自动气象站湿球温度快速计算方法

湿球温度是采暖通风、电厂冷却塔等工程设计中的重要气象参数。随着自动气象站在台站的广泛使用,湿球温度的直接观测资料逐渐停止,这给工程设计中湿球温度的气象参数分析和气象资料的应用造成了困难。对于自动气象站湿球温度的计算,现提出基于地面气象观测的湿度参量公式和牛顿迭代法基本思想,采用简化一般的迭代公式,并利用湿球温度的经验公式计算初始值,采用EXECL电子表格完成湿球温度的迭代计算。结果表明,该方法计算湿球温度,精度较高,计算量较小,计算过程简单可控,可广泛应用于自动气象站的湿球温度计算。     

湿球温度计算方法及序列连续性研究

湿球温度是许多大型工程设计的重要参数,是影响工程安全、投资成本和运营效益的关键因子。停止观测后,寻求合理的湿球温度计算方法及对其的连续性研究迫在眉睫。文章选取牛顿迭代法和最优逼近法,基于江苏省70台站1991—2001、2004年(及13站长年代——近40年)的观测数据检验两种方法的估算偏差及探讨资料的连续性应用。最优逼近法的计算精度高,离散度低,与湿球温度的观测记录吻合好(90.8%~100%),显著优于牛顿迭代法(12.7%~20.1%),且呈现出09—20时符合率较高,日出前后符合率较低的变化特征。近40年的长年代对比分析表明,最优逼近法的计算结果稳定性好,在一定程度上可替代湿球温度的观测值,估算效果在温度高时较好,温度低时相对较弱;并且基于最优逼近法,利用百叶箱柱状干湿表数据估算的时间序列,相对长年代数据的不均一性,对湿球温度数据的连续性研究更为可靠。     

两种方法在不同海拔地区计算湿球温度的对比

选取1990~1999年贵州省3个国家基准站（威宁、贵阳、三穗）气象观测数据,评估了逼近法在贵州不同海拔地区计算湿球温度的效果,对比了BP（Back Propagation）神经网络模型和逼近法在计算湿球温度方面的优劣。结果表明：（1）3站逼近法计算值与观测值之间平均绝对误差分别为0.059℃、0.046℃、0.042℃,误差<0.1℃的数据比例为83.91%、91.52%、92.76%;当气温低于0℃时,误差>0.2℃的频率呈增长趋势,其原因可能是逼近法中对结冰的判别和实际情况存在差异导致高海拔地区的计算效果差于低海拔地区。（2）3站BP神经网络模型计算精度比逼近法分别提高60.71%、57.45%、57.78%,误差<0.1℃的数据比例提高到97.38%、97.18%、97.44%,有效地解决了高海拔地区气温低于0℃频率较高而导致逼近法计算误差偏大的问题,在低海拔地区的计算结果也优于逼近法。（3）BP神经网络模型计算湿球温度需要对各测站进行单独拟合,在低海拔地区针对大量站点且计算精度要求不高时可用逼近法,反之则用BP神经网络建立单站模型。     

基于动态可变分段误差函数的常数模盲均衡算法

为了克服常数模算法(CMA)收敛速度慢,稳态误差大的缺点,在分析基于可变分段误差函数的常数模盲均衡算法的基础上,提出了基于动态可变分段误差函数的常数模盲均衡算法.该算法利用均方误差(MSE)来动态调节误差函数的分段点位置,误差函数特性在均衡过程中随着MSE不断变化,使得算法误差模型与发射信号的模型不断匹配,从而具有增加收敛速度和减小稳态误差的特点.分别用混合相位水声信道和最小相位水声信道对提出的新算法进行仿真实验,结果表明:对于混合相位水声信道,新算法的收敛速度明显快于CMA,且具有更小的稳态均方误差;对于最小相位水声信道,新算法的稳态均方误差明显小于CMA,而收敛速度相当.     

湿球温度循环迭代算法及其应用

许多大型能源项目的前期可行性论证工作都必须计算干湿球温度的设计参数,但从2001年开始,按照中国气象局的要求,安徽省各台站陆续将干湿球温度表更换为湿敏电容传感器,至2007年,所有台站的自动观测设备安装完毕.新的自动观测仪器对湿球温度不再进行观测.为了解决缺少资料的问题,设计了一种计算湿球温度的循环迭代算法,并把结果数据与查表计算的结果相比较,误差小于0.1℃的占92.52%,小于0.2℃的占99.49%,结果可靠,与传统查表方法相比,具有方便快捷的特点,适合作为补充历史湿球温度序列的方法,满足了气候应用服务的需要,可以在电站设计标准计算上得到广泛的应用,也可以作为地面历史资料审核程序的有益补充.     

两种湿球温度估计方法比较及误差分析

由于我国地面气象观测系统的自动化,停止了湿球温度要素观测.为解决无湿球温度资料给工程设计带来的问题,分别设计了逼近法和多元回归法估计湿球温度.逼近法利用湿球温度与气压、温度、相对湿度的关系,并通过数值求解方法实现;多元回归法以气压、温度、相对湿度、水汽压等要素为因子,建立估计湿球温度回归方程.基于全国134个基准气象站...     

