超声波测风仪风速的不同算法误差分析

超声波测风仪与气象业务用风向标测风仪相比具有诸多优势,可为气象业务中风向风速观测急需解决的较多问题提供解决方案。为促成超声波风速仪尽早在气象部门业务应用,同时解决资料同化等问题,研究和选择适用于超声波测风仪的风速平均(平滑)算法显得极为重要。为此,从超声波测风仪测量原理出发,介绍了超声波测风仪获取数据的特点;利用台站获取的超声波测风仪风速的秒数据,采用不同时段、不同平均(平滑)方法,计算风速多种形式的平均值,通过统计、分析和比较,获得了标量和矢量不同算法下风速平均值的特性差异及其之间的误差,进一步验证了标量平均大于矢量平均的结论。通过对超声波测风仪的风速算法研究及其误差分析,对减小因算法带来的风速测量误差提供方法,同时探讨了超声波测风仪在气象业务使用的可能和方向。     

EN型数据测风仪风向出现“77”故障的检修

介绍当EN型数据测风仪出现风向为“77”的故障时如何用简单实用的方法找出故障部位并进行故障修理的做法.     

用三点法计算散度和涡度所出现的计算误差试验

本文用我国74个高空观测站联结成三角形网,并用不同波长和位相的理想风场,准确地检验了三点法汁算散度和涡度所可能出现的计算误差。结果证明了三点法所计算的散度值,其误差可达到或超过天气系统散度的数量级,所得到的天气尺度和中尺度特征完全有可能是虚假的。涡度场值也可能存在很大的误差。     

土壤快速测墒仪观测土壤湿度结果误差的研究分析

土壤快速测墒仪能够快速测定土壤含水量,利用土壤快速测墒仪与烘干法进行对比观测实验,结果表明2种方法测定的数据存在误差,且误差无规律性,在分析产生误差的可能原因的基础上,初步得出了土壤快速测墒仪适合于科研应用的结论。     

三部多普勒天气雷达联合测量大气风场的误差分布及最佳布局研究

从理论上证明了三部多普勒天气雷达联合测量大气风场的误差分布是一组同心圆,同心圆的圆心位置与三部雷达的相对位置和各部雷达的测速精度有关。各种误差分布半径与各部雷达的测速精度和误差的大小有关。如果三部雷达的测速精度相同,联合探测的最佳布局是等边三角形、其边长ｌ与各部雷达的测速精度、要求的探测误差和雷达的最大探测距离（Ｌ）有关。当三部多普勒天气雷达的测速精度都是１ｍ／ｓ时,如果要求的探测误差小于或等于２ｍ／ｓ,这时边长与雷达的最大探测距离之间的关系为：ｌ＝０．５５Ｌ。     

估算雨滴谱Γ分布三参数的阶矩法研究

利用2014年8月4—23日山西忻州OTT-Parsivel二代激光雨滴谱仪获得的雨滴谱资料,研究了估算雨滴谱T分布三参数的阶矩法。把降水云分为层状云、积状云、积层混合云三种,采用最小二乘法和阶矩法估算雨滴谱,并在现有阶矩法的研究上,提出一种新矩量组合M036与其他矩量一起分1 min、5 min平均和5 mm滑动平均估算雨滴谱样本的均方根误差和误差谱分布,并进行比较,同时研究了不同降水云雨滴谱三参数随雨强R的变化关系。结果表明:阶矩法估算T分布雨滴谱,M036矩量组合代表雨滴数浓度、液态水含量和雷达反射率因子,三个物理量计算方便,物理意义清晰,实际应用中如能通过探测手段获得三个矩量,就能反演得到云中雨滴谱。阶矩法中M036估算最好;估算三种不同时间雨滴谱样本的均方根误差平均值,M036误差最小;分析三种不同时间雨滴谱样本的均方根误差谱分布,M036谱宽最窄,误差集中;估算三种降水云雨滴谱三参数随雨强R的增大而减少;拟合雨滴谱T分布三参数N_0、μ、λ满足二项式分布且相关系数较好。     

基于迭代重加权最小二乘法的雨滴谱函数拟合研究

传统的雨滴谱函数的拟合方法在不同的降水类型和不同分布函数下,可能存在拟合出来的雨滴谱函数与实际数据差异过大的情况,基于此问题,本文提出一种基于迭代重加权最小二乘法(Iterative Reweighed Least Square, IRLS)的雨滴谱函数拟合方法。利用Parsivel激光雨滴谱仪2019年7—10月在海南安定获得的225组层状云降水样本和110组对流云降水样本数据进行实验,通过不断更新权值,迭代计算,从而求出待估计参数。模拟结果表明了该方法应用在不同降水类型和不同分布函数下,对比阶矩法和最小二乘法得到的拟合优度都是最接近1的。     

