基于多雷达产品的市县级人工防雹作业指挥系统

天气雷达是当前国内人工影响天气作业特别是地面人工防雹作业指挥最有效和最直接的探测、指挥工具,但不同类型、不同探测方式的天气雷达的探测产品难以有效地应用于人工防雹作业指挥。介绍了以市县级人工防雹业务为需求,采用VC＋VB为程序开发语言,应用图形图像处理技术、GIS技术、客户服务器技术、数据库技术和多媒体技术设计研制的基于多雷达产品应用的市县级人工防雹作业指挥系统的系统组成、运行流程和相关技术,并给出了相应的作业指挥判据指标。业务应用个例分析表明,市县级人工防雹作业指挥系统的应用使不同类型的天气雷达的多种探测产品在人工防雹作业指挥中得到了相互补充,有利于人工防雹作业指挥水平的提高。     

三门峡市新一代人工影响天气综合技术系统

三门峡市新一代人工影响天气综合技术系统以地面人工增雨、防雹以及空中云水资源开发研究为目的,充分利用了micaps平台和卫星云图、新一代天气雷达、地面雨量等资料及多年人影作业经验,完善了三门峡地区人工影响天气最佳作业时机的预警和作业指标;采用合理的业务流程,实现了系统主模块以及大气监测探测、信息采集存储、通讯网络、决策指挥、效果检验和系统配置等子模块的各项功能;首创了人工影响天气作业指挥系统的立体地理模型以及连接系统软件的数字电路;该系统可以在同一平台上综合调显雷达、云图、炮位、雨量等信息,并迅速做出各种判断、设计作业方案,为实时进行地面人工增雨、防雹作业,提供了一个反应灵敏、功能齐全的决策指挥平台.     

防雹决策指挥系统在防雹作业中的应用

大连市人工防雹决策指挥系统在大连的人影业务运行中取得了较好的应用效果。通过例举2012年6月7日的一次降雹天气过程,介绍了系统业务功能以及实时指挥防雹作业的技术流程,再现了系统对雹云初始回波、雹云类型的自动判别,以及作业预警、决策和作业方案量化输出等技术环节和实时科学作业指挥过程。通过系统运行和科学作业指挥,有效地抑制了雹云的发展,同时避免了盲目作业带来的炮弹的损失和浪费,起到了防雹和增雨的综合效果。目前该系统已实现业务化运行。     

广东人影综合业务系统的设计与实现

为规范实施广东省人工影响天气5段实时业务,设计建设了广东人影综合业务系统。该系统基于B/S架构,省、市、县、标准化作业点4级共用,由桌面端系统和手机端系统共同构成,功能互补,通过账户分配区分各级权限。系统包含数据存储管理子系统、信息综合处理分析与指挥子系统、指导产品发布子系统、外场作业信息传输与采集子系统。该系统基于广东基本气象业务标准数据接口和国家局下发的云模式和卫星反演云产品数据,开发人影业务需要的基本气象业务产品、作业需求分析产品、人影作业指导产品等,支持作业指挥人员进行多源资料融合分析与作业条件及效果的监测识别,实现作业指导产品和实时作业数据在指挥中心与作业实施现场之间的互连互通。     

长春市人工影响天气作业指挥系统简介

长春市人工影响天气作业指挥系统的方案设计和研制,主要根据长春市人工增雨防雹减灾作业和空中云水资源开发实际需求,结合吉林省现有气象业务系统,以新一代多普勒天气雷达为依托,建立了从数据资料采集、天气预警、作业条件判别、作业决策、作业指令发布、作业指挥、作业定位跟踪、作业效果评估,到作业信息统计、存储、上报等高度集成化、可视化、网络化的新一代业务技术平台,本系统对于地（市）级人工影响天气作业指挥系统建设具有一定的示范作用。     

市（地）级人工增雨决策指挥系统

介绍了驻马店市人工增雨作业指挥系统的结构、技术要点、功能和应用情况。系统将作业需求分析、作业潜势预报、作业条件判别、作业现场指挥与反馈、作业效果分析评估、作业信息共享等功能有机地融合,为市、县增雨作业提供了可视化、可操作性强、自动化程度高的业务技术平台和决策指挥平台。     