江苏火电厂循环水冷却塔设计湿球温度稳定性研究

基于现行工业循环水冷却塔设计标准中设计湿球温度计算存在的问题开展针对性研究,根据江苏省13座气象站1961—2013年炎热季逐日气象观测要素,利用傅里叶线谱和小波变换两种周期分析方法,揭示出设计湿球温度具有2 a、6 a、9 a及13 a的年周期性特征;进而通过分析各站不同起算年以及不同样本长度的资料对设计湿球温度计算的影响,探讨了设计湿球温度对资料年限长度的敏感性特征。在此基础上,综合考虑湿球温度的周期性变化与火电厂各代表容量发电机组运行费用,对江苏省境内火电厂不同代表容量机组设计湿球温度计算分别给出了最佳资料年限推荐值。     

大畈核电站拟址空气湿球温度推算

确定最终热阱系统的容量时,必须规定设计基准气象参数,首先确认了内陆核电站最终热阱关键气象参数之一为空气湿球温度.选取湖北大畈核电站拟选站址所在地通山县气象站的三种湿球温度数据序列--近10年最热月日最高值、历年最热月日最高值、历年最高值,分别用对数、Gumbel及多项式等3种曲线进行概率拟合,并分别计算了不同重现期的参数值.结果表明:日资料拟合的极值略高于历年最高值的拟合结果,历年最高值的拟合值更接近于实际情况;多项式拟合尽管拟合效果好,但有一个不可突破的最大值,显然具有局限性;选取近10年最热月日最高值进行拟合,可以弥补缺乏长期观测的不足;Gumbel曲线拟合概率误差比对数曲线的小.最终推荐采用Gumbel曲线对历年最高值进行拟合,湖北大畈核电站50年、100年、500年、1000年重现期湿球温度的极值分别为:30.3℃、30.5℃、31.1℃和31.3℃.     

湿球温度冷度日反映制冷能耗的适用性评估

基于湿球温度提出一种新的表征制冷能耗的冷度日,利用TRNSYS软件模拟得到1961—2012年逐月制冷能耗,分析了基于湿球温度的冷度日反映我国不同建筑气候区制冷能耗的适用性。结果表明,除上海外,基于干球温度的冷度日并不能很好地反映制冷能耗,仅能解释逐月制冷能耗的17%~60%;基于湿球温度的冷度日能够很好地反映各建筑气候区的制冷能耗,可以解释逐月制冷能耗的67%~98%。此外,各建筑气候区随着设定的基础湿球温度不同,计算得到的冷度日对制冷能耗的解释量不同。基础湿球温度为16.85℃的冷度日对哈尔滨和天津制冷能耗解释量最大,而不同基础湿球温度的冷度日对上海和广州制冷能耗解释量均无明显差异。以上研究结果证实,基于湿球温度的冷度日能较好地反映各建筑气候区制冷能耗,但各气候区用湿球冷度日反映制冷能耗时应设定不同的基础湿球温度。     

计算凸域弦长分布函数的方法

利用广义支持函数和限弦函数讨论了弦长分布函数的计算问题,得到正三角形的弦长分布函数的显式表达式,所提供的方法具有普适性.     

冰冻圈服务功能及其价值评估初探

冰冻圈通过气候调节作用为人类营造了适宜的地球人居环境,提供了大量的淡水资源、高山水电和天然气水合物等清洁能源、多样的冰冻圈旅游产品、独特的冰冻圈文化形态,以及特有生物种群栖息地等资源,因此,冰冻圈具有独特的经济社会服务功能。在气候变暖驱动和人类活动干预下,冰冻圈服务功能具有增强与衰弱等过程,也存在功能丧失的阈限,因而其服务价值是动态的,是可评估和计算的。通过明晰冰冻圈系统功能,辨识全球不同时空尺度冰冻圈服务功能,初步建立了冰冻圈系统服务功能价值评估体系,可以提高决策者和民众对冰冻圈及其服务功能的认知程度和保护意识。同时,对于全球不同冰冻圈及其重点影响区各级政府实施冰冻圈服务功能的可持续利用和环境保护宏观决策,以避免追求短期经济行为而带来的负面影响,具有深远的历史意义和重要的现实意义。     

