基于GIS的中国地面气象台站网

本文利用地球信息系统的空间数据管理、分析和制图等功能，分别将我国的国界、省界、县界、县城位置和全国160个标准气象站、194个公开气象站、479个内部气象站及“9210”工程的2513个气象站的有关信息加载到地球信息系统中，并以不同的图层分别进行管理，建立了全国气象台站网信息库，为利用地球信息系统进行有关大气科学、环境科学及其它相关科学研究提供了基础信息，为气象更好地为国民经济各行各业服务提供了有效的手段。     

基于地形起伏度的四川省地面气象站点适宜性研究

为科学确定气象站点地形起伏特征,基于先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型（AdvancedSpaceborneThermalEmissionandReflectionRadiometerGlobalDigitalElevationModel,ASTER GDEM）30 m数据,利用均值变点分析法确定四川省地形起伏度模型的最佳分析窗口。提取地面气象观测站所处的地形起伏特征,探究气象站点布设的区域代表性空间格局。结果表明：（1）四川省地形起伏度的最佳窗口为39×39个像元矩形邻域,对应面积1.369 km2。建立的地形起伏度模型与山脉走向一致,能够捕捉到地表各种尺度的地形起伏状况,符合四川省地貌特征。（2）国家站和区域站所处地势以台地、丘陵和小起伏山地为主,地形起伏较小的国家站占比明显高于区域站,即国家站更具有区域代表性。（3）四川省气象观测站点布设的适宜地区主要集中在盆地、川西高原的北部和西部及攀西地区的东部和南部,占全省面积的69.74%。均值变点分析法确定的分析窗口面积可以兼顾各种地貌类型,提取的地形起伏度能较好地反映气象站点所处地形特征,可为气象站点布局和站网优化提供重要参考...     

基层气象台站地面测报人员业务素质状况评价

作为大力发展国家和地方气象事业的基础 ,地面气象测报工作一直受到各级气象部门的高度重视。由于地面气象测报工作的特殊性 ,测报人员实行轮流值班制 ,每一个班次的工作由一个人独立完成 ,观测员的职业道德和业务素质直接影响到观测记录的真实性和准确性。在当前社会主义市场经济条件下 ,有少数测报人员由于受不正确价值观的影响 ,其工作不够安心 ,责任心有所减弱 ,致使测报质量下降。因此 ,如何加强地面气象测报队伍建设 ,防止测报质量整体滑坡 ,这一问题应当引起各级气象台站的管理者和业务人员的重视。本文结合十堰市气象部门地面气象测…     

地面气象台站元数据质量控制分析

气象台站元数据包含了可能影响气候资料序列均一性的重要信息,是分析、检验、订正气候资料序列的科学参考依据,只有经过质量控制与处理的气象台站元数据才能真实的反应其对气候资料序列非均一性的影响程度。针对气象台站元数据可能存在的疑误信息,设计了一套适用于地面气象台站元数据的质量控制技术,采用格式检查、内部一致性检查、时间连续性检查等方法进行质量控制。利用该质量控制方法对全国31个省(区、市)的1428个国家站1951—2011年的台站历史沿革数据文件进行质量控制,结果表明:该质量控制方法能够有效地将疑误信息进行标识,可为气象台站元数据的应用提供可靠的质量保障。该质量控制方法已应用于气象资料业务系统(MDOS)中,并在全国省级气象资料部门业务运行。     

建站至2016年四川气象台站元数据变动特征分析

利用四川现有156个国家级气象台站历史沿革数据,统计分析了沿革内容05～11项(台站位置、观测仪器、观测要素、周围障碍物、观测时制、观测时间、守班情况)变动情况。结果表明:从建站到2016年,四川气象台站05～11项变动总次数为42588次,平均每站变动273次,其中观测要素和仪器占变动总数的88%。观测仪器变动主要发生在1953、1960、1980、2003、2013、2015年,各观测仪器变化趋势接近,风速风向仪器变动最为频繁。四川省共有132个台站发生过迁站,迁移总数264次,占站点总数的85%,建站初期迁移台站较多,迁移距离一般较近,而2010年后迁移次数呈上升趋势,距离相对较远。      

