FY-4A AGRI辐射率资料偏差特征分析及订正试验

风云四号A星（Fengyun-4A,简称FY-4A）作为我国最新一代静止气象卫星,各方面技术指标都体现了“高、精、尖”特色,处于国际领先地位。其上搭载的多通道扫描成像辐射计（Advanced Geosynchronous Radiation Imager,简称AGRI）较上一代静止卫星风云二号的可见光红外自旋扫描辐射仪观测精度更高、扫描时间更短,充分体现AGRI观测资料将有效提高“一带一路”沿线国家和地区的天气预报和灾害预警水平。偏差订正是卫星资料处理的重要环节之一,因此本文通过在WRFDA v3.9.1（Weather Research and Forecasting model’s Data Assimilation v3.9.1）搭建AGRI同化接口,利用RTTOV v11. 3辐射传输模式和GFS全球预报系统（Global Forecast System）分析场研究了FY-4A AGRI红外通道8～14晴空辐射率资料的偏差特征并进行偏差订正对比试验,分析了卫星天顶角对AGRI资料偏差订正的影响,为将来实现AGRI红外通道辐射率资料在中尺度模式中的同化应用奠定基础。结果表明:（1）通道8～10及14为正偏差,通道11～13为负偏差。水汽通道9和10偏差及其标准差相对较小,偏差海陆差异不明显。通道11～14探测高度较低,陆地上观测受地表发射率影响大,质量控制时可剔除这些通道陆地上的观测。（2）各通道偏差随卫星天顶角变化的拟合直线斜率都小于0.035,对比试验结果表明偏差与卫星天顶角的关系不明显,预报因子中无需考虑卫星天顶角的作用。（3）通道8及11～14的偏差随着目标亮温的变化比水汽通道9～10明显,偏差有较强的目标亮温依赖特征。（4）根据分析的偏差特征对2018年5月13日18时（协调世界时,下同）至15日18时进行变分偏差订正试验,系统性偏差得到了有效的订正。     

中国城市机动车排放污染控制规划体系研究

建立城市机动车污染控制规划体系的目标在于揭示城市机动车排放特征以及由此形成的污染物的分布规律,并根据城市大气容量和环境质量的要求进行排放控制目标的选择和方案优化.该文吸收发达国家原有控制规划体系的主体思想,并对其进行了改造,使得新的规划控制体系能够更适合我国城市的特点.该体系结构的核心内容主要由机动车排放因子的确定、机动车污染物排放时空分布规律的确定、大气环境质量状况的模拟和分析、机动车排放优化模型的建立和综合控制实施影响评估四部分组成.通过建构上述四个核心模块的规划内容和方法,新的控制规划体系可以迅速、有效地为中国城市机动车污染控制管理和决策服务.     

激光探测机场斜视跑道视程的实验研究

本文主要分析了采用激光雷达、载人热气球和光度计等设备于合肥和屯溪两个机场进行斜视跑道视程的探测实验结果:光度计主要用于研究近地平天空亮度特性以及目标物和背景的反射特性.根据这些特性我们进一步改进了斜视能见度的理论计算公式.对于100至4000m的能见度变化,激光探测的机场斜视视程与从气球和飞机上人目测的斜视视程比较吻合,对500m以下的能见度,两者的偏差一般小于100m,对1000至4000m的能见度,偏差一般小于10％.     

彭曼法偏差产生原因的分析

对彭曼法计算时产生偏差的原因作了较全面的分析,并提供了减小偏差的措施.     

抓好目标管理 推进各项工作

本文通过对海南省气象局实施年度目标管理工作进行调查，分析研究目标管理工作的实施历史、现状、责效和对策问题，提出进一步做好目标管理工作的措施。     

双线偏振雷达差分反射率因子系统误差订正

差分反射率因子ZDR易受雷达系统自身的影响而产生明显偏差,这种偏差是不随空间积累而改变的.为了保证雷达资料及其产品的质量,根据中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室车载C波段双线偏振多普勒雷达(C-band Polarimetric Doppler Radar on Wheel,CPDRW)的外场试验,对观测的ZDR进行了分析,并以垂直扫描数据的订正结果为参考,重点讨论了以体扫模式最高仰角下的小雨和干雪这两种自然目标物为订正对象得到的订正结果.结果表明,高仰角体扫资料的这两种自然目标物都能较好地订正ZDR的系统误差.但相较于小雨,干雪的订正效果更加稳定,是进行ZDR系统误差订正的最优气象目标物,而利用高仰角体扫资料的干雪粒子进行ZDR系统误差订正也就成为垂直扫描订正法的最佳替代方法.     

