雨滴谱降水现象仪对比观测试验技术应用分析

降水天气现象自动化观测是实现地面自动化观测的重要内容之一,为了克服人工观测的主观性,提高降水现象观测资料的完整性和实时性,中国气象局气象探测中心遴选了6家厂家18台雨滴谱降水现象仪分别在北京站和长沙站进行为期3个月的降水天气现象仪对比试验。主要从试验的选址、原理、标准、方法及参试设备的试验数据进行分析,结果表明:参试设备对雨强大于0.1mm/h的平均捕获率不低于97%,对雨强小于0.1mm/h的平均捕获率不低于84%;各参试设备吻合率随着降水强度的逐渐增大,经历了一个先升后降的过程;参试设备对冰雹现象观测结果较为理想,所有参试设备对冰雹现象平均错报率均低于0.5%,而对毛毛雨和未知现象的观测仍需改进;参试设备的漏报率与雨强大小呈负相关,雨强越小,漏报率越高。     

地形降水试验和背风回流降水机制

利用中尺度数值模式（ARPS模式）研究了湿气流过山脉地形和地形降水的产生机制。研究结果表明,地形降水是水汽、气流和地形相互作用而形成的。小山脉地形降水主要发生在山脉的迎风坡,表现出典型的迎风降水和背风雨影特征。而回流降水天气是湿气流过大的山脉地形的产物,大的山脉地形有利于风切变临界层的产生,地形降水并不只是简单的上坡降水,还有背风回流和背风波降水机制。     

降水气候特征的随机模拟试验

本文利用多状态一阶Markov链,根据随机模拟理伦建立一种用以产生单站逐日降水量模拟记录的随机模式。由该模拟模式可推求降水的各种长年气候统计特征,因而这种模拟模式可为缺少逐日资料的地区提供获取足够长年代资料的有效途径。利用该模式对我国上海、北京、广州、沈阳、荆州等5站不同月份逐日降水的试验给果表明,模拟记录与历史资料所统计的气候特征如累年平均月降水量及其方差、累年平均日降水量及其方差、累年平均各月雨日数、最大日降水量等气候统计参数十分吻合,且具有相当的稳定性和可靠性。由于试验站点分属不同气候区域,因而该模拟方法具有普适性。     

浅谈阵性降水的观测

阵性降水是指强度变化大 ,骤降骤停 ,有时伴有雷暴 ,降自积雨云、积云、层积云中的降水。对阵性降水的观测 ,不能全以雷暴或者云状来确定 ,有的地面测报员一听到雷声后 ,在同一分钟内便将雨改记为阵雨 ,于是一日之中 ,雨、阵雨、雨、阵雨 ,这样反复转来转去 ,使记录不连续 ,失去了真实性。笔者在此浅谈观测阵性降水的体会 ,以供同行参考。首先在思想上对阵性降水要有明确的认识 ,阵性降水一定降自积雨云或对流旺盛的浓积云 (积云性层积云有时也可降阵雨 ,但量较少 ) ,一般有雷电现象。但在积雨云本身 ,对流不旺盛时 ,就可能没有雷电现象。因…     

人工神经元网络对单站降水预报的试验分析

应用Ｂ－Ｐ网络原理,选取西北地区２０多个站点的气象资料为样本资料,建立兰州７～８月降水预报专家系统。经过１９９６～１９９８年试验、修正、改进,系统性能稳定,具有一般预报员的预报能力,强于常规专家系统。     

地面站点观测降水资料与CMORPH卫星反演降水产品融合的试验效果评估

选取2008年9月—2010年2月的中国2 400个国家级地面观测站降水资料和美国NOAA研发的CMORPH卫星反演降水产品,利用最优插值方法开展了两类降水资料的融合试验,并对试验效果进行评估。结果表明,利用OI方法形成的融合降水产品和地面观测降水分布特征基本一致,能反映西部台站稀疏地区的降水特征以及陆地与海洋之间降水系统的空间连续性。此外,该融合产品保留了高分辨率的卫星观测信息,在台站稀疏地区,一些通过地面观测无法反映出来的中尺度对流系统在融合产品中得到体现。交叉检验结果显示,融合结果和地面观测降水量、台站密度高度相关。样本网格分析结果显示,融合结果和地面降水的逐日时间序列具有较强的一致性。总的来说,OI方法在降水资料融合研究中具有较好的应用效果。      

