宁夏气象局学术论文计量分析与启示

以学术期刊网为主要来源，对1989-2005年宁夏气象局在公开学术期刊上发表学术论文进行了文献计量分析。结果表明宁夏气象局发表的学术论文正在呈现迅速增长的趋势，但论文的学科与作者机构分布存在不均衡现象。针对本局学术论文发表的规律，提出了促进科研业务人员成长的具体对策。     

“碧利斯”与“圣帕”引发湘东南特大暴雨雷达回波对比分析

利用多普勒天气雷达、常规气象观测等资料,从雷达气象学和中小尺度天气学出发,对引发湘东南特大暴雨的两次强热带风暴"碧利斯"与超强台风"圣帕"进行了对比分析.结果表明:两次过程均为东风带系统影响,地形增幅作用显著.螺旋带状、弥合加波阶段是造成强降水的主要时段.均有低质心暖性降水虽波特征,降水效率高."列车效应"是造成特大暴雨的关键,但形成方式不同:"碧利斯"主要由带状回波形成,而"圣帕"主要由回波在同一区域加强形成."碧利斯"回波强度、回波顶高均大于"圣帕"过程,对流更旺盛,范围小而雨强大,与西风带冷式切变线暴雨回波相似."圣帕"回波均匀,持续时间长,与西风带暖式切变线暴雨回波特征相似,回波移动缓慢,降水总量大.两次过程都有暖平流上叠加辐合风场的特征,形成了有利于强降水的环境背景.中γ尺度"大风核"造成有组织的次级环流,可能是"列车效应"形成和维持的主要原因.谱宽表明,受地面的摩擦作用,低层有强烈的湍流和乱流,有利于低压中心从低层减弱.中层为强而稳定的气流,有利于气旋强度的维持,形成长时间强降水.     

西北六省区域自动气象站资料处理及ＭＩＣＡＰＳ应用研究

介绍西北六省区域自动气象站的种类及分布情况,并研究自动站资料的处理入库及MICAPS实时应用技术。以Visual Basic 6.0为编译环境,完成逐时自动气象站资料的自动收集、处理、入库等,同时对资料进行筛选分类和格式转换,实现用户所需的自动站资料调用,提高区域自动气象站的资料利用率,从而实现高时空分辨率下的天气系统分析,为更精细的天气预报提供技术支持。     

宁夏一次春季突发寒潮极值暴雪过程的等熵位涡分析

利用常规观测、地面加密站逐时观测和欧洲中期数值预报中心0.125 °×0.125 °逐6 h再分析资料,从天气系统演变、冷空气路径、灾害性天气预报指标等方面,利用315K等熵位涡对2016年4月2～3日宁夏突发寒潮极值暴雪过程进行了诊断分析。结果表明：（1）此次过程属于高空小槽东移合并型,地面有冷高压分裂且主体快速南下,并有锋面相配合,导致强冷空气入侵和锋后降雪。（2）前期环流形势稳定,后期天气系统突变,常规气象资料难以预报,315K等熵位涡图可作为短时、局地的春季寒潮降雪过程的有效分析和预报工具。（3）等熵位涡清楚地示踪冷空气的来源和传播路径：咸海区域对流层顶冷空气东移南扩与青藏高原对流层中层冷空气合并加强,且新地岛平流层下部的冷空气在前期缓慢东移后,自贝加尔湖加速南下对其补充引发寒潮。（4）等熵位涡异常大值可定量、清晰地表述关键影响系统西风带小槽的演变,具有更好的指示意义。（5）等熵位涡高值区随时间变化与寒潮演变一致,可提前6 h指示冷空气活动,且等熵位涡大于1.0 PVU区域与寒潮及降雪落区一致,大于0.8 PVU区域与强降温区域一致,可作为精细定量预报的重要指标。     

大连浮尘天气特征与浮尘观测标准研究

基于大连近4 a的可吸入颗粒物自动监测和气象资料,研究了浮尘天气中PM10以及能见度、相对湿度、风向风速等气象要素变化特征。结果显示,浮尘影响明显,浮尘发生后PM10质量浓度突然升高,浮尘天气日平均和过程平均PM10浓度均超过300 μg·m-3,并且平均持续时间超过16 h;相对湿度为13%~97%,能见度自动监测值在1 049~9 002 m之间,北风频率最高,风速在0~12 m·s-1之间。经过综合分析,提出沙尘暴下游台站基于可吸入颗粒物自动监测的浮尘天气新观测标准。该标准既可以对远距离飘尘影响区进行科学的定量评价,又与现有标准保持较好的一致性,并可作为预测预报的依据。检验表明效果较好,有较强的实用性,可以修正人工观测漏记或错记情况。     

