基于定量监测的沙尘暴定量预报方法

近年来,内蒙古自治区建立了6个沙尘暴监测站,对沙尘天气进行了连续、定量观测,在预报业务工作中可以得到器测能见度、PM10、TSP等定量数据,为沙尘暴的定量分析和预报提供了基础条件.选取了2004-2007年间内蒙古地区10次较强沙尘暴天气过程,利用内蒙古自治区的6个沙尘暴监测站器测资料,结合常规观测资料进行了分析.分析表明:器测数据具有连续、稳定、定量的优势;但器测数据与现行沙尘天气业务标准存在很大差异,需要新的分级标准.在现有数据条件下,初步确定了器测能见度、PM10的沙尘天气分级标准;讨论了沙尘暴形成的定量条件和机制,以沙尘综合指数、摩擦速度等为预报因子建立了器测能见度、PM10的沙尘暴定量预报方程.该预报方法在2008年的业务试用中预报效果较好.     

内蒙古东部春季三类沙尘天气气溶胶散射系数及其与PM10、能见度相关性分析

利用内蒙古东胜、锡林浩特两站2004~2006年春季（3~5月）积分浊度计的观测资料,结合同期PM10质量浓度、大气能见度等资料,分析了背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴等不同强度沙尘天气气溶胶散射系数的分布特征,讨论了不同强度沙尘天气过程中散射系数、PM10、能见度的日变化规律,以及不同强度沙尘天气过程中散射系数与PM10质量浓度、散射系数与能见度的相关关系。结果表明:散射系数能够很好地反映沙尘天气强度;随沙尘天气强度增强,散射系数日变化从双峰型向单峰型转变;沙尘天气强度较弱时,PM10与散射系数的日变化不相似,强沙尘暴过程中PM10与散射系数的日变化有一定的相似性;能见度与散射系数日变化趋势相反;散射系数与PM10质量浓度呈正相关性,沙尘天气越强,相关性越好,背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴相关系数分别为0.201、0.809、0.898和0.953;散射系数与能见度有指数相关关系,随沙尘天气强度增强二者相关性逐渐增强,背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴相关系数分别为-0.773、-0.870、-0.918和-0.940。     

丹东地区大气能见度变化及其主要影响因子分析

利用2007年6月至2009年11月丹东市区器测能见度资料和人工观测能见度资料,分析目测能见度与器测能见度的关系,探讨不同季节中,PM_10。和PM_2．5、PM_1.0。颗粒物浓度对大气能见度的影响,研究降水强度与PM的湿清除效率关系。结果表明：在低能见度情况下,目测能见度与器测能见度的比值相对较小;能见度较差时,PM_1.0粒子比重增大,PM_1.0／PM_1.0和PM2．s／PM_1.0比值与月平均风速为负相关;天气现象日数较多的月份,其对应的月平均能见度较小;PM日平均质量浓度的改变量以及降雨量对PM的湿清除效率与降水强度相关,器测目测能见度平均值随着降水强度的增加而降低。     

广州站能见度数据质量评估及其参数化研究

利用广州地面观测站（简称广州站）的两种能见度仪和人工观测的能见度资料,分析两种观测方法之间的一致性和差异性,并对广州站能见度建立参数化模型。研究结果表明,不同的能见度范围和观测时次,两者均有较好的一致性;当能见度为3 km以下及10 km以上时,两者一致率较高;在5次正点观测的器测和目测值一致率均高达90%以上。10~30 km范围内的平均相对误差较低,其余范围均高于20%。在11、14和17时的相对误差低于10%,08和20时的相对误差较高。能见度在1~10 km范围内,随着能见度的增大,器测与目测平均相对误差增大,仪器粗差率增大。另外,基于大气相对湿度、颗粒物数浓度建立广州站能见度参数化模型,能较准确模拟出能见度变化的趋势。实际检验表明,模拟值与实况误差基本小于3 km。因此,该模型可以预报广州站的能见度,为准确判断广州市能见度变化提供一定的参考依据。      

PM10在沙尘天气观测分级中的应用

文章利用内蒙古自治区额济纳旗、乌中旗（海流图）、东胜、锡林浩特、朱日和、通辽6站2004-2006年3—5月及2007年3、4月地面气象常规沙尘观测记录,以及与其相对应的PM10自动监测仪逐日5min资料和器测能见度观测的额济纳旗、朱日和、乌中旗、锡林浩特4站对应浮尘、扬沙、沙尘暴日逐日5min一次的能见度数据（世界时）,分析了PM10与水平能见度之间的关系;统计分析了沙尘天气发生时PM10的浓度分布特征;得出了利用PM10进行扬沙、沙尘暴天气观测分级的界限。     

辽宁中部城市群大气能见度器测目测差异比较

利用2009年5月至2009年11月鞍山、沈阳、本溪、抚顺4个市区的器测能见度和人工观测能见度资料,分别按照不同气象要素和天气现象等情形下,对两种观测数据资料的差异进行了详细的统计分析.结果表明:与无视程障碍天气情形相比,出现具有视程障碍天气情形时,器测、目测能见度差异较小;总云量越多,两种观测值差异越小;PM10质量...     