常规雨量器降水观测误差分析

《地面气象观测规范》明确定义：降水量是指从天空降落到地面上的液态或固态（经融化后）降水,未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的深度。为了严格按照降水量定义的规定,国外部分国家把标准雨量器口缘的高度定为０ｃｍ（坑式雨量器口缘与观测场地面同高）。５０年代以来,我国台站常规雨量器的高度一直是７０ｃｍ,为了获取与标准雨量器所测得记录的差值,在中国气科院大气所指导下,我站从１９９２年下半年开始进行了７０ｃｍ和０ｃｍ高度降水量记录的对比观测,现将１９９３～１９９８年各月观测结果进行分析。１　结果分析对比分析…     

我国云降水物理飞机观测研究进展

飞机观测是云中粒子相态、分布和转化特征的重要探测技术。我国云降水物理飞机观测开始于20世纪60年代,经过60多年的发展,在飞机平台、机载测量技术、云微物理结构和降水形成机制认识等方面均取得了长足进步。发现积层混合云中对流泡区具有更高的过冷水含量,凇附增长起重要作用,符合“播撒-供给”降水形成机制,而在层云区,当云厚度较小时,过冷水含量很少,冰雪晶的凝华、聚并增长起主导作用,并不符合“播撒-供给”降水形成机制,而当云厚度较大时,过冷水含量较为丰富,凝华、聚并和凇附增长起主导作用,基本符合“播撒-供给”降水形成机制;我国北方冬季降雪过程的形成机制主要是凝华-聚并机制,只有在水汽非常充足、云较厚的情况下,凇附增长过程才具有重要作用。近年虽然在人工影响天气播撒效应、数值模式云物理过程验证、卫星及雷达遥感数据检验、对流云结构观测等方面也取得了一些进展,但仍较薄弱,亟待加强。     

降水与滑坡稳定性临界值试验研究

针对暴雨型滑坡灾害预报预警服务的需要,以江西为研究区域,建立了8个滑坡灾害监测点.通过监测试验,较系统地研究了大气降水对地下水位、孔隙水压力、滑坡土体应力及滑坡稳定性的影响;进行了大气降水、地下水位和滑坡稳定性的模拟,初步确定了江西省8个代表点促使滑坡复活的临界降水量指标,初步划分出江西省滑坡灾害预警降水量临界值.     

地面观测中阵性降水和非阵性降水的判定

在实际工作中有时会将降水强度大的间歇性降水误定为是阵性降水。根据《地面气象观测规范》中有关降水性质与云层关系的规定,结合实际工作经验,介绍了几个区分阵性降水和非阵性降水的技巧。     

天气现象仪自动化观测资料对比分析

介绍2011年12月至2012年6月在北京市观象台、庐山气象局对目前一些天气现象仪所进行的对比观测试验的过程和结果分析。参与此次为期7个月的对比观测试验仪器有3种类型,每种类型配备3套,分别由3家厂商提供。试验采用人工目测辅助摄像作为参考标准,测试了这些天气现象仪对各种不同天气现象观测的准确性。结果表明:各仪器观测降水现象的数据准确性均大于90%,能够满足业务需求。区分降水强度时,各仪器的降水捕获率在70%以上(雨强大于0.01mm/h);微量降水(雨强小于0.01mm/h)和混合型降水,各仪器降水捕获率相对较低。仪器观测视程障碍现象的数据准确性均大于80%,能够满足业务需求。其他现象由于样本数量相对较少,需要更多进一步试验,并改进算法。     