市、县级人工影响天气轨道业务流程的研究

为推动气象业务技术体制改革,适应市、县级人工影响天气轨道建设,发挥市级指挥决策水平较高的优势,以提高作业指令的传达速度,减轻县级人影作业指挥的工作量,提出市级指挥中心直接指挥炮点作业等项新的市、县级人影轨道业务流程。该流程利用雷达指挥作业,使用GPRS技术传输作业指令,提高了地面增雨、防雹作业的科学性,保证了下达指令的实效和准确性,分工明确,减少了指挥环节,同时也加强了市级人影工作的管理功能。     

安徽省人工影响天气信息管理与作业指挥系统设计与开发

为了提高人工影响天气信息管理和作业指挥能力,设计开发了针对省级人工影响天气信息管理与作业指挥的业务系统。系统应用数据库和网络技术,设计开发了人工影响大气信息数据库,并采用角色和极限双重管理模式,对人工影响天气信息数据库进行管理。系统针对安徽实际设计了合理的地面作业指挥流程,开发了地面作业指挥平台,提供了省级人工影响天气指导产品,并对作业流程中关键环节进行技术控制,为安徽全省人工影响天气地面作业安全提供了保障平台,在实际业务中发挥了重要的作用。     

贵州人工影响天气作业弹药精细化管理新模式

弹药的安全是人影安全管理工作的重中之重.传统粗放的管理方式已与不断发展的人影事业越来越不相适应.贵州省人影办立足于全省人影管理实际需求和业务发展需要,与成信瑞迪公司联合设计开发了“贵州省人工影响天气作业指挥与信息共享平台”,结合物联网有关技术,对人影专用弹药进行精细化、智能化的管理,探索建立管理新模式.     

甘肃省人工增雨防雹作业决策指挥系统

“甘肃省人工增雨防雹作业决策指挥系统”实现了作业装备的网络化管理,它以先进的监测系统为基础,依靠现代化的通信网络,应用3S集成技术,开发以甘肃省详细地理信息为背景,集成应用多种信息资料的人工影响天气地理分析平台,通过手机短信实现作业条件的自动报警和发布作业指令。     

淮河流域(河南段)连续性暴雨天气分型及环流背景

利用19812016年68月河南省淮河流域64个国家自动观测站逐日2020时日降水量资料、常规高空探测和地面观测资料等对淮河流域连续性暴雨时间分布特征、影响系统等进行分析和天气分型,结果表明:1)36年淮河流域共发生45次连续性暴雨,2000年的最多,19982008年是高发期,近10年较少,年出现次数无明显减少趋势,存在2~4年和4~6年两个周期;7月连续性暴雨次数最多,6月的最少,旬分布呈正态分布;最长连续时间5天,连续2天的最多。2)影响系统主要有切变线和高低空急流,高空急流在方向转换的过程中,降水有24h左右的减弱期,低空急流有明显的日变化特征,夜间加强,白天减弱。3)连续性暴雨按照500hPa影响系统,分为低槽型、副高边缘型、西北低涡型三类。4)以不同类型的3次典型连续性暴雨为例,从大尺度环流背景、高度距平场、水汽输送、高低空急流等方面探讨了连续性暴雨的维持成因,3次连续性暴雨的发生与异常的500hPa大气环流、高低空急流、切变线和持续偏强的水汽输送等有关。     

卫星地面站雷电直击效应防护设计探讨

卫星地面站雷电防护工程通常采用接闪杆作为天线主体的雷电直击效应防护措施,接闪杆的高度不仅影响其保护范围,而且影响其截闪概率。通过计算年预计雷击次数对截闪概率进行量化分析,结果表明,截闪概率近似与接闪杆高度平方成正比,采用过高的接闪杆将增大地面站遭受雷击电磁脉冲损坏的风险。为优化接闪杆设计,定义了保护体积的概念,并利用折线法与滚球法分别计算了三维立体空间内的保护范围。结果表明:接闪杆的保护范围与高度呈现非线性相关,当接闪杆超过一定高度(折线法超过30m,滚球法超过0.8倍滚球半径)后,对保护范围的影响十分有限;当接闪杆高度低于0.4倍滚球半径时,滚球法保护范围较大,反之则折线法保护范围较大。对接闪杆接闪瞬间周边的磁场强度分析结果表明,无屏蔽环境下地面站电子系统与接闪杆的常规距离远小于两者的理论安全距离,实际工程中难以通过增大接闪杆与卫星地面站的间距消除雷击电磁脉冲危害。为降低这一风险,卫星地面站直击雷防护应优先采用天线自带接闪杆的方式,条件不具备时也应尽量避免采用单支高大接闪杆,可选取适当的计算方法,采用多支较低接闪杆共同防护的方案。     