激光雨滴谱仪尺度测量精度的设计与应用

强降水时降雨量测量偏差较大是激光雨滴谱仪在应用中的普遍问题需要被改善。以探测源头激光器为着眼点,深入研究其特性,针对雨滴谱仪应用原理,采取了光栅设计、优化处理算法和尺度标定措施,以加强降雨粒子尺度测量精度,实现了在强降水过程中较小的测量偏差。经过国内多地强降雨的实际观测检验,结果表明:该雨滴谱仪尺度测量精度的设计,实现了强降水过程中降雨量测量精度平均绝对偏差6%左右,最大偏差不超过10%的目标;设备经受住了台风过程中的强降雨考验,取得了较好的观测和应用效果。     

地面的部分镜反射特性对雷达定量测雨结果的影响

在考虑到地球曲率、大气无线电折射率垂直梯度、地表反射系数和地面粗糙度等因素对无线电波传播影响的条件下,推演了计算雷达波束内能量分布和气象目标物回波功率的表达式.根据这些公式的计算结果表明,雨区回波功率与不考虑这些因素情况下的值相比较,可有-3至+6分贝的偏差,具体值取决于雷达离地高度、天线仰角、雷达波长、波束宽度、地表反射系数和粗糙度等.     

基于名单控制方法的探空测风数据质量分析

提出一种基于观测数据获取率、获取准时率、质量控制正确率和模式一致率的综合名单控制方法,使用2019年全国120个探空站测风数据对该方法进行验证,并对观测数据质量进行分析.结果 显示:名单控制可以有效检查出观测数据存在问题的站点,名单站点观测数据相对于模式数据存在明显的系统性偏差,偏差和均方根误差相对于全国平均值都显著偏...     

酸雨观测中pH测量负偏差的统计分析

该文对1992—2011年的酸雨观测资料中存在的pH测量负偏差进行统计分析。结果显示:除西北地区、青藏高原外的大部分酸雨观测站不同程度地出现pH值测量负偏差,总体上南方地区台站的pH测量负偏差问题较北方地区突出;随着测量仪器的更新换型、观测业务规范化管理水平的提升以及一些针对性技术措施的实施,存在pH测量负偏差问题的观测台站比例从20世纪90年代的40%以上下降为25%,观测资料中受pH测量负偏差影响的数据比例由10%下降到2%。pH负偏差的量值与降水pH值之间存在一定依存关系:降水pH值越低,负偏差问题越严重,pH负偏差的主要量值分布区间为-0.6~0,约占负偏差数据的80%。     

基于CRA技术的华南前汛期强降水EC模式预报误差分析

利用CRA空间检验技术对ECMWF模式36 h时效预报的2016-2018年华南前汛期(4-6月)69个降水目标进行了检验及误差统计分析,并将预报落区偏差相似个例的环流形势及天气尺度影响系统进行了分析.(1)87％的强降水目标存在明显落区预报偏差,最大偏差为2.75 °.偏差以经向偏差为主,其中偏北的目标多于偏南的目标...     

资料同化中雷达VAD风质量控制研究

新一代天气雷达VAD(Velocity Azimuth Display)风作为多层次水平风矢量的垂直廓线,具有时间频次高、易与业务数值预报模式分辨率相匹配、影响质量因素复杂等特点。在数值预报中有效同化该资料,可改善低空风场资料不足等状况。本文根据变分同化中对资料质量的特殊要求,集成现有VAD质量控制方案后,设计了逐步拟合质量控制方案。再根据VAD资料不同误差来源,综合集成了现有的VAD质量控制方案,形成逐级综合质量控制方案。通过分析逐级质量控制方案得到VAD资料在同化中的适应性,发现该资料相对背景场存在偏差。进一步分析表明,出现这种偏差的原因在于选择用以反演VAD径向原始数据中存在许多不符合VAD廓线的数据。据此设计了逐步拟合质量控制方案,该方法可逐步筛选出用以反演VAD的径向速度数据,提取出数据中的简谐波特征。通过北京站雷达获取的VAD廓线与分钟级探空实测对比,发现通过逐步拟合质量控制得到的风速更接近实况。相对背景场偏差分析也表明,通过逐步拟合质量控制,观测相对于背景场的偏差得到有效修正。一个月的连续试验结果显示,质量控制后获取的VAD资料可基本满足同化中对资料的无偏要求。     

基于目标对象检验法的四川省两种数值模式暴雨预报对比分析

根据2021年四川省31次暴雨过程预报偏差检验,选取ECMWF预报雨带明显偏西、CMA-MESO预报较好的3次个例,基于目标对象检验法对强降水落区(≥25 mm)从位置偏差、面积偏差、雨带走向和降水强度4个方面对两模式的预报偏差特征和主要原因进行对比分析。结果表明：ECMWF模式降水落区预报较实况偏西偏北,且偏西偏差距离(59.06～123.67 km)显著大于偏北偏差距离(8.23～53.59 km),而CMA-MESO模式雨带走向和位置预报与实况更为接近。两模式降水面积预报均大于实况,ECMWF模式较实况偏大7.0%～34.3%,CMA-MESO模式偏大25.2%～45.9%。两模式降水量平均值预报与实况偏差幅度为-3.5%～20.0%,但降水量极值预报较实况偏差较大,偏差幅度为50.1%～196.9%。检验分析表明,出现在副热带高压边缘,受高原涡或西南涡影响的四川暴雨过程,在ECMWF模式预报强降水落区(≥25 mm)偏西的情况下,CMA-MESO模式可以提供订正参考。     

大气污染物与温室气体减排协同效应评估方法及应用

基于二维四象限图构建了一个量化大气污染控制和温室气体减排协同效应的评估指标,建立了量化评估协同效应方法;针对《大气污染防治行动计划》评估中能源结构调整和产业结构调整措施进行了协同效应量化实施效果评估.结果显示:所有实施的减排污染物的措施均有正的CO2减排协同效应,应该积极鼓励和推荐.实现CO2和SO2减排最大协同效应的...     