地面无低气压条件的地形对流降水天气

受松花江中游特殊地形的影响,在夏季和初秋季节里,常因地形热力环流和动力环流的作用,在无地面低气压的条件下生成雷雨降水。本文对这种降水天气进行了总结和分型,并根据大气动力学[1]和中尺度天气动力学[2]原理,选出判断这种降水天气的预报因子。     

大中地形对近地面层流场影响的数值模拟

本文对Mass,C.F.等的一层边界层原始方程诊断模式进行了适当修改,用于诊断大、中尺度地形对近地面风场的动力影响。结果表明:(1)它可用来诊断地形对地面气流的动力影响,具有计算量小和一定的模拟能力;(2)1月地面在高原东北侧陕甘宁地区形成反气旋环流中心和从高原北部35°N经高原东部边缘到高原东南角附近地面形成风向辐合线,可能主要受高原的动力影响所致。(3)由于祁连山对1月西风气流的影响,在它的附近形成中尺度气候系统。这些情况与资料分析结果比较一致。     

宁夏地面气象台站元数据变化特点及质量评估

利用宁夏25个气象站1951—2011年地面气象台站元数据LD数据文件质量控制信息,分析了台站元数据各项内容,特别是观测仪器、站址迁移变动次数的时间分布。结果表明:观测仪器变动次数占到变动总次数的89.6%,各站观测仪器每年平均变动次数是其他项变动次数的30~140倍;建国初期观测仪器匮乏、执行新版观测规范、观测仪器换型等是造成台站元数据变动次数增多的主要原因;1951—1960年站址迁移最多,但对气温观测要素均一性的影响较小,而2001—2011年因城镇化发展站址迁移对气温观测要素均一性的影响较大;经质量控制的台站元数据疑误数、疑误率、修改疑误数、修改率均降低,特别是修改疑误数、修改率降低十分明显,元数据质量已显著提高、质量可靠,可为气象业务科研提供高质量的元数据服务。     

复杂地形下地面观测资料同化Ⅰ. 模式地形与观测站地形高度差异对地面资料同化的影响研究

中国地形复杂, 模式地形与实际观测地形存在一定高度差异, 因此设计合理的复杂地形下地面观测资料的同化方案有利于使我国目前仅用作探测手段的地面观测资料 (常规地面观测站和地面自动站) 在中尺度数值模式中得到充分利用.作者在MM5_3DVAR同化系统中利用近地层相似理论将地面观测资料进行直接三维变分同化分析, 并对地面资料同化方案设计中是否需要考虑模式与实际观测站地形高度差异进行探讨研究.研究结果表明: 通过近地层相似理论将地面观测资料同化到数值模式能起到一定的作用, 并且地面观测资料 (温度、湿度、风场、地面气压) 中各物理量同化到数值模式都能影响24小时降水数值结果, 但各物理量起的作用大小不一样, 其中影响最大的是温度, 其次为湿度; 地面观测资料同化方案设计有必要考虑模式地形与实际观测站地形高度差异, 适当考虑这种高度差异能取得较好的结果.     

复杂地形下地面观测资料同化I. 模式地形与观测站地形高度差异对地面资料同化的影响研究

中国地形复杂，模式地形与实际观测地形存在一定高度差异，因此设计合理的复杂地形下地面观测资料的同化方案有利于使我国目前仅用作探测手段的地面观测资料（常规地面观测站和地面自动站）在中尺度数值模式中得到充分利用。作者在MM5_3DVAR同化系统中利用近地层相似理论将地面观测资料进行直接三维变分同化分析，并对地面资料同化方案设计中是否需要考虑模式与实际观测站地形高度差异进行探讨研究。研究结果表明：通过近地层相似理论将地面观测资料同化到数值模式能起到一定的作用，并且地面观测资料（温度、 湿度、 风场、 地面气压）中各物理量同化到数值模式都能影响24小时降水数值结果，但各物理量起的作用大小不一样，其中影响最大的是温度，其次为湿度；地面观测资料同化方案设计有必要考虑模式地形与实际观测站地形高度差异，适当考虑这种高度差异能取得较好的结果。     