基于“配料法”的东北冷涡暴雨预报研究

利用1961—2014年中国东北地区200个气象站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了东北冷涡暴雨的气候特征,分析了低空急流、切变对冷涡暴雨的影响;诊断分析了可表征冷涡暴雨过程中水汽条件、动力条件、热力不稳定条件的比湿、水汽通量、水汽通量散度、散度、垂直速度、K指数等物理参数,研究了东北冷涡暴雨发生时上述各物理参数需要达到的阈值指标,利用研究的物理参数阈值指标以及低空急流和切变等配料因子构建了东北冷涡暴雨的"配料法"预报模型,结合ECMWF模式和T639模式数值预报产品将"配料法"暴雨预报模型进行了业务化应用试验及效果评估。结果表明,东北冷涡有66%会产生暴雨,冷涡暴雨多发生在7—8月;低空急流和切变对冷涡暴雨有触发作用,91.2%的冷涡暴雨发生时对流层低层存在急流或切变;基于"配料法"的冷涡暴雨预报TS评分比ECMWF模式和T639模式暴雨预报评分提高了7.4%和11.1%,且明显减少了暴雨的漏报率。     

用“三分类”法计算天气预报为砖瓦生产服务的经济效益

1972年起,苏州市气象局与市郊四个砖瓦厂——娄葑砖瓦一厂、娄葑砖瓦二厂、横塘砖瓦厂和虎丘砖瓦厂签订了有偿专业服务合同。四个砖瓦厂平均每年减少600万块砖坯的损失,经济效益十分显著。本文用“三分类”方法计算天气预报为砖瓦生产服务的经济效益。结果表明,四个砖瓦厂采用专业预报安排生产,平均每天的收益为4499.18元,比采用公众预报每天多收入1458.52元,比采用惯性预报每天多收入3195.01元。     

多次取样的网格化暴雨预报“配料法”研究

利用2008—2019年甘肃省陇东342个测站的逐日降水资料和ECMWF_ERA5再分析资料,总结了不同暴雨天气过程的环流特征,建立了精细至模式预报每个格点、综合考虑暴雨日每个预报时次的多次取样网格化暴雨预报“配料法”方案,并通过2020年5次暴雨过程进行验证。结果表明,陇东暴雨可分为副高扰动型、冷槽切变型和偏北气流对流型;由于不同类型暴雨的环流特征差异明显,降水范围及持续时间不同,具有代表意义的关键物理量及阈值也不相同;网格化配料法的过程预报准确率相比ECMWF_THIN提高了20%,站点预报准确率提高了7.8%,性能优于ECMWF_THIN模式的暴雨预报;配料法对小区域预报效果优秀,预报范围越大预报准确率越低。     

强降水天气过程“三个叫应”业务系统的研究与实现

为提高气象服务的及时性和针对性,提高工作效率和质量,兴仁市气象局研发了强降水天气过程“三个叫应”业务系统。该系统基于省级气象大数据平台进行开发,实现了降水量监测、告警、图形化显示、自动显示叫应对象信息、自动生成服务材料、记录值班日记、生成工作总结等功能。系统操作简单,运行稳定可靠,大幅提升了业务自动化程度和气象服务能力。     

“准拉格朗日法”和“欧拉法”的数学一致性与三次插值函数算法时间积分方案

从预报方程组通式和欧拉算符出发,用泰勒级数展开,推导出时空间微商余项为二阶、四阶完全预报方程组。可以证明,同阶时空间微商余项的准拉格朗日法和向前差分欧拉法时间积分方案,具有相同的物理意义和数学一致性,相比之下,传统中央差欧拉法时间积分方案是"简单格式"与"增大不可预测计算误差"并存。进而讨论用"三次插值函数"实现二阶时空间微商余项准拉格朗日法、或同阶向前差分欧拉法(可"二选一"),它们应该分别替代"双线性插值"准拉格朗日法和传统时空间中央差欧拉法,因前二者时空间微商余项及计算精度高于后二者。所以,三次插值函数算法可将准拉格朗日法和欧拉法时间积分方案、以及CFL判据统一起来。由于三次插值函数具有对原函数"变量场"的数学定律"收敛性"和二阶可导"最优性",且一次"三次插值函数"运算,即具对网格变量场二阶可导拟合"等价性":不仅拟合变量场斜率、还拟合其曲率和挠率。并因周期"三次插值函数",可作全球变量场"三次插值函数"二阶可导拟合,实现全球"三次"数值模式,并且可按变量场曲率判断,作变量场局域或单点平滑,保持"三次"模式时间积分的稳定性。