2022年北京冬季奥运会人工造雪气象条件初步研究

利用北京和张家口地区气象站建站至2016年历年11月至次年3月气象资料,研究2022年北京冬奥会人工造雪地面气象条件,结果表明：降水相态与地面气温(T)和相对湿度线性组合关系密切,通过计算不同温度对应降水相态频率,发现北京T≤-0.2℃,张家口市T≤-0.8℃时,降水相态为雪的频率≥95%;估算了冬奥会和残奥会举办地区域自动气象站2014—2016年赛事期间可造雪时数,发现冬奥期间造雪时数较为充足,残奥期间造雪时数较少,可以采用造雪和储雪结合保证赛事用雪。     

CMA高分辨区域集合预报系统支撑北京冬奥会气象服务保障的评估分析

冰雪运动项目与气象条件关系密切,气象条件是冬奥会赛事顺利进行的关键因素之一.中国气象局地球系统数值预报中心根据2022年北京冬奥会比赛气象保障需求,基于多尺度混合初值扰动方法和侧边界扰动方法,初步建立了高分辨率区域集合预报试验系统,针对北京冬奥会比赛同期时段开展了连续试验.初步试验统计结果表明:主要预报变量高、中、低层...     

2014年2月23—26日呼包鄂地区雾霾天气过程分析

文章利用常规气象资料、自动站气象资料、NCEP2.5°×2.5°资料以及环境气象资料,分析了2014年2月23—26日在呼和浩特市、包头市、鄂尔多斯市全面爆发的一次持续性雾霾天气过程,得出西伯利亚地区冷高压异常偏弱,北半球西风指数较常年明显偏大,表明高空西风分量较强,环流比较平直,经向型环流较弱,不利于引导极地冷空气进入我国;中东部大部地区的海平面气压值较常年偏小1-5h Pa,处于弱气压梯度区,地面风速不大,垂直和水平方向扰动小,静风和小风天气多,形成持续静稳天气。地面风速1-3m,低层垂直速度小,近地层西南气流为主;近地层湿,700h Pa及以上干;地层存在逆温,大气层结稳定。     

横山县冰雹天气的气候分析和预报方法

统计分析横山气象站31 a气象资料,总结横山县冰雹天气的气候规律,概括产生冰雹天气的4种环流形势,介绍横山单站预报冰雹天气的点聚图方法。     

基于WRF-LES的崇礼复杂地形局地风场模拟研究

采用四重嵌套的WRF-LES,针对2022年北京冬奥会张家口崇礼赛区开展局地风场模拟试验,基于地面自动气象站和激光雷达观测资料,对一次晴空高压系统控制下的具有明显局地风环流特征的天气个例模拟结果进行检验评估。文中引入了STRM1 30 m地形数据、glc2015 27 m土地利用数据和CL‐DAS的土壤湿度数据用以提高模拟结果的准确性,并设计了敏感性试验来探讨不同资料对模拟结果的影响。结果表明：(1)WRF-LES能够呈现出复杂地形下局地风场的时空变化特征,各站风向绝对误差在10°～60°,风速绝对误差在0.5～2 m·s^-1。在山谷和山沟区域,模拟风场和观测风场都表现出明显的日变化特征,海拔较高站点的误差比海拔相对较低站点的误差更小。海拔较低站点在山谷风或上下坡风发展稳定时段风向误差较小,风向转换时段误差较大。(2)更新地形、土地利用以及CLDAS土壤湿度初始场对模拟结果都有一定程度改善。其中更新CLDAS土壤湿度初始场对风向和2 m气温的改善效果最为明显,风向绝对误差减小4.26°,2 m气温绝对误差减小0.84℃。更新土地利用对风速的改善效果最明显,风速绝对...     