四川省地面气象自动站观测数据质量分析与评估

利用经过质量控制的国家站和区域站逐小时气象观测资料,针对四川省资料一体化业务运行近5年的地面自动站数据质量进行分析与评估。结果表明：国家站数据质量整体呈优良水平,随着2020年4月四川省自动化观测的转变,可用率存在由高向低的显著突变,随后逐步上升。区域站数据质量低于国家站,但总体呈显著上升趋势。从季节变化看,导致可用率降低的主要原因为数据缺测,国家站可用率在汛期偏低而非汛期偏高,区域站则与之相反。从日变化看,区域站数据可用率在白天大于夜间,于17时达到峰值后直至凌晨均呈下降趋势。从空间分布看,四川盆地数据可用率最高,盆地西部与高原过渡区域数据可用率大多偏低。从区域站各要素质量看,风向风速可用率最高,降水可用率最低且各月波动较大,各要素缺测率相关性较好,主要是通讯故障或软件故障造成的整站资料缺测。总之,地面自动站质量存在显著的季节波动、日变化和空间分布特征,但整体上表现较为稳定且呈一定的上升趋势。     

利用遥感估算区域气温评价站点代表性——以藏东南林芝站点为例

遥感地表温度(Land Surface Temperature,LST)产品时序数据可用于分析基准气候站点的环境代表性,但LST空间变异性明显高于气温,容易低估站点代表性,因此提出首先建立面上气温的遥感估算模型,再用模型估算气温(和LST产品具有相同时空分辨率)评估站点代表性的方案。以藏东南林芝国家基准气候站点为例,首先提取气象站点2000-2011年8 d平均日最高气温(T-air)和MODIS地表温度产品(MOD11A2,8 d合成,1 km空间分辨率),分析LST与T-air之间的相关性以及其他因素对相关性的影响;而后利用Cubist回归树算法,建立了基于LST、日序、晴空日数的T-air估算模型(RMSE=1.4718℃,r~2=0.95);最终将模型用于林芝站周围附近区域计算T-air,并对林芝站点代表性加以评估,结果表明,新方案得到的结果更加可信,林芝站点代表范围为15 km×15 km,而基于LST计算得到的林芝站代表范围仅为3 km×3 km。     

四川公路地质灾害特征及气象危险性评价

利用四川省2007～2013年的公路地质灾害资料和30年气候整编的雨量资料对四川公路地质灾害的基本特征进行了分析,建立了四川公路地质灾害危险性评价的指标体系。主要结论:影响四川省公路安全的主要地质灾害有泥石流、崩塌、滑坡和洪水,近7年来,四川公路因降雨引发地质灾害的断道、封路等灾害次数呈逐年上升趋势。公路地质灾害发生数量与四川逐月降雨量有很好的对应关系,7月发生最多,8月次之,说明降雨量的季节变化决定了公路地质灾害的季节变化。灾害主要发生在09～10时和15时左右。选取年平均灾害次数,5～10月降雨量,日最大降雨量,5～10月暴雨日数,年降雨量这五个因子,采用主成分分析法,开展了公路地质灾害气象危险性评价。     

基于DEM的复杂地形气温空间插值研究

利用江西省87个国家气象观测站点1987—2016年月平均气温资料,结合数字高程模型(DEM),建立了一个基于江西省DEM的多元线性回归空间插值模型,并与传统的反距离权重法(IDW)、普通克里金插值法(OK)和协同克里金插值法(CK)进行空间插值精度和效果对比。研究表明:基于DEM的多元线性回归空间插值方法(MLR)的误差精度和插值效果均优于其他3种传统插值方法。江西省月(年)平均气温与纬度和海拔高度呈负相关,与经度呈正相关,与坡度、坡向无明显相关性;江西省月平均气温垂直递减率约为0.35—0.65℃/(100 m),年平均气温垂直递减率约为0.49℃/(100 m)。     