卫星云参数与飞机云物理探测对比研究和飞行方案设计

开展卫星反演云特性参数与飞机观测的对比研究,对于更好地发挥卫星遥感观测在天气、云物理和人工影响天气方面的探测优势具有重要意义。选取2012年9月21日一次层状云降水过程,对比分析FY-2与MODIS反演云参数及飞机观测结果,探索了飞机检验卫星云参数的飞行方案。结果表明:FY-2反演云参数演变趋势与飞机观测结果有较好的一致性;FY-2反演有效粒子半径(Effective Radius,Re)和光学厚度(τ)与MODIS反演的Re和τ间相关性较好,但此个例FY-2反演值普遍小于MODIS反演值;探测区域FY-2反演Re频率分布与飞机观测Re分布有一定差异,FY-2反演Re偏小,MODIS反演Re频率分布与飞机观测结果更为接近;飞机观测计算得到的τ和液水路径值(Liquid WaterPath,LWP)与卫星反演τ和LWP差异较大,FY-2反演值明显偏小。对于Re的检验,飞机最好在Re分布不大均匀的云顶作较长距离平飞观测;对于LWP和τ等垂直积分参量的检验,飞机最好选择在光学厚度较均匀的小区域内螺旋爬升至云顶之上,再自云顶向下至最低高度进行垂直观测。     

山岳型风景区最高最低气温预报方法研究

利用ECMWF预报场资料和地面观测资料开展支持向量机(SVM)、卡尔曼滤波(Kalman)两种统计方法对山岳型风景区气温集成预报方法的研究,并且结合自动气象观测站气温资料进行检验。结果表明:单一的SVM方法预报准确率较高且稳定,传统的Kalman方法预报效果不太理想,对长时效预报效果较差;加权集成后,3种集成方法预报稳定性较好、准确率比单一的SVM和Kalman预报方法均有所提高。从不同预报时效的检验结果看,各预报方法最高和最低气温预报准确率随着预报时效的增加均呈现降低的趋势。绝对误差分析表明,各预报方法最高气温的平均绝对误差均低于最低气温的平均绝对误差。     

豫北两次特大暴雨事件的物理量极端性和中尺度特征

2016年7月9日和19日,河南省北部出现两次罕见特大暴雨过程,给人民生活及各行业造成重大影响和财产损失。利用河南省自动气象站降水量、雷达回波及常规探空、地面观测资料以及欧洲中期天气预报中心1°×1°再分析资料(ERA-Interim),对这两次过程的降水特点、水汽和动力条件的极端性、地形与降水的关系及中尺度对流系统特征进行诊断分析。结果表明:(1)两次特大暴雨过程具有降水日雨量突破历史极值、强对流特征明显、强降水中心位于太行山东麓迎风坡等共性特征,但二者具有不同的影响系统,降水范围有明显差异;(2)两次特大暴雨过程均存在来自热带和副热带的西南和东南两支水汽输送,整层水汽条件较好,其中"7.09"过程的整层可降水量具有明显极端性,而"7.19"过程中,水汽条件接近同期暴雨过程的平均值,极端性不明显;(3)两次过程的动力条件有较大差异,"7.09"过程动力条件弱,强降水中心新乡站的700 hPa垂直速度远小于该站暴雨过程中该值的多年平均值,而"7.19"过程林州站700 hPa垂直速度约是1981年以来28次暴雨过程中该站平均值的3倍,具有明显的极端性;(4)两次过程均伴有地面中尺度辐合线生成、发展和维持,地面中尺度辐合线触发对流单体生成、合并,其增强、维持与大的小时雨强相对应,对流云团具有低质心、高效率降水等特征;(5)太行山地形对两次极端暴雨增幅均有正贡献。     

中国地区集合预报产品自适应递减平均偏差订正法的改进研究

基于中国地区T213集合预报产品2 m温度预报数据,采用卡尔曼滤波类型的自适应递减平均法进行偏差订正处理,原方案在剧烈降温天气订正效果表现不理想。通过对递减平均参数w的重新构建得到改进的订正方案w(i,p)(i为站点信息,p为天气过程信息),在此基础上进一步优化对历史信息的有效提取,得到改进的方案w(i,p)相似法和w(i,p)统计法,并进行效果检验。结果表明:改进为包含空间和天气过程信息的函数w(i,p)后方案的订正效果得到不同程度的提高,其中24 h剧烈降温预报各成员预报均方根误差平均减小了0. 15℃;而进一步改进的w(i,p)统计法在当前几种剧烈降温预报中订正效果最优,其集合平均偏差与w(i,p)方案相比减小2. 54℃。     