饶平站能见度仪器测量与人工观测对比分析

利用饶平站2011年1-12月定时人工观测能见度资料,对比Belfort M6000能见度仪测得的能见度数据,分析表明:M6000能见度仪器测值与人工观测值在0～20 km两者相关性高,随着能见度的增大两者差距也越大;能见度仪器测量相比人工观测具有高精度、数据客观、不受人为因素影响等特点;人工观测能见度观测范围广,观测所得为周围大气平均状况,在大气不均匀下误差较小;出现视程障碍天气现象时M6000能见度仪测量值在空气中含有高水汽、液态水的情况下比人工观测能见度值明显偏小.     

器测与目测能见度差异分析

目前大部分气象台站依靠目测来估计能见度值,存在一定的人为误差。利用2004年4月22日至5月29日塔克拉玛干沙漠腹地气象自动站水平能见度观测资料,通过对器测和目测值的数据对比分析得出:①水平器测值约是目测的2倍,变化趋势基本一致;②目、器测值的差异导致沙尘暴发生的等级概率产生偏移;③随着沙尘暴等级减弱,目测值与器测值的平均误差值不断减小,平均绝对误差值和均方误差量级接近甚至达到沙尘暴等级划分标准的量级。     

天津大气能见度与相对湿度、PM10及PM2.5的关系

为研究大气气溶胶及空气中水汽与大气能见度下降的关系,利用2009年天津大气边界层观测站大气能见度资料和同期观测的相对湿度、PM₁₀及PM_2.5资料,对三者与大气能见度的关系进行了分析。结果表明：大气能见度与相对湿度线性相关系数最高,PM2.5次之;大气能见度随相对湿度的增大而明显降低。相对湿度低于60 %时,大气能见度与PM_2.5的非线性相关性较好,与PM₁₀次之,与PM₁₀与PM_2.5差值的相关性最差。相对湿度高于60 %时,大气能见度与PM₁₀的非线性相关性较好,与PM₁₀-PM_2.5差值的相关性次之。大气能见度与相对湿度非线性相关系数高于线性相关系数。利用相对湿度、PM₁₀及PM_2.5数据计算得到了具有季节变化的非线性大气能见度拟合公式,经验证,该公式能较好地模拟天津地区的大气能见度。     

广州新机场目测和器测能见度资料的对比分析

利用广州新白云机场2005～2009年器测能见度和人工观测能见度资料,分析表明:极低能见度(vis800m)条件下,两者存在较大差异,能见度良好(5000m≤vis10000m)时,两者最接近。在阴天且没有低云时,两者差异最小,而阴天有少量低云时,差异却最大。两种观测结果的差异在不同天气现象条件下是不同的,有中到大降水时差异最大,轻雾和弱降水次之,霾尘条件下最小。     

2006年夏季塔中一次沙尘暴发生期问近地层气象特征个例分析

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站的两种前向散射能见度仪(CJY-1C和FD12)2009年6月14日-8月5日的探测数据和人工目测数据对各种天气下的能见度变化进行了对比分析.结果表明,FD12和CJY-1C型能见度仪数据有很好的一致性.在能见度较低时,FD12型能见度数据与平均值偏离程度最小,测量更加稳定.FD12型能见度仪数据更接近于目测能见度数据.对于两种能见度仪,两者在扬沙天气的相关性最好,浮尘天气下的相关性较好,沙尘暴天气次之,典型晴天下的相关性最小,可在监测浮尘和扬沙天气时互相替代使用.     

塔克拉玛干沙漠腹地两种能见度仪测量结果的对比分析

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站的两种前向散射能见度仪(CJY-1C和FD12)2009年6月14日—8月5日的探测数据和人工目测数据对各种天气下的能见度变化进行了对比分析。结果表明,FD12和CJY-1C型能见度仪数据有很好的一致性。在能见度较低时,FD12型能见度数据与平均值偏离程度最小,测量更加稳定。FD12型能见度仪数据更接近于目测能见度数据。对于两种能见度仪,两者在扬沙天气的相关性最好,浮尘天气下的相关性较好,沙尘暴天气次之,典型晴天下的相关性最小,可在监测浮尘和扬沙天气时互相替代使用。     