全国天气与动力气象学术会议简况

中国气象学会于今年七月在兰州市召开了全国天气与动力气象学术会议。这次会议是天气与动力气象专业第一次学术会议。 会议收到的论文有二百篇左右,内容涉及到天气分析和预报、大气环流以及动力气象     

北京稳定天气条件下城市边界层环流特征数值研究

采用科罗拉多大学和MRC／ASTER共同开发的区域大气模拟系统（RAMS）对北京地区稳定天气条件下的个例进行数值模拟,通过对数值模拟结果与观测事实的比较以及敏感性试验,分析了北京城市边界层环流特征和环流影响因子在环流发展过程中的作用。结果表明：①在山谷风环流和热岛环流相互作用下形成了北京城市边界层流场特有的局地环流。②热岛中心在决定边界层环流的辐合区位置上起相对较大的作用,边界层环流的强度和发展高度由山谷风强度和热岛强度共同决定。     

大兴安岭地区近30a大风天气变化的特征分析

本文利用大兴安岭地区1979-2008年6个县(区)的气象资料,对大兴安岭地区大风天气发生的地理分布和月、季、年代的变化分布特征进行了统计分析,并对其大风天气的地理分布特征及变化规律从地形、地理环境条件及大气环流转换等方面作了进一步的研究,以便更好的为大风天气的预报提供气候背景。     

大气环流客观分型在渤海海峡大风气候特征分析中的应用

应用Lamb-Jenkinson大气环流分型法对渤海海峡1979—2013年逐日海平面气压场进行大气环流客观分型,分析了渤海海峡大风天气与大气环流型的关系;以长岛气象站在渤海海峡大风天气中的指示作用为基础,分析了主要环流型下大风天气的气候特征。结果表明：渤海海峡大风天气以平直环流型为主,偏北型明显多于偏南型;春（夏）季是发生大风天气最多（少）的季节,以西南（SW）型出现频率最高,秋、冬季大风天气的环流型频率分布基本相同,均以偏北型为主;不同环流型下出现大风天气的概率及大风天气的气候特征也有明显不同。     

2022年12月大气环流和天气分析

2022年12月大气环流的主要特征是:北半球极涡呈偶极型分布,东亚大槽偏强,环流形势有利于冷空气活动;南支槽偏弱,西太平洋副热带高压偏东,不利于降水天气的发展。12月,全国平均降水量为7.5 mm,较常年同期(11.9 mm)偏少37%;全国平均气温为-4.2℃,较常年同期(-3.0℃)偏低1.2℃。月内出现了4次冷空气过程,1次沙尘天气过程。冷空气活动频繁,全国大部地区大气扩散条件较好;11—13日沙尘天气过程强度强,发生时间偏晚。     

一种偏差订正方法在平昌冬奥会气象预报的应用

为了提高GRAPES_3 km（Global/Regional Assimilation and Prediction System）模式在2018年平昌冬奥会气象服务中的预报能力,采用一阶自适应的卡尔曼滤波方法对GRAPES_3 km模式的2 m气温、2 m相对湿度和10 m风开展偏差订正。结果表明:偏差订正方法明显提高了地面要素的预报效果,其中2 m气温的均方根误差整体减小到2℃左右,站点订正改善率为10%~60%;10 m风速的均方根误差减小到2 m·s-1左右,站点订正改善率为10%~45%;2 m相对湿度减小到20%以下,站点订正改善率为0~20%。与韩国气象厅LDAPS（Local Data Assimilation and Prediction System）及美国宇航局NU-WRF（NASA-Unified WRF）模式相比,GRAPES_3 km模式的风速预报表现更为优异,各站点整体预报效果明显优于LDAPS和NU-WRF模式。偏差订正方法可有效改善模式在复杂地形条件下的预报能力,是提高精细化预报准确率的重要手段。     

海陀山冬奥气象综合观测平台及研究进展

气象保障是历届冬季奥林匹克运动会（冬奥会）成功举办的最重要条件之一。延庆赛区（位于延庆海陀山区）地形复杂、山高坡陡、垂直落差大,因而观测难度大、气象数据稀少,成为影响赛区精细化预报的核心因素,对冬奥气象服务提出了严峻挑战。为此,北京市气象局组织开展了冬奥海陀山综合气象观测,针对该区复杂地形和多尺度气象影响系统构建了包含中、小、微尺度的三维立体实时综合观测平台,观测要素涵盖了三维风场、温湿度场、云和能见度、近地面湍流与辐射等。综合观测将提高对复杂山区高影响天气特征和机理的认知,为改进和提高预报模式提供数据支撑。文中系统介绍了海陀山冬奥气象综合观测平台的科学目标、观测布局、观测内容以及观测平台在降雪过程中的初步应用,最后阐述了基于该观测进一步开展的研究计划。     