河南省三次重污染过程的对比分析

利用气象观测资料、EC-Interim再分析资料、L波段雷达的探空资料以及空气污染资料,对比分析了河南省2015年11月27日至12月25日的3次重污染过程。首先从范围、时间、强度、首要污染物等方面对比分析这3次过程的污染特征。其次对比分析这三次过程的气象条件。结果表明:污染期间平直的环流、弱的气压场、高湿、小风、逆温均有利于重污染的产生; I和Ⅱ污染最重日500 h Pa河南处在弱脊区,Ⅲ处在槽后的西北气流中;偏北风有利于污染物由北向南的传输,造成大面积重污染且污染达到最重;三次重污染过程的结束均是由于西路冷空气入侵造成;风速、湿度、24 h变温和24 h变压与PM_(2. 5)有一定的超前滞后关系,其中超前4 h风速、超前1 h湿度、超前10 h变温、超前19 h变压和PM_(2. 5)浓度的相关性最好。边界层内,三次过程均存在不同程度的逆温,I过程大部分时间同时存在接地逆温和悬浮逆温; Ⅱ和Ⅲ整个过程几乎均有接地逆温存在,而大部分时间不存在悬浮逆温;湿度场的垂直方向上,I过程存在明显的上干下湿特征,而Ⅱ和Ⅲ过程不存在。Ⅱ和Ⅲ都是中西部污染最先清除、其次是北部、南阳和东部地区;而I过程北部最先清除。     

1998—07—21多单体风暴过程分析

利用714CD多普勒天气雷达观测资料，天气图和省区域小图，对1998年7月21日发生在河南省许昌以北的大范围强对流天气过程进行分析，揭示了多单体风暴在多普勒天气雷达上的强度场和速度场特征。     

高寒草原不同量级降水对干旱解除的影响

基于2017年3月1日至10月31日逐日每10 min降水量和土壤体积含水率试验数据,分析不同降水量级不同处理对土壤体积含水率的影响,结果表明:(1)小雨仅能提高0～10 cm土壤墒情,且在遮挡率超过30%时,效果明显减弱,同时地表植被覆盖能在一定程度上提高降水利用率。(2)在土壤底墒较差条件下,中雨能改善对照区、遮挡率20%和30%处理下0～10 cm土壤体积含水率;在土壤底墒较好条件下,中雨能有效补充对照区、遮挡率20%、30%和40%处理下0～30 cm土壤水分。(3)大雨条件下,在对照区、遮挡率20%、30%、40%和60%处理下,0～20 cm土壤体积含水率均有明显增加,在20～30 cm土壤层对照区、遮挡率20%、30%、40%处理下增加亦比较明显,大雨能完全解除0～30 cm土壤干旱。(4)短时强降水对土壤水分的补偿十分有限。暴雨对提高0～20 cm土壤体积含水率非常明显,但对提高20～30 cm土壤水分含量不及大雨效果明显。(5)在对照区,0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层有效降水量阈值分别为2. 5、7. 0和10. 0 mm。(6)特旱、重旱、中旱和轻旱条件下,0～10 cm土层干旱解除所需的最小降水量分别为21. 5、11. 7、5. 0、1. 4 mm,10～20 cm土层所需的最小降水量分别为32. 9、18. 6、8. 6、2. 7 mm。     

大涡模式水平分辨率对边界层夹卷过程及示踪物垂直传输的影响

利用敦煌干旱区野外加密观测资料,结合大涡模式模拟研究模式水平分辨率对边界层对流、夹卷过程及示踪物垂直传输的影响。结果表明:模式水平分辨率越高,模拟的边界层对流泡个数越多,尺度越小,且对流强度越强;提高模式水平分辨率,夹卷层位温方差增大,水平速度方差减小,垂直速度方差增大,且上升冷气流对夹卷层热通量的贡献最大。模式水平分辨率越高,垂直速度、位温及示踪物绝对质量浓度概率密度函数分布变化范围相对越广,且模拟的细微变化特征越清晰。另外,提高模式水平分辨率,模拟的示踪物空间分布特征更加细致,示踪物传输高度也较高。综合考虑到分辨率越高在模拟过程中产生的噪音越大且计算时间越久等问题,认为采用200 m水平分辨率时,模式既能较好地模拟出边界层对流的平均结构,又能模拟出边界层湍流的较细微分布特征,是较为理想的选择。