降水测量对比试验及其主要结果

为了实现国内固态降水测量的自动化,同时了解我国降水测量与国际标准仪器DIFR间降水测量的差异,2006年中国气象局在大西沟、长春、通河气象站进行了为期近1年的降水测量对比试验。分别针对固态和液态降水分析了我国台站长期使用的普通雨量器的捕捉率大小及其与风速的简要关系、不同安装方式的雨量器间的防风效果。根据降水捕捉率及观测过程中的实际状况,对参加对比试验的7种自动化雨量计进行了性能分析,为业务上完全实现降水自动化观测而提供依据及建议。     

城市大气环境边界层观测试验

城市大气环境边界层观测试验工程提出了城市区域大范围大气污染"空气穹隆"动力过程三维结构,首次揭示出北京周边地形"山谷风"与城市"热岛"效应相互作用对城市大气环境影响的综合特征.试验采用卫星遥感-地面观测相结合的技术方案,揭示北京周边地区污染贡献及其气溶胶远距离输送轨迹特征,提出建立北京及其周边地区点-面结合、卫星遥感-地面观测相结合立体综合监测网的设计新方案.该项目被世界气象组织专家组工作会议评为国际城市大气环境观测优秀示范计划,项目研究成果于2002年作为特邀撰稿发表于美国<环境与健康>(SCI),研究成果在北京市及有关省市推广应用.     

Representativeness of Four Precipitation Observational Networks of China

Four precipitation observational networks with varied station densities are maintained in China. They are: the Global Climate Observation System (GCOS) Surface Network (GSN), the national Reference Climate Network (RCN), the national Basic Meteorological Network (BMN), and the national Ordinary Meteorological Network (OMN). The GSN, RCN, BMN, and the merged network of RCN and BMN (R&B) have been widely used in climatology and climate change studies. In this paper, the impact of the usage of different networks on the precipitation climatology of China is evaluated by using the merged dataset of All Station Network (ASN) as a benchmark. The results show that all networks can capture the main features of the country average precipitation and its changing trends. The differences of average annual precipitation of the various networks from that of the ASN are less than 50 mm ( 10%). All networks can successfully detect the rising trend of the average annual precipitation during 1961-2009, with the R&B exhibiting the best representativeness (only 2.90% relative difference) and the GSN the poorest (39.77%). As to the change trends of country average monthly precipitation, the networks can be ranked in descending order as R&B (1.27%), RCN (2.35%), BMN (4.17%), and GSN (7.46%), and larger relative differences appear from August to November. The networks produce quite consistent spatial patterns of annual precipitation change trends, and all show an increasing trend of precipitation in Northwest and Southeast China, and a decreasing trend in North China, Northeast China, and parts of central China. However, the representativeness of the BMN and R&B are better in annual and seasonal precipitation trends, in spite of the fact that they are still far from satisfactory. The relative differences of trends in some months and regions even reach more than 50%. The results also show that the representativeness of the RCN for country average precipitation is higher than that of the BMN because the RCN has a more homogeneous distribution of stations.     

一次秋季暖云微物理结构探测试验

针对2008年10月24日四川盆地上空未形成降水的低层暖云,利用夏延ⅢA飞机搭载的PMS系列探头进行了探测试验,分析了云的微物理结构.分析结果表明:云体构成以小云滴为主,大云滴浓度较低,降水粒子很少.云中小云滴的液态含水量、数浓度、直径在水平方向上分布不均.小云滴的液态含水量和小云滴的体积平均直径正相关.相对云上部,云...     

激光云高仪试验数据对比分析

文章介绍了2014年6-10月在北京市观象台和长沙气象局开展的激光云高仪的对比观测试验和结果。参与此次为期3个多月试验的仪器来自4个厂家、共5种型号的15台仪器参加了对比试验,试验采用了HY-CL51型激光云高仪与CYY-2B型激光云高仪的测量结果作为标准云高,人工观测结果辅助判断,提出了云高标准值的确定方法和云高有效观测样本的选取方法,测试了不同型号激光云高仪的各项性能。结果表明:不同型号的激光云高仪均存在漏判和误判现象,雾、霾天气对仪器的漏判和误判会造成较大的影响,部分型号的仪器样本准确率整体较高,各项性能指标能够达到业务要求。     