2019年冬季北京海陀山局地环流特征及机理分析

海陀山作为北京冬(残)奥会的主要室外赛场之一,其复杂的地形对风场的精细化预报提出了严峻的挑战,亟需开展加密的风场观测提高对复杂地形下局地环流特征及其影响机理的认识,并为提升赛区精细化预报与服务提供数据支撑.基于2019年度海陀山观测试验,利用加密自动气象站、激光测风雷达、涡动相关仪、云高仪等多源数据,对海陀山风场的水平...     

冬奥会复杂山地百米尺度10m风速预报的机器学习订正对比试验

本文以传统机器学习算法XGBoost和深度学习算法CU-Net为基础,针对北京快速更新无缝隙融合与集成预报系统（RISE系统）预报的北京冬奥会延庆及张家口赛区100米分辨率的冬季近地面10 m风速数据,进行每日逐小时起报的未来逐6小时间隔的冬奥高山站点及其周边地区风速预报偏差订正方法研究和对比分析。对于站点订正,首先将RISE系统预测的10 m风速插值到对应的自动气象站站点,然后根据风速等级表归类,针对每个分类单独构建XGBoost模型,每个区间模型合并后形成L-XGBoost,使用均方根误差和预报准确率作为评分标准,结果表明风速归类的L-XGBoost算法订正效果比不归类的原始XGBoost模型有一定提升,说明在传统机器学习中加入归类方法有助于改善复杂山地站点风速预报技巧。对于站点及其周边地区风速订正,本文在CUNet模型基础上,通过引入不同深度的CU-Net子网络,构建了新的算法模型CU-Net++,并考虑了预报日变化误差和复杂地形对10 m风速的影响,以自动气象站为中心构建空间小区域样本数据,对RISE系统风速预报偏差进行订正。试验结果表明,CU-Net和CU-Net++均可以充...     

修正WRF次网格地形方案及其对风速模拟的影响

复杂地形区域风场模拟的准确率一直是风能研究领域的难点和重点。WRF模式是目前风能评估领域应用最广泛的天气数值模式之一,但该模式在复杂地形区域存在对平原、山谷风速高估且对山顶风速低估的系统性误差,并有研究建立次网格地形方案以订正误差。而次网格地形方案在不同水平分辨率下常出现错误的修正结果,该文基于高精度地形高程数据分析了方案失效的主要原因,发现其方程组中判断山体形态特征的阈值-20在过低和过高水平分辨率下均失去参考性。针对这一原因,将方案中影响关键参数C_t的地形高度算子与模式水平分辨率进行拟合,形成地形高度算子与水平分辨率相依赖的线性关系,获得不同分辨率下更适合的山体形态阈值。通过与自动气象站10 m风速对比分析了修正前后WRF对低层风速的模拟效果,结果显示:修正后的次网格地形方案能够分别在较低和较高分辨率下,部分矫正原方案错误的订正结果,使低层风速模拟更接近实况。修正后的次网格地形方案可为复杂地形区域开展高分辨率风场模拟提供参考。     

