密云气象站探测环境对风观测影响的定量评估

利用密云、上甸子气象站逐时风资料,分析了两站20年风速变化特征。在此基础上,采用CFD模式研究了密云站周边障碍物对观测场风速的定量影响。(1) 2004年后密云站探测环境对观测场风速造成了严重影响,2004—2013年年平均风速较1994—2003年的平均风速减小了27.2%,主导风级下降。(2) 8个方位4种风速条件的64组算例CFD模拟显示,模拟结果能较好地体现密云站风速衰减的现象,其中,在SW、W、NW方向模拟衰减量较观测资料分析的衰减量大,说明该方向探测环境在前后阶段是逐渐变化的。S、SE、N方向模拟结果与观测资料分析较为一致,说明前后两个阶段的变化确实是由周围建筑物变化引起的。E和NE方向虽建筑物影响不明显,但树木的存在是导致密云站风速降低的主要原因,风速衰减率可达20%左右。     

观测场环境变化对五华气象观测记录的影响

通过对1957～2007年部分气象要素值的对比分析,发现五华气象站从建站至1996年观测场四周环境逐渐恶化,年平均气温,最高、最低气温同过去相比有所升高.由于建筑物对风场的阻尼作用,所测得的风力逐渐偏小,静风频率增加,大风出现天数也逐渐减少.能见度观测的目标物全被建筑物遮挡,影响能见度观测的准确性.     

数值预报同化系统中观测资料误差分析

在观测资料同化系统中,观测误差均方差与背景场误差均方差共同决定着观测信息与背景场信息的相对重要性以及这些信息在空间及不同变量间的扩展方式,故在资料同化系统中起到决定性作用.因此,观测误差均方差的合理估计是非常重要的.采用贝塞尔函数拟合方法,从探空观测资料与背景场的偏差(IV)协方差中分离出探空资料的观测误差均方差与模式的背景场误差均方差;再从其他观测资料偏差协方差中扣除背景场误差均方差来估计其它观测误差均方差.观测误差均方差分析使用2006年8月1-31日观测资料,国家气象中心T213L31全球中期分析预报系统的6小时预报作为背景场.结果显示估计的观测误差均方差是比较合理的.     

黄淮海平原地区中尺度环境对气温观测的影响

随着城市化的迅猛发展,气象台站观测环境受到不同程度影响,有些台站甚至已经处于城市中心,影响了台站观测资料的代表性和准确性。本文利用2007年黄淮海渭河区199个气象台站20 km环境调查资料以及2005—2007年气温观测资料,对比分析了居民区台站和农田区台站气温观测值的差异。结果表明:居民区台站气温平均高于农田区台站0.662℃;台站周围建筑物对最低气温观测影响最大,对最高气温观测影响最小;不同季节的影响程度从大到小依次为冬季、春季、秋季、夏季;观测场周围建筑物对不同时刻气温观测的影响程度从大到小依次为02:00,20:00,08:00,14:00;随着下垫面比例的增大,两类台站的气温差不断加大。     

高建筑物上闪电普通摄像观测与分析

2009-2010年夏季,在广东省气象局对东南方向的高建筑物上的闪电进行了观测.对获得的普通摄像资料进行了处理和分析,基于对闪电事件引起普通摄像中像素亮度变化的分布特征的分析结果,编写了视频资料处理程序,实现了普通摄像资料中闪电图片的自动提取.在此基础上,统计分析了观测到的广州高建筑物上87次自然闪电的特征,结果表明:这些闪电的持续时间平均为348 ms;对于高度超过500m的建筑物,其上发生闪电的次数明显多于高度低于500 m的建筑物,且闪电的平均持续时间也更长.给出了拍摄到的几幅云下闪电通道呈现蛛状和长距离特征的闪电图片.     

俄罗斯探空观测减少对GRAPES模式的影响分析

在观测资料同化系统中,探空资料是重要的资料之一。由于俄罗斯探空观测在2015年1月进行了调整,分别在0000UTC和1200UTC减少部分探空观测,为检验探空观测调整对GRAPES模式的影响,选取2014年1月从中国气象局国家气象信息中心数据库中检索到的探空资料进行了影响试验。从分析检验结果来看,俄罗斯探空站点减少后GRAPES模式对俄罗斯大部地区的风场分析变差,对其他地区风场分析影响不大;俄罗斯地区和东亚地区的高度场分析略有变好,这与缺失站点高度场观测质量有关。从500hPa高度预报场的距平相关系数变化来看,减少观测对东亚地区5d以后的预报略有改善,其他地区预报影响变化不大。     

