的变化特征.结果表明:(1)在年际和年代际尺度上,华北地区初、终霜日和无霜期均分别呈显著推迟、提前和延长的趋势,从20世纪8...     

西藏泥石流、滑坡时空分布特征及其与降水条件的分析

通过对1970~2006年西藏泥石流、滑坡的时空分布特征与降水条件分析,得出西藏地区泥石流、滑坡主要发生在藏东地区、喜马拉雅山南侧及沿雅鲁藏布江一线,每年6~8月是泥石流、滑坡多发时段,降水是诱发泥石流、滑坡的主要气象条件,发生泥石流、滑坡可能性与不同雨型、不同等级降水和与前期降水情况密切相关。该研究分析结论,为西藏泥石流、滑坡预警预报提供了参考依据。      

珠江三角洲区域大气输送和扩散的季节特征

根据1985—2004年NCEP/NCAR再分析资料,采用HYSPLIT扩散模式和虚拟源方法,模拟分析了珠江三角洲大气污染物的空间和时间分布状况,初步讨论了珠江三角洲大气输送和扩散的季节特征,及其长期变化趋势。结果表明:珠江三角洲大气的输送和扩散有明显的季节变化特征,春、夏季大气污染物汇聚区位于珠江三角洲的西北侧,秋、冬季位于偏西侧;春、夏季的汇聚区明显强于秋、冬季。春、夏季大气分别向珠江三角洲西北和偏北方向的山区输送和扩散,而秋、冬季则沿着较为平坦的粤西海岸,向西南偏西方向输送和扩散。秋、冬季大气污染物的滞留时间明显比春、夏季短。1985—2004年大气输送和扩散能力存在年际差异,其中以2004年的输送和扩散能力最弱、1996年最强。     

对地球系统模式与综合评估模型双向耦合问题的探讨

概述了地球系统模式和综合评估模型在研究人类活动与气候变化问题上的优势和劣势,明确了将二者进行双向耦合的必要性,客观分析了综合评估模型耦合过程中存在的主要问题,同时系统总结了国际和国内解决耦合难点的主要方法和最新进展,最后分析和讨论了双向耦合模式的不确定性来源和解决方法,为我国进行地球系统模式与综合评估模型双向耦合提供新思路和方法。     

Physical Mechanism of Phased Variation of 2020 Extremely Heavy Meiyu in Middle and Lower Reaches of Yangtze River

The extremely heavy Meiyu in the middle and lower reaches of the Yangtze River in 2020 features early beginning, extremely late retreat, long duration, and a dramatic north-south swing rain belt. It can be divided into three phases. The key point of the extremely heavy Meiyu is the long duration of precipitation. The physical mechanism of the phased variation is researched here by analyzing the phased evolution of atmospheric circulation, the thermal effect of Tibetan Plateau, the sea surface temperature anomalies (SSTA), and tropical convection. The results show that: (1) Throughout the whole Meiyu season, the western Pacific subtropical high (WPSH) is stronger and westward, the South Asian high (SAH) is stronger and eastward, and blocking highs are very active with different patterns at different stages; they all form flat mid-latitude westerlies with fluctuation interacting with WPSH and SAH, causing their ridges and the rain belt to swing drastically from north to south or vice versa. (2) The higher temperatures in the upper and middle atmosphere in the eastern and southern Tibetan Plateau and the middle and lower reaches of the Yangtze River, which are produced by the warm advection transport, the heat sources in Tibetan Plateau, and the latent heat of condensation of Meiyu, contribute greatly to the stronger and westward WPSH and the stronger and eastward SAH. The dry-cold air brought by the fluctuating westerlies converges with the warm-humid air over Tibetan Plateau, resulting in precipitation, which in turn enhances the heat source of Tibetan Plateau and regulates the swings of WPSH and SAH. (3) Different from climatological analysis, real-time SSTA in the Indian Ocean has no obviously direct effect on WPSH and Meiyu. The anomalous distribution and phased evolution process of real-time SSTA in South China Sea and the tropical western Pacific affect WPSH and Meiyu significantly through tropical convection and heat sources. The maintenance of strong positive SSTA in the western equatorial Pacific is a critical reason for the prolonged Meiyu season. Both the onset and the retreat of Meiyu in 2020 are closely related to the intensified positive SSTA and corresponding typhoons on the ocean east of the Philippines.     