宁夏月、季、年降水量正态性分析

利用1951\_2004年共54 a宁夏各气象站的年、季、月降水量资料,使用偏度与峰度检验方法和x2检验方法,对降水量分布的正态性进行了分析。结果表明:宁夏大多数气象站的年降水量服从正态分布。夏季18站降水通过正态性检验,秋季12站通过,春季和冬季各有7和4站通过正态性检验。夏、秋季的计算结果普遍比冬、春季更好。不同季节通过正态性检验的气象站地理分布具有明显的区域性特征。针对宁夏月降水总体分析表明,各站均不服从正态性分布。逐月降水检验结果是,9月、8月、10月通过正态性检验的站数最多,11月通过站数最少。六盘山站通过正态性检验的月份最多,全年有10个月的月降水量服从正态分布。另有7站各月降水均不服从正态分布。未能通过正态性检验的降水样本中,偏度系数存在强烈的偏向低值的情况。偏度系数未能达到阈值标准是非正态分布的根本原因。     

地面积雪天气现象人工智能观测识别研究

通过在湖南南岳高山气象观测站及怀化国家气候基准站设立的外场试验,采集2018年1—3月两站逐分钟积雪天气现象摄像图片,采用卷积神经网络技术对南岳站积雪试验图片进行建模训练,并用南岳站和怀化站的测试图片进行检验,在此基础上探讨了基于深度学习的积雪天气现象图像识别的采集环境布局要求。主要结论如下:南岳站识别的正确率为99.23%,空判率为0.49%,漏判率为0.28%,白天识别结果优于夜间;判识积雪出现的概率在积雪形成初期明显增加,维持期接近99.99%,且十分稳定,融雪时逐步降低;地面积雪形成初期和积雪结束期凝结物较少时偶尔出现漏判,当有雨凇、雾凇及其他背景污染时会出现个别时刻空判现象。怀化站测试结果与南岳站相似,正确率为97.78%,空判率为1.92%,漏判率为0.3%;但概率曲线波动较大,一方面由于怀化站图片没有参与建模训练,另一方面可能与怀化站的摄像头固定不佳、对焦不准、拍摄不清晰有关。测试结果表明:该人工智能判识模型较好地提取了积雪不同发展阶段的关键特征,识别效果良好,并可通过增加气象要素条件和根据判识的前后一致性进一步消除空漏判,可为此类天气现象自动观测提供重要技术支撑。     

基于梯度的500 hPa槽线天气系统自动分析方法

利用位势高度场资料,针对500 hPa高空槽线天气系统,以天气学定义及其图形学特征分析为基础,在保持天气动力学理论约束的同时,提出基于位势高度梯度进行槽线天气系统自动分析的方法。面向各级气象台站的天气预报业务,利用气象信息综合分析系统 (MICAPS) 第4类位势高度格点数据资料,经过梯度计算、垂线确定、方向划分、邻域对比、节点初选、噪声判别、分类滤除、聚类分析、轴向平均等步骤,解决了一系列相关技术问题,完成了西风槽和横槽两类槽线系统自动分析的程序开发。近年宁夏寒潮强降温等过程的分析试验表明,该算法稳定可靠,中高纬度地区槽线分析能力更强,运行效率进一步提高。     

一次强对流天气过程物理量扰动场结构特征

分析2007年4月4日发生在湖南的一次强对流天气过程表明,前期天气持续回暖,积累大量不稳定能量,垂直风切变、动力、热力及水汽条件都有利于强对流天气的产生.这次过程地面、高空的温度、湿度、动能的扰动量分析表明,过程影响前及影响期间,具有正温度扰动,过程影响后,具有负温度扰动,地面温度扰动明显大于高空各层的温度扰动,说明地面的热力作用大于高空的热力作用;扰动湿度场中,强对流天气发生区域各层的湿度小于周围环境的湿度扰动,这可能是出现雷雨大风的原冈之一,各层的湿度扰动都比较大,因此对流很旺盛;扰动动能场中,过程发生区域的扰动能量明显大于过程发生前、后的扰动能量,各层中以850 hPa的扰动能量最大,地面次之.     

宁夏干旱区强对流降水过程雷达图像纹理特征分析

使用银川新一代天气雷达体扫数据,进行极坐标向平面直角坐标系的变换,计算得到了宁夏中北部气候干旱区2004—2005年较强对流降水51次过程中的组合反射率图像资料。利用灰度共生矩阵,获取了角二阶矩、熵、对比度、相关、差值倒数矩等图像纹理参数的具体数值分布。分析结果表明:宁夏中北部气候干旱区强对流降水过程中,雷达组合反射率图像与中国南方相比,数值具有明显的差异。新一代天气雷达组合反射率资料遥感图像的纹理结构不够明显,相对纹理清晰度不高,仅有较弱、较细的纹理,图像较为平滑、稳定,表明对应的降水云团比较均一。