地面观测资料在快速更新同化系统中的敏感性试验

通过对2011年7月31日发生在上海的局地强对流过程,利用快速更新同化系统(SMS-WARR),设计了四个试验,对地面观测资料(常规地面观测资料、加密自动气象站资料)进行敏感性数值试验。结果表明:不同地面观测资料同化对模式初始场的调整作用不同,地面观测资料的疏密影响模式初始场预报,加密自动站气象资料同化对初始温度场、风场的影响最明显;所有试验中,同化所有观测资料的模式能较好地模拟出此次强降水过程,且模拟的地面温度场、风场以及辐合线的演变与实况基本一致;通过分析、比较各试验初始场和预报结果的影响发现,同化所有地面观测资料能改善模式的初值,且观测资料通过循环同化的方式融合进模式,提高了模式对强对流中尺度结构特征的刻画,改善了对局地强对流天气系统的预报效果。     

冷锋影响山东半岛的中尺度客观分析试验

使用山东半岛部分加密测站的锋面个例逐时资料，采用九点拉格朗日插值的逐步订正法，对地面场的资料进行了个尺度客观分析试验。通过对逐步订正法中观测前５个时次资料平均场、观测前１个时次资料场和观测时次资料场作为不同的初始估计场得到的客观分析结果的比较，提出在山东半岛进行中尺度客观分析，当观测资料分布不均，海面区域没有资料点及冷锋附近气象要素变化剧烈时，采用观测时次资料场作为有限区域网格的初始估计场而得到的结果较好。     

河北城市化和观测环境改变对地面风速观测资料序列的影响

选用河北省143个气象台站1975-2004年10 m高年平均风速资料,以及1990年和2000年人口普查资料,根据人口增长、台站迁移、仪器高度变化、台站微观环境变化等影响地面风速变化的台站历史信息,把所有气象台站分为4类,并分别对其进行比较分析.结果表明:河北省绝大多数台站风速变化呈减小趋势;城市化进程、台站观测环境等因素均在不同程度上对地面平均风速变化趋势产生了影响,其中台站所在城镇城市化程度是风速减小趋势不可忽略的原因,其影响程度约在1/4左右;台站观测环境因素中观测场附近微观环境变化对风速减小趋势具有重要影响,超过了区域背景风速减小趋势.台站观测环境因素对风速资料序列均一性的影响也不容忽视,至少有1/3的平均风速序列非均一性断点是由观测环境变化产生的.     

塔城基准站自动与人工观测常规要素对比分析

通过数理统计方法,分析了塔城基准站2005年自动观测与人工观测两种不同观测方式所采集数据之间的差异及相互关系.初步阐述了自动观测与人工观测资料差值的日变化、季变化及年变化,提供了自动观测与人工观测同类资料可以相互代替,自动观测所取数据序列能够作为人工观测资料历史序列延续的依据.     

船舶海平面气压观测资料质量控制

随着数值预报模式不断发展,各类观测资料在数值模式中发挥着越来越重要的作用,船舶观测资料是海上3类观测系统 (卫星、飞机、船舶) 资料之一。为了保障船舶观测资料质量并有效地应用于数值模式,该文依据船舶观测资料的时空分布特征,以及2011年1月和7月T639分析场与观测资料对比分析结果,建立了一套船舶海平面气压资料质量控制方案,包括要素极值范围检查、缺测和冗余资料剔除、背景场一致性检查、测站黑名单建立等,并将该方案应用于2011年2月、6月、8月的观测资料。结果表明:船舶观测资料在时间上不连续且空间分布不均匀,会影响时间一致性检查和空间一致性检查质量控制效果;船舶海平面气压观测资料在所有观测要素中资料量最大,但其缺测和冗余资料量约占50%;黑名单资料的质量控制方案能够有效识别和剔除黑名单资料,且有利于对各测站的检查与维修工作;由于五大湖和大奴湖地区地形高度的影响,在背景场一致性检查过程中需对这些区域的背景场资料进行订正。     

雷击地闪密度与雷暴日数的关系分析

根据美国卫星观测得到的我国各省区年平均总闪电资料并计算出各省区的年平均地闪密度(以下简称地闪密度);根据全国各省区220个站点的年平均雷暴日资料,按照<建筑物防雷设计规范>GB50057-94(2000年版)(以下简称<规范>)公式计算出全国各省区的地闪密度.比较两种方法得出的地闪密度,发现存在较大的差异,且不同区域差异变化很大.用单位雷暴日地闪密度概念,分析了我国各地单位雷暴日地闪密度的差异及其原因,指出单位雷暴日地闪密度能粗略反映与我国气候特征相适应的地闪密度的分布状况.进一步分析湖州市2007年人工观测和闪电定位仪观测的闪电资料,得到相同的结论.从而提出<规范>规定的地闪密度计算公式存在较大误差,应对其进行进一步的修订和完善.     

博罗气象站探测环境变化对气象要素的影响

利用历史资料对比分析了博罗站建站以来探测环境的变化情况,以及探测环境的变化对各气象要素的观测记录所造成的影响.分析表明,随着探测环境的严重破坏,各气象要素的值也发生很大的变化,观测的记录虽然反映测点的气象状况,但是并不能反映测点周围一定范围内的平均气象状况,因此观测记录也就失去了代表性.此外,探测环境的改变也影响了观测资料的准确性.     