长江中下游冬季两类冷空气活动事件的环流差异及其与急流的关系

利用1981—2020年台站观测的降水和最低气温资料,从长江中下游地区冬季冷空气活动事件中分出"降温有降水"和"降温无降水"两类事件(简称为"冷湿"和"冷干"事件),结合再分析资料,分析两类事件的冷暖空气活动特征和大气环流差异,进而探讨其与急流的联系。结果发现,长江中下游冷空气活动事件发生频次逐年减少,其中冷干事件发生频次逐年减少,冷湿事件发生频次显著增加,且冷湿事件的降温幅度大于冷干事件。冷湿事件发生时,高层副热带急流北移、极锋急流偏弱,中层存在倾斜槽脊、副热带高压偏西,低层西伯利亚高压增强,有来自西南的暖湿气流在长江中下游地区辐合上升;冷干事件发生时,高层副热带急流偏弱、极锋急流偏强,中层槽脊倾斜程度偏弱、副热带高压偏东,低层西伯利亚高压南移,有来自北方的偏干气流在长江中下游地区辐散下沉。此外,与冷湿事件相比,冷干事件过程中急流强度指数和经向风位置指数的波动更加频繁,冷空气活动持续时间更短。     

The characteristics of 30–60 day oscillation and its relations to the interannual oscillations

The characteristics of 30-60 day oscillation (hereafter called LFO ) of the outgoing longwave radiation data (OLR) and its relations to the interannual oscillations of the sea surface temperature (SST) are investigated by using the daily OLR data for the period from January, 1979 to December, 1987 and the corresponding monthly SST data. II is found that the LFO the band the interannual oscillations of the SST monthly anomaly (SSTA) interact each oth-er and they all relate to the occurrence and development of El Nino events closely. Before El Nino event happens, it contributes to the SST’s warming up and to the SST’s quasi-biennial oscillation (called QBO for brevity) and three and half years oscillation (called SO for short) being in warm water phase in the equatorial central and eastern Pacific (ECP and EEP) that the LFO in the equatorial western Pacific (EWP) enhances and propagates eastward; When El Nino event takes place, the LFO, SSTA and SSTA’s QBO and SO in the EEP interact and strengthen each other; But the warmer SST and the SSTA’s QBO and SO in the warm water phase in the EEP contribute to the LFO's weak-ening in the equatorial Pacific. Moreover, these contribute to the SST in the EEP becoming cold and the SSTA’s QBO and SO in the EWP being in cold water phase and then impel the El Nino event to end.     

关于线性奇异向量和条件非线性最优扰动差别的一个注记

奇异向量(singular vectors,SVs)和条件非线性最优扰动(conditional nonlinear optimal perturbation,CNOP)已广泛应用于研究大气—海洋系统的不稳定性以及与其相关的可预报性、集合预报和目标观测问题研究。本文首先回顾了SVs和CNOP的发展历史,并简单描述了它们的基本原理;然后针对二维正压准地转模式,使用不同的范数组合,分析了第一线性奇异向量(first singular vector,FSV)和CNOP之间的异同。结果表明,当优化时间较短时,度量SVs和CNOP大小的范数不同也将导致FSV和CNOP相差很大,而当度量SVs和CNOP大小的范数相同时,FSV和CNOP之间的差别则主要是由非线性物理过程作用的结果。因此,针对不同的物理问题,应该选取合适的度量范数研究FSV和CNOP以及其所引起的大气或海洋动力学的异同,从而揭示非线性物理过程的影响机理。     