广东省能见度仪观测网优化设计

针对广东省的能见度观测展开研究,提出了适用于能见度观测布局适应性分布研究的新方案,旨在为器测替代目测的能见度监测网提供建议。研究表明:利用广东省86个地面气象观测站的2009—2011年能见度和相对湿度日平均值资料,计算得到了品质因数 (figure of merit,FOM指数) 和空间影响范围因数 (sphere of influence,SOI指数),并以此为依据对现有的能见度站点进行排名和分类。再根据确定的标准遴选所需站点,筛选时,如果排名低的站点影响的范围内超过50%的区域被排名高的站点影响范围所覆盖,则剔除此排名低的站点。筛选得到广东省能见度仪观测站网需要的最少站点数为43个。考虑到地形以及增加背景站等因素,最后综合考虑广东省能见度仪观测站网所需要的站点数为51个,该结果可为器测能见度观测站网建设提供参考。     

北京高速公路大气能见度演变特征及其物理分析

根据首都国际机场高速公路专业气象自动监测站网所提供的高时间分辨率资料, 对大气能见度演变特征以及相应的物理因子进行分析。结论如下: (1) 大气能见度具有明显的日变化和逐月变化特征。就日变化而言, 能见度以14时最大, 但最低值出现时段却不一定。对于季节变化, 全年以夏季大气能见度状况最好。 (2) 无论是季节变化还是日变化, 高速公路上的大气能见度与气象要素之间都是复杂的非线性关系, 而不是简单的线性关系。通过对21个月中能见度最低月资料的分析表明, 大气能见度与湿度间呈明显的乘幂分布关系, 其与气温呈U型相关。但在月平均能见度最大月, 能见度则与湿度呈指数关系。 (3) 从物理上来看, 大气能见度与湿度的关系, 主要是通过水汽分子的Rayleigh散射和雾的Mie散射两个方面来表现; 风速则是由于压力阻力卷起大气气溶胶来影响大气能见度的; 而0℃附近温度影响大气能见度则主要是通过Bergeron三相过程。 (4) 200 m以下的低能见度基本上是湿度在100%的情况下发生的, 即都是大雾天气影响的直接结果, 但对200 m以上的低能见度则不同, 200～1000 m其间有一半是雾, 而1～4 km的能见度中不到三分之一是雾, 主要是由灰霾、 沙尘暴等天气现象造成。     

乌拉特中旗器测能见度与PM_(10)变化关系

利用乌拉特中旗国家基准气象站安装的PM10质量浓度监测仪和能见度观测仪获得的资料,对2008年1—12月器测能见度的变化以及与PM10质量浓度变化的关系进行了分析。     

前散式和透射式能见度仪的综合观测试验及对比分析北大核心

通过在野外观测基地和能见度计量检测实验室开展的前散式和透射式能见度仪对比观测试验,获取了能见度和其他气象与环境要素的同步观测数据,分析了不同大气环境条件下能见度测量值差异及其产生原因。结果表明:在能见度环境模拟舱内,两种能见度仪的测量值具有较好的一致性,但在自然环境中,两种能见度仪的测量值差异随能见度上升而快速增大。在不同天气现象出现时,前向散射仪与大气透射仪的测量值比值(VIS_(FS)/VIS_(T))规律性变化明显,总体呈现随能见度上升而增大的趋势。无降水时,低湿情况下大气颗粒物吸收作用明显,透射能见度仪测量值远小于前散能见度仪测量值,两者均随PM_(2.5)质量浓度的增加而下降,且其差异也随之减小;高湿情况下大气颗粒物的散射作用在大气消光中占绝对优势,两种能见度仪测量值趋近。     

DNQ3型能见度仪故障分析及校准方法研究

为有效提高国家地面气象观测站能见度仪观测数据准确性和设备运行稳定性,对能见度仪开展日常维护、核查校准、数据质控和故障修复等工作显得尤为重要。该文通过对DNQ3型前向散射能见度仪硬件结构和基本工作原理的介绍,以及对一些典型故障进行分析,总结出能见度仪的检测维修流程,归纳了对应的故障解决措施,凝练出该型能见度仪的核查校准和疑误数据质控方法,为一线业务人员开展能见度仪常规维护、故障排查、运行监控等提供借鉴。     

四川CLDAS 5 km小时能见度实况产品与能见度观测站资料质量对比评估

利用四川省CLDAS 5km小时能见度实况产品和能见度观测站资料,将智能网格小时能见度产品按双线性和邻近插值的方法插值到四川省156个国家级能见度观测站上,比较两者的相关系数、均方根误差、平均值误差、平均绝对误差等参数,对CLDAS 5km小时能见度实况产品进行质量评估并对数据的可用性做了分析,结果显示:小时能见度产品在四川盆地及攀西地区中部的相关系数较高,普遍在0.7以上,误差值较小,平均值误差普遍为负值,表明有小的低估值,数据可用性较好;而川西高原及攀西地区南部的相关系数小,误差值大,平均值误差普遍为正值,表明多为高估值,数据可用性一般。分级评估表明:随着能见度等级的降低,高原地区的缺测数据越来越多,盆地内的高估值也明显增加,能见度等级为“优”与“良”时的数据可用性较好。