基于QFD的自动气象站运行质量测评

将质量功能展开(Quality Function Deployment,QFD)方法引入到自动气象站运行质量测评研究中,建立了观测员对自动气象站运行满意度测评质量功能展开模型,通过两个阶段的质量屋结构将观测员对自动气象站运行质量逐步展开为观测员所关注的具体细节,该模型不但可以帮助自动站设计人员、业务管理人员、技术保障人员及测报员直观了解自动气象站运行现状,而且为提高自动气象站运行质量指明了需要改进的技术和方法.     

高速公路气象监测站的宏观适用性

在大量调研和数据分析的基础上建立了客观的宏观适用性分析指标体系,并进行了交通气象监测设备在我国高速公路上的宏观适用性分析,得到以下结论:(1)我国高速公路交通气象监测设备在全国各省的分布极不均匀,除江苏,北京和海南的测站分布较为密集外,大部分省份高速公路的专业交通气象监测处于空白状态.(2)有特殊要素观测能力的站点和当地交通气象灾害种类基本匹配,但特殊观测要素的设置需要向精细化发展,不能一味布设全要素监测站.(3)目前国内的交通气象站布设指南没有充分考虑交通气象监测特点,缺乏可行的布设规范.(4)我国疆域辽阔,高速公路通车里程高,而交通气象监测设备的仪器成本、维护成本和人力成本太高,单纯依靠交通气象监测站不是解决交通气象服务的最佳途径.(5)虽然气象部门的监测数据能够保持一定的准确性,但雨强和能见度等的观测主要通过光感应或遥感,很容易受周围环境的影响,道面状态的观测很难避免周围车辆,环境的影响.(6)监测数据的应用主要在三个方面:实况监测,开发初级产品和科研项目.监测数据没有充分共享,缺少实际应用和深度挖掘,没有针对交通用户生成专业指导产品.还对交通气象监测设备的布设提出了切实可行的建议,如引入数据同化反演技术、加强预报预警技术研究和明确部门分工等.     

气象数据质量分析与评估

MDOS系统实现地面小时数据、分钟数据、日数据、日照、酸雨数据质量控制,观测数据经过本系统实现台站级、省级和国家级三级质量控制。文章分别从站点分布、下垫面环境、观测要素疑误及产生原因、数据可用率等多个方面进行了数据质量的统计、分析与评估,统计了2017年1—6月考核数据,数据可用率高达99.98%,数据质量总体呈优良水平,保证各个应用系统使用数据的及时性和正确性,为数值天气预报、资料同化与再分析、公共气象服务、特色气象服务产品提供更准确的高质量地面气象观测数据。     

特殊地形及地形梯度对西昌发射场暴雨的影响

研究了西昌发射场特殊地形及地形梯度对其暴雨天气的影响。对比分析表明：2004年6月23日暴雨过程属于低涡切变型暴雨,6月27日暴雨过程属于两高辐合型暴雨。利用MM5V3．7进行了多组地形敏感试验,结果表明：场区北侧山脉对场区降水量影响明显,西昌东侧山脉对西昌降水量影响明显。地形梯度分析表明,西昌地区所处的河谷地形和场区所处喇叭口小地形,有利于中小尺度气压扰动的发生、发展和暴雨的产生,当地形梯度减弱时,降水量相应减弱。     

湖南省气候变化代表站的选取

<正>气候变化问题已引起各国政府、科学家的广泛关注和高度重视[1-4]。众所周知,用于研究气候变化的资料不仅要有足够的序列长度,还应有足够的精确度。目前,我国开展气候变化研究的资料主要来源于地面气象观测台站的气象观测资料,因此,资料的均一性、代表性和比较性[5]