江淮梅雨锋强暴雨低涡系统发生发展的数值研究

利用美国新一代中尺度WRF(Weather Research and Forecast)模式,采用高分辨率的细网格距和适当的物理方案,对2003年7月4—5日的江淮梅雨锋强暴雨中尺度系统进行了数值模拟研究。模拟结果很好地描述了本次暴雨及其中尺度系统发生、发展的时空演变过程,并较理想地预报出了该次降水的落区、强度及降水中心的位置。着重分析了低空急流、倾斜不稳定发展及中尺度低涡系统和对流层高层小扰动,并进一步指出了其形成、发展的物理机制。从数值模拟分析结果看,倾斜垂直涡度的发展是造成低空涡旋生成和发展的动力机制。充足的湿有效能量和凝结潜热的释放为本次大降水过程提供了物质条件。     

1月和7月月平均气候的模拟与IAP GCM模式效能检证

利用ＩＡＰＧＣＭ２５年的积分结果,系统分析了模式的１、７月月平均气候,并与观测资料、ＯＳＵＧＣＭ和其它大气环流模式的模拟结果作了比较,所比较的变量包括大气基本变量即海平面气压、表面气温和降水以及与流场、加热场和水汽场有关的诸多变量。结果表明,模式成功地模拟出各种大气变量的分布特征,大多数变量的模拟结果要优于ＯＳＵＧＣＭ,从而证实模式对１、７月月平均气候有较好的模拟能力,特别是由于ＩＡＰＧＣＭ与ＯＳＵＧＣＭ两模式物理过程十分相似,这一结果还进一步证实了ＩＡＰＧＣＭ动力框架和计算方案的优良性能。模拟的主要误差包括南极槽偏浅、冰雪区表面气温偏高以及主要降雨区雨量偏大等,同时还分析了模拟误差的可能原因,提出了改进模式的一些设想。此外,计算并比较分析了模式中动量、感热和水汽的经向输送。     

2021年河南“7.20”极端暴雨动、热力和水汽特征观测分析

利用MICAPS观测降水数据、欧洲气象中心ERA5再分析资料和FY-4A卫星云顶亮温数据,对2021年7月20日河南极端暴雨进行综合分析。结果表明,此次暴雨受200 hPa两槽一脊、大陆高压、副热带高压（副高）西伸北抬和台风“烟花”西移、“查帕卡”台风倒槽等多尺度天气系统共同影响,黄淮气旋的西南气流与副高和“烟花”之间的东南气流稳定控制河南地区,边界层急流供应充沛水汽,在太行山和嵩山迎风坡辐合抬升,致使河南暴雨长时间维持,产生极端降水量。西南气流穿过从广东和广西延伸到河南的高湿带,副高和“烟花”引导东南气流经过从东海洋面延伸到河南的相对较弱湿区,这两条水汽输送带在太行山和嵩山地形阻挡下汇合在河南北部,为暴雨供应水汽。丰富的可降水量、水汽过饱和、深厚暖云层以及降水系统较强的水汽消耗率为郑州高降水效率提供有利条件。郑州低层大气经历多次从强层结不稳定到弱层结不稳定的转化,边界层急流引起的垂直风切变和气流辐合对层结稳定度变化有重要影响。黄淮气旋内部中尺度涡旋对河南暴雨发生发展至关重要,不但提供西南气流,还产生较强的位势高度纬向平流,增强边界层急流。嵩山与太行山余脉构成喇叭口地形,边界层急流在嵩山北侧和东侧爬坡,促使山前水汽堆积,激发和加强暴雨。中尺度云团合并小尺度云团,发展成结构密实的孤立云团,稳定少动,对暴雨有重要影响。降水区上空广义湿位涡异常,由于广义湿位涡能够刻画中尺度系统的垂直风切变、涡度以及大气湿斜压性和层结不稳定等动力和热力因素垂直结构特点,所以对中尺度系统和降水落区有一定指示意义。     

基于GIS的贵州省道路结冰灾害风险区划分析

本文利用贵州省84个气象站1971～2008年的观测资料和2013年贵州省社会经济资料,结合地理信息数据,从致灾因子、孕灾环境、承灾体易损性、承灾体抗灾能力等四个方面采用归一化后的加权平均方法综合分析了贵州省道路结冰灾害的风险。结果表明:贵州省道路结冰灾害风险的低风险区占全省面积的24.26%,一般风险区范围最大,占全省面积的36.41%,中等风险区占全省面积的24.02%,高风险区占全省面积的11.5%,极高风险区占比最小,为3.83%。全省中等风险及以上的风险区主要集中在贵州省中部以西地区,东部地区仅分布在在铜仁市中部的梵净山区、黔东南州西部的苗岭主锋之一雷公山一带。      