多源观测资料在LAPS中尺度分析场中的作用分析

利用LAPS系统,分别针对华中、华南两个区域,将2008—2010年5—7月采集的观测资料进行融合同化分析,设计几种敏感性试验方案,以探空资料为客观标准,对比分析各种观测资料对LAPS分析场各要素误差的作用。将LAPS分析资料和FNL再分析资料做比较,给出融合多种观测资料后LAPS分析场的误差精度。结果表明,LAPS融合同化雷达资料、探空资料、地面观测资料后所得到的分析场误差最小;雷达资料和探空资料的融合对于改善风场及温度场的分析具有正效果,并可减小低层相对湿度误差;融合地面资料后能改善低层的温度场和湿度场分析,但对中高层无影响。对比试验期间各要素总均方根误差可发现,LAPS分析的温度、风向和风速较FNL再分析资料有明显改善,各要素误差在观测误差范围内;高度误差在中低层小于10 m,高层小于20 m;温度误差在1℃左右;相对湿度误差在中低层小于20%,高层误差较大;850hPa以上风向误差较小,不超过20°,风速误差小于2m·s-1。     

基于集合预报的四川夏季强降水订正试验

利用2016-2018年6-8月四川地面观测降水资料（含加密自动站）及同时段ECMWF模式各要素预报场资料,根据基于\     

气流通过水域时的变性

利用量纲分析和数理方法推得了可用解析函数表示的气流通过水域时各气象要素在水上和下风岸陆地上变化的公式,并用1982年1,4,7,10月在江苏兴化县大纵湖专门布点进行水域气候效应系统观测的资料对所得公式进行检验,同时根据理论结果和实际观测资料研讨气流通过水域时各气象要素变化的规律.     

上海暴雨和强对流天气的地面观测分析

近年来,人们利用卫星、雷达和地面观测资料相结合的分析方法,得到了一些暴雨和强对流天气预报的经验。例如,姚祖庆、肖稳安等利用卫星云图资料概括出影响长江中下游暴雨和强对流天气的5种环境云场特征和在这些云场中暴雨和强对流云团的演变过程,通过追踪这些云团活动来作暴雨和强对流天气的预报。杜秉玉等以雷达资料为主设计了长江三峡和荆江地区暴雨预报的临近预报系统。文中利用上海地区稠密的地面观测资料,分析1983年9月3日、1985年7月11日、1983年7月26日影响上海的暴雨和龙卷天气过程中地面气象要素场和物理量场的先兆表现,期望从地面观测资料的变化特征提供暴雨和强对流天气预报的依据。     

青藏高原东缘GPS水汽资料对暴雨模拟的影响分析

选取2009年6月30日发生在云南南部和湖南北部的强降水过程,利用WRF模式和建立在青藏高原东缘地区18个地基GPS站点观测的可降水量资料（GPS/PWV）进行同化试验.试验表明：选取全部18个站和云南省8个站GPS/PWV资料进行同化,发现下游地区的强降水区湖南北部降水强度发生较大变化.选取100.E附近的6个站GPS/PWV资料进行同化,发现下游地区的强降水区湖南北部降水强度变化不大.利用全部站点GPS/PWV资料,模式初始场大部分地区湿度增加,对应下游降水中心强度增加,少部分地区湿度减少,对应降水区域南移.GPS/PWV资料同化对模式初始场湿度场和高度场影响较大,而对温度和风场影响较小.     

南岳高山站风对湖南2011年6月两例暴雨过程的指示作用

使用1954—2011年南岳高山站风观测资料、 2005—2011年4—9月湖南省气象要素观测资料、 1954—2011年NCEP/NCAR全球再分析资料(2.5°×2.5°)以及2011年6月NCEP分析资料(1.0°×1.0°), 从季节变化和年际变化等方面, 论证南岳高山站资料对对流层低层环流场的代表性, 进而分析其风场演变特征对湖南两例不同类型暴雨过程的指示作用。结果表明: 湖南处在南岳高山站风资料与全球再分析资料的年际相关、 季节内相关大值区中心附近, 高相关区始终位于各季节盛行风的下风方, 夏半年资料的相关性好于冬半年, 其中以夏季(6—8月)最好; 南岳高山站各气象要素与湖南各探空站850 hPa的温度、 温度露点差、 风向、 风速均有正相关关系, 其中以温度的相关性最好, 风向、 风速及温度露点差的相关性相当, 相关系数在0.49～0.74之间。     

利用LAS资料估算能量平衡各分量

一般气象台站都没有能量平衡射观测.而能量平衡各分量是判别下垫面状况的重要因子,本文利用乐至县LAS(Large Aperture Scintillometer)观测资料计算了显热通量,并通过能量平衡方程求得能量平衡各分量,揭示了能量平衡各分量的日变化和年变化规律,以及与下垫面干湿状况的关系.