一次伴随强烈龙卷的强降水超级单体风暴研究

利用徐州多普勒天气雷达、常规观测和地面加密观测资料,对2005年7月30日发生在安徽北部的伴随强烈龙卷和暴雨的强降水超级单体风暴的环境条件和回波结构演变特征进行了详细分析。主要结果如下:（1）该强降水超级单体产生在中等大小的对流有效位能和较大的深层垂直风切变条件下,同时抬升凝结高度很低,边界层内的低层垂直风切变很大,地面存在阵风锋。上述中等程度的对流有效位能值和大的深层垂直风切变有利于超级单体风暴的产生,而大的低层垂直风切变、低的抬升凝结高度和地面阵风锋的存在有利于F2级以上强龙卷的产生。（2）该超级单体的演化可以归结为“带状回波－典型强降水超级单体－弓形回波” 三个阶段。在带状回波阶段,该超级单体的发展从一条狭长对流雨带的变短变粗开始,雨带中间的对流单体内首先有中气旋发展,从4 km左右高度首先出现,然后同时向上和向下发展,前侧入流缺口变得明显,接着雨带南端的单体中也有中气旋发展。在典型强降水超级单体阶段, 雨带南端单体逐渐与中间单体合并,构成一个庞大深厚的强降水超级单体和被包裹在其中的直径12 km左右、深厚强烈的中气旋,然后由于后侧入流的开始出现,低层回波形态层演变为“S”形,而中层回波呈现为螺旋型。（3）龙卷出现在“S” 形回波阶段,在龙卷出现前,有一个龙卷涡旋特征TVS（Tornadic Vortex Signature）出现在中气旋的中心,其对应的垂直涡度值估计为6.0×10-2s-1。龙卷地点上空有很强的风暴顶辐散, 散度值约为0.8×10-2s-1。弓形回波阶段的开始由在弓形回波北部逗点头回波的中心的另一个中气旋形成为标志,原有的中气旋位于弓形回波顶点附近,随后弓形回波的北宽南窄的不对称结构逐渐明显,原有的位于弓形回波顶点附近的中气旋消失, 并出现地面直线型风害。另外,还对此次过程中气旋产生和超级单体形态的演变的可能机制进行了探讨。     

新疆阿勒泰国家基准气候站ZQZ-BH型称重式固态降水试验研究

新疆阿勒泰国家基准气候站ZQZ-BH型称重式固态降水试验研究,连续采集了1年的实时数据,将固态降水监测数据与该站人工观测数据对比分析后,认为ZQZ-BH型称重式固态降水监测设备能有效弥补无人自动气象站在冬季无降水监测数据的不足,提供逐时、连续的多相态累计降水量监测数据,具有一定参考价值,可用于人工增雪作业效果检验和评估,在判定0.2 mm以上降水量等级(不含微量降水等级)方面具有一定的参考价值。     

宁夏土壤电阻率时空分布观测试验

通过在宁夏地区选择3种典型的土质结构,分别设置了3种不同结构的防雷接地体,经过1年的对比观测,用回归方法来分析平均气温和土壤湿度变化对不同土壤电阻率和不同结构接地电阻的影响,说明不同土质结构在不同时间（或季节）内、不同的温湿度条件下,对土壤电阻率的影响和不同结构防雷接地体的变化特点和规律,从而提出了防雷接地体的敷设和结构性能最优要求。     

宁夏土壤电阻率时空分布观测试试验

通过在宁夏地区选择3种典型的土质结构,分别设置了3种不同结构的防雷接地体,经过1年的对比观测,用回归方法来分析平均气温和土壤湿度变化对不同土壤电阻率和不同结构接地电阻的影响,说明不同土质结构在不同时间(或季节)内、不同的温湿度条件下,对土壤电阻率的影响和不同结构防雷接地体的变化特点和规律,从而提出了防雷接地体的敷设和结构性能最优要求.