长江中下游夏季降水异常变化与若干强迫因子的关系

首先,利用三次样条函数方法对1905～2000年长江中下游夏季降水量和太阳黑子、地球自转速率、赤道东太平洋海温和北极涛动等强迫因子序列进行年代际和年际尺度的分离,并分析了它们年代际尺度的位相变化特征.然后,使用30年滑动相关的方法,分析了长江中下游夏季降水量与上述各因子之间的相关随时间的变化.最后,利用旋转因子分析方法,对年代际及年际尺度因子的潜在结构对长江中下游夏季降水的影响进行了研究.结果表明,长江中下游夏季降水量和强迫因子序列均存在显著的年代际变化特征,它们之间的相关系数随时间变化呈现显著的阶段性,     

内蒙古地区沙尘和霾自动观测数据的可靠性和修正方法研究*

2014年,中国气象局将地面人工观测业务调整为自动仪器观测的方式,这一改变明显提高了工作效率,但对观测结果,特别是视程障碍类观测产生了一定的影响。为了完善内蒙古地区霾和沙尘天气判别标准,获得准确可信的气象资料,本文选取了2001-2019年内蒙古12个站点逐三小时的气象观测资料,从时空分布特征和判别方法研究了内蒙古地区沙尘和霾自动气象观测数据的可靠性和判别标准的适用性。结合PM2.5和PM10两个空气质量指数,通过修正错误记录,将沙尘中误判的霾和无天气、霾中误判的沙尘、雾和无天气等分离出来。对比结果来看,修正前,霾和沙尘分别占总频次的95%和5%；修正后,霾、沙尘、雾和无天气分别占总频次的55%、17%、1%、27%。对比呼和浩特单站一次沙尘和一次霾天气过程中气象要素和空气质量指数的连续变化可以看出,相对湿度与PM2.5的相关性均达到了0.5以上。沙尘期,能见度与PM10负相关,PM2.5和PM10相关性较差；而霾期,能见度与PM2.5和PM10的相关性较差,PM2.5和PM10相关性达到了0.8以上,即不同相对湿度环境下影响能见度的因素不同。     

基于VC+ +的气象要素客观预报集成系统软件开发

该文简要介绍了基于VC 开发的运行于Windows环境下的气象要素客观预报集成系统软件的设计。该软件采用模块化设计方案,系统界面采用灵活直观的菜单方式和美观便捷的按钮方式。文中详细描述了该软件各模块的主要功能以及软件实现和操作的具体过程。借助MICAPS平台和GrADS平台实现的文本和图形显示功能是该系统提供给用户的主要输出方式。实践证明整个系统运行稳定,具有实用性和可扩展性强的特点。     

基于机器学习技术的蒸发皿蒸发量估算模型

为了弥补国家级气象观测站小型蒸发皿停止观测后蒸发量观测资料的空缺,建立了陕北、关中和陕南3个区域数据集以及榆林、泾河和汉中3个单站数据集,通过建立和优化KNN、MLP模型及其参数,分别建立蒸发量区域估算模型、单站估算模型并对其进行检验。结果表明:(1)进行区域蒸发量估算时,KNN模型表现出良好的泛化性能,均方误差、总相对误差和准确率指标值平均分别为0.42、2.1%、57.0%;陕北MLP模型的泛化性能较差;(2)进行单站蒸发量估算时,基于k近邻法的单站估算模型性能优于区域估算模型,均方误差、准确率指标值平均分别为0.48、55.0%,榆林与泾河总相对误差指标绝对值平均为1.6%,汉中总相对误差指标值相对偏高,达到10.3%。本研究为不同气候区域及单站日、月、季和年蒸发皿蒸发量估算以及日蒸发量数据质量控制提供了一种基于机器学习的方法。