冬奥会延庆赛区降雪与边界层东风的关系

受特殊地理环境影响,北京地区冬季降雪常与边界层东风相伴,边界层东风所引起的水汽输送和动力辐合效应对降雪发生发展有重要意义。不同于已有边界层东风对平原地区降雪影响的研究,本文结合2022年冬奥会北京延庆赛区的地形特征,对比相似天气背景下不同温湿特性、不同发展高度的边界层东风对降雪的作用机制,研究表明:(1)途经渤海湾的路径较长有利于边界层东风的明显增湿,反之增湿效果则较弱;(2)"干冷"性质的偏东风可形成冷垫抬升北京平原及低海拔地区的暖湿空气;当偏东风在垂直方向发展较为深厚(600 m以上)时,能够翻越延庆东部海拔较低的军都山并在背风坡形成绕流汇合,同时受西部海拔较高的海陀山阻挡,形成迎风坡的强迫抬升,二者共同作用导致延庆区的辐合东强西弱,进而造成降雪分布呈东多西少的特征;(3)"暖湿"性质的边界层东风因垂直延展高度较低,无法向西越过军都山,对延庆赛区降雪基本无影响;(4)空中500 hPa为西北气流影响时,除考虑边界层东风能否越山之外,若存在与地形高度接近的、700 hPa高度附近饱和区与抬升运动的有利配合,将导致延庆赛区的高海拔山区出现明显降雪。     

延庆-张家口地区复杂地形冬季山谷风特征分析

基于2016年12月—2017年2月和2017年12月—2018年2月两年冬季的近地面自动气象站逐时观测数据以及张家口探空数据分析延庆-张家口一带（包括张家口崇礼、赤城、海坨、小五台山区,延怀、怀涿、洋河、蔚县盆地以及北京延庆、昌平、怀柔部分平原地区）复杂地形的风场精细化时、空分布特征,揭示不同复杂地形下局地风场的时、空变化规律,加深对复杂地形动力、热力作用对近地面风场影响的认识,为冬季山区风场预报以及复杂地形数值模式改进提供参考。结果表明:晴朗小风天风持续性作为矢量平均风速和标量平均风速的比值,可以作为研究风场变化规律的重要参数。根据风持续性的日变化特征,可以将研究区域内所有站点分为10种类型,分别代表不同局地地形特征的影响,风持续与风向变化的相关也很强。研究区域主要有3种类型的地形风:斜坡风、峡谷风以及较大尺度的山区平原风。不同地形特征下的风场、风持续性存在明显不同的日变化特征,山风和谷风相互转化的时间也不同,山区最早,盆地次之,平原区最晚;山风时段持续时间较谷风时段长,风速小;晴朗小风天实测风反映了实际风场的特征,而排除环境背景风场,弱化地形动力作用后整个冬季的局地风作为理论山谷风,更能反映热力作用下的山谷风特征。      

Development of forecasting technologies for meteorological support of the Sochi-2014 Winter Olympic Games

In February–March 2014 the Winter Olympic Games will be held in Sochi. Sharp weather contrasts and high spatiotemporal variability are typical of the region of the Sochi-2014 Games. The complex mountain terrain and the intricate mixture of marine subtropical and Alpine conditions make the weather forecasting in this region extremely challenging. Although all lead times of the forecast are important for the Games, primary needs for these sport events are associated with the nowcasting and the short-range weather forecasting. The complexity of the Sochi region stimulates the development of high-resolution mesoscale modeling as a backbone of the Olympic meteorological services. Presented are the main branches of the current research in this area carried out in Roshydromet.     

Observational Study of Surface Wind along a Sloping Surface over Mountainous Terrain during Winter

The 2018 Winter Olympic and Paralympic Games will be held in Pyeongchang, Korea, during February and March. We examined the near surface winds and wind gusts along the sloping surface at two outdoor venues in Pyeongchang during February and March using surface wind data. The outdoor venues are located in a complex, mountainous terrain, and hence the near-surface winds form intricate patterns due to the interplay between large-scale and locally forced winds. During February and March, the dominant wind at the ridge level is westerly; however, a significant wind direction change is observed along the sloping surface at the venues. The winds on the sloping surface are also influenced by thermal forcing,showing increased upslope flow during daytime. When neutral air flows over the hill, the windward and leeward flows show a significantly different behavior. A higher correlation of the wind speed between upper-and lower-level stations is shown in the windward region compared with the leeward region. The strong synoptic wind, small width of the ridge, and steep leeward ridge slope angle provide favorable conditions for flow separation at the leeward foot of the ridge. The gust factor increases with decreasing surface elevation and is larger during daytime than nighttime. A significantly large gust factor is also observed in the leeward region.