用地理因子模拟年度极端最低气温模式的探讨

利用福建省66个台站所处的纬度、海拔高度、离海距和观测站与周围的相对高度差等地理因子建立推算年度极端最低气温平均值的模式。     

Air Temperature Estimation with MODIS Data over the Northern Tibetan Plateau

Time series of MODIS land surface temperature(T_s) and normalized difference vegetation index(NDVI) products,combined with digital elevation model(DEM) and meteorological data from 2001 to 2012,were used to map the spatial distribution of monthly mean air temperature over the Northern Tibetan Plateau(NTP). A time series analysis and a regression analysis of monthly mean land surface temperature(T_s) and air temperature(T_a) were conducted using ordinary linear regression(OLR) and geographical weighted regression(GWR). The analyses showed that GWR,which considers MODIS T_s,NDVI and elevation as independent variables,yielded much better results [R_(Adj)~2 0.79; root-mean-square error(RMSE) =0.51℃–1.12℃] associated with estimating T_a compared to those from OLR(R_(Adj)~2= 0.40-0.78; RMSE = 1.60℃–4.38℃).In addition,some characteristics of the spatial distribution of monthly T_a and the difference between the surface and air temperature(T_d) are as follows. According to the analysis of the 0℃ and 10℃ isothermals,T_a values over the NTP at elevations of 4000–5000 m were greater than 10℃ in the summer(from May to October),and T_a values at an elevation of3200 m dropped below 0℃ in the winter(from November to April). T_a exhibited an increasing trend from northwest to southeast. Except in the southeastern area of the NTP,T d values in other areas were all larger than 0℃ in the winter.     

我国中东部平原地区临界气温条件下降水相态判别分析

基于2001—2013年地面观测和探空资料,对地面气温位于0～2℃(以下称临界气温)我国降雪的时空分布及其与降雨的垂直热力特征进行了研究,引入了决策树判别方法对上述条件下雪和雨进行了判别分析,结果表明:临界气温下降雪出现频率总体高于降雨、雨夹雪出现频率,且在我国华北南部至江南北部的中东部地区分布较多,年均可达7.69～15.38站次;临界气温下,降水相态为雨或雪对应的平均温度廓线最大差异位于650 hPa附近,且地面气温较低时,平均温度差异更明显,平均湿度廓线差异则主要位于低层,且在地面气温较高时,平均湿度差异更明显;临界气温下,降水相态为雨时,地面上空存在暖层样本占比,较降水相态为雪时更高,且降雨时暖层主要位于中层,降雪时暖层则主要位于低层,降雨时其暖层强度显著大于降雪时暖层强度;在临界气温下雨雪判别分析中,地面气温能显著提升判别准确率,湿球温度能在一定程度上提升判别准确率,基于云顶温度、中层融化参数、低层湿球温度构建的决策树判别模型,判别准确率达到91.86%,能较好地解决临界气温下雨和雪的判别问题。     

Utility of Radiometric–aerodynamic Temperature Relations for Heat Flux Estimation

In many land-surface models using bulk transfer (one-source) approaches, the application of radiometric surface temperature observations in energy flux computations has given mixed results. This is due in part to the non-unique relationship between the so-called aerodynamic temperature, which relates to the efficiency of heat exchange between the land surface and overlying atmosphere, and a surface temperature measurement from a thermal-infrared radiometer, which largely corresponds to a weighted soil and canopy temperature as a function of radiometer viewing angle. A number of studies over the past several years using multi-source canopy models and/or experimental data have developed simplified methods to accommodate radiometric–aerodynamic temperature differences in one-source approaches. A recent investigation related the variability in the radiometric–aerodynamic relation to solar radiation using experimental data from a variety of landscapes, while another used a multi-source canopy model combined with measurements over a wide range in vegetation density to derive a relationship based on leaf area index. In this study, simulations by a detailed multi-source soil–plant–environment model, Cupid, which considers both radiative and turbulent exchanges across the soil–canopy–air interface, are used to explore the radiometric–aerodynamic temperature relations for a semi-arid shrubland ecosystem under a range of leaf area/canopy cover, soil moisture and meteorological conditions. The simulated radiometric-aerodynamic temperatures indicate that, while solar radiation and leaf area both strongly affect the magnitude of this temperature difference, the relationships are non-unique, having significant variability depending on local conditions. These simulations also show that soil–canopy temperature differences are highly correlated with variations in the radiometric–aerodynamic temperature differences, with the slope being primarily a function of leaf area. This result suggests that two-source schemes with reliable estimates of component soil and canopy temperatures and associated resistances may be better able to accommodate variability in the radiometric–aerodynamic relation for a wider range in vegetated canopy cover conditions than is possible with one-source schemes. However, comparisons of sensible heat flux estimates with Cupid using a simplified two-source model and a one-source model accommodating variability in the radiometric-aerodynamic relation based on vegetation density gave similar scatter. On the other hand, with experimental data from the shrubland site, the two-source model generally outperformed the one-source scheme. Clearly, vegetation density/leaf area has a major effect on the radiometric–aerodynamic temperature relation and must be considered in either one-source or two-source formulations. Hence these adjusted one-source models require similar inputs as in two-source approaches, but provide as output only bulk heat fluxes; this is not as useful for monitoring vegetation conditions.     

雨区衰减对双线偏振雷达测雨的影响研究

以滴谱理论为基础，给出了双线偏振雷达各测雨式的雨区衰减订正公式和方法，并利用模拟的滴谱分布资料，分析了各波段双线偏振雷达各测雨式受雨区衰减的影响情况以及做衰减订正后的改进情况，提出了双线偏振雷达各测雨式在估测降雨中使用的建议。