气候变化适应行动实施框架

气候变化适应对脆弱地区和贫困群体更为重要。尽管我国急需采取适应行动,但由于缺乏可操作性的模式和评估方法,目前实际的适应行动还略显滞后。本文建立了一个适应行动实施框架,主要包含六个核心步骤,从气候风险、适应目标、适应措施、技术优化、实施示范到监测评估,基本涵盖了适应行动的关键内容。框架的构建具有一定的通用性和借鉴性,可以帮助适应实施者开发综合和战略性的适应措施。适应行动框架是一个开放和可更新的体系,可根据实践过程中新的认识,对适应行动做一定的再设计和调整,实施过程中还可提炼适应的基本信息和确定适应的优化技术。     

L波段探空观测偏差分析及订正算法研究

为了探讨探空观测的水汽可降水量资料的可靠性,本文以GNSS/MET遥感的大气可降水量为参照标准,对广东汕头站2013年以及西藏那曲站2016年6月至2017年5月的两种可降水量观测结果进行对比分析和偏差订正。经过研究分析表明:两个站探空可降水量相比地基GNSS可降水量偏干,偏差分别为7. 4%和9. 8%。探空可降水量的偏差显示具有季节变化和日变化的特征,其中夏季偏差较明显,00时比12时明显。太阳辐射加热引起的地面气温的日变化和季节变化是造成偏差的重要原因。本文根据太阳辐射偏差订正经验公式,对两个站的探空可降水量进行偏差订正,订正后偏差明显减少。     

海南省自动站气温观测资料评估及气候订正研究

通过海南省16个气象台站2004～2005年自动站与人工并行观测气温资料的对比分析,根据相关标准对海南省自动站气温资料进行了评估.分析表明:海南省自动站与人工观测气温的偏差有日变化和季节差异.产生偏差原因有观测仪器的系统性偏差、观测仪器对气温变化响应的灵敏度、观测时间的差异、太阳辐射对观测仪器的影响等.建立了海口自动站与人工观测气温值之间的经验换算关系,为气候资料的前后连续性使用提供了订正的思路和方法.     

中国城市机动车排放污染控制现状体系研究

建立城市机动车污染控制规划体系的目标在于揭示城市机动车排放特征以及由此形成的污染物的分布规律，并根据城市大气容量和环境质量的要求进行排放控制目标的选择和为案优化。该文吸收发达国家原有控制规划体系的主体思想，并对其进行了改造，使得新的规划控制体系能够更适合我国城市的特点。该体系结构的核心主要由机动车排放因子的确定、机动车污染物排放控制实施影响评估四部分组成。通过建构上述四个核心模块的排放优化模型的建立和综合控制实施影响评估四部分组成。通过建构上述四个核心模块的规划内容和方法，新的控制规划体系可以迅速、有效地为中国城市机动车污染控制管理和决策服务。     

基于探空观测的多源掩星折射率质量控制及对比

根据我国不同气候区特点对2017年9月1日—2018年8月31日的COSMIC,Metop-A和FY-3C掩星折射率进行质量控制,结果表明:3种掩星折射率的双权重平均值和标准差较接近,整体均随高度呈递减变化;4个气候区的双权重平均值和标准差有差异,亚热带季风气候区相比其他3个气候区偏大。COSMIC相对探空观测在5 km以下为负偏差,亚热带季风气候区偏差较大,FY-3C亚热带季风气候区2 km以下为正偏差,2~6 km为负偏差,6 km以上为正偏差,整体在2 N以内。利用不同气候区的质量控制标准筛选出错误数据和可疑数据,经统计确定掩星与探空折射率的相关系数阈值为0.44。1 km以下掩星自适应质量控制中错误数据占比为5%~10%,1 km以上在5%以内,3种掩星较为接近。引入探空观测参考后,Metop-A掩星在高原山地气候区的错误数据较多,其他约为6%。质量控制前,掩星折射率与探空的相关系数相对较小,质量控制后,相关系数得到提高,多在0.9以上,效果较好,掩星数据质量得到了改善。     

多维非高斯系统最小熵控制

针对多维非高斯系统提出了最小熵控制方法,控制的目标是使系统的非高斯输出概率密度函数跟踪一个已知的联合概率密度函数.首先,根据系统模型和辅助映射,构建了系统状态、跟踪误差与扰动输入之间的泛函算子模型,然后基于梯度算法设计了递归的次优控制律,最后通过仿真验证了最小熵控制算法的有效性.