WebGIS技术在气象网格产品精细化服务中的应用

数值模式已经成为天气预报业务发展的主要方向,数值模式计算产生各种气象网格产品。气象网格产品具有数据量大、更新频次快、专业性强等特点,需要借助专业工具软件进行处理,不能很好满足企业和社会用户使用的需求,应用范围受到极大的限制。面对气象网格产品专业化与气象数据应用需求简单化之间的矛盾,文章提出针对气象网格产品,尤其是实况网格产品和预报网格产品,采用互联网服务手段,通过对网格数据离散化处理的方法,空间化管理的方式,将WebGIS技术应用到气象网格产品服务中。用户在客户端只需要进行简单文字检索或者GIS图形检索,系统便可以实现对气象网格产品中的有效数据进行精细化抽取,最终实现服务精细。文中提出的数据处理方法,对不同行业间气象网格产品的应用起到指导作用。     

近40年宁夏云量和气温年际变化的相关分析

利用宁夏24个气象站的地面气温、总云量和低云量观测资料,分析了它们的年际及年代际演变趋势及相关关系。结果表明:近40年宁夏年平均气温波动升高,尤其是1990年以后;中部干旱带气温的年际变化较大,固原半干旱区气温变化幅度明显低于其它区域;1951年以来宁夏年平均总云量呈逐渐减少趋势,低云量下降趋势较总云量更为明显,2000年以后宁夏总云量有所增加。相关分析表明:宁夏年平均气温与年均总云量及低云量呈明显的负相关,均通过了0.01显著性水平检验,且低云量的相关更为显著;总云量和低云量与降水量呈显著正相关;同时,不同区域和不同季节总云量和低云量与气温、降水量的相关系数有明显差异。     

宁夏区域性强沙尘暴卫星遥感监测系统

应用GMS-5或YF-2静止气象卫星云图资料，依据不同目标物(如水体、地表、沙漠、地面积雪、中高云、低云、扬沙、沙尘暴)在红外通道、可见光通道、水汽通道的平均灰度及光谱响应曲线的差异，利用多参数条件下的分类合成处理与评估技术，确定了宁夏及周边地区沙尘区(扬沙和沙尘暴)在静止卫星云图各通道中灰度阈值，建立了集信息综合分析和动态监测为一体的沙尘暴客观评估和实时监测系统。     

城市化及湖泊湿地修复对银川市气候影响初探

利用银川市国家基准气象站及受人类活动影响较少的麻黄山气象站1961—2015年气温、降水及相对湿度资料,对比分析了城市化及湖泊湿地修复对银川市城市气候演变的影响。结果表明：随着银川市城市化规模的不断扩大,整个城市的暖干化程度日趋严重,城市周边湖泊湿地的修复和重建对银川市大范围气候的调节作用明显弱于城市化的影响。具体表现为：自1961年以来,银川站年平均气温上升速率为0.46 ℃·(10 a) ^-1,比麻黄山站快0.16 ℃·(10 a)^-1,银川市城市化使城市内年平均气温较对比站麻黄山站升高1.1 ℃,特别是2001—2015年上升了0.8 ℃,2011—2015年上升了0.5 ℃,其中冬季上升快,夏季相对稳定,气温年较差减小;从1975年以来,银川市年平均空气相对湿度下降了11.2 %。     

近55年宁夏秋季降水的时空变化特征及其大尺度环流背景

利用1951-2005年宁夏秋季降水、SST、NCEP/NCAR全球再分析资料及74个环流特征量,使用REOF、小波变换、相关分析等多种统计方法,分析了宁夏秋季降水的时空变化特征及其与SST和北半球500 hPa高度场的遥相关.结果表明:近55年,宁夏秋季降水呈下降趋势,异常敏感区在宁夏北部和六盘山区;1979年前后发生突变,突变后降水明显减少,有显著的3年和6年左右周期变化;加利福尼亚西岸海区是影响宁夏秋季降水的SST关键区,3～5月是关键期,SST冷(暖)水位相与宁夏秋季降水偏多(少)相对应;3～5月加利福尼亚西岸海区SST在1979年前后发生突变,突变前后北半球中低纬度地区500 hPa高度场变化显著,新疆脊、西太平洋副高和印缅槽是宁夏秋季降水的主要影响系统.     

宁夏高温多、少年平均环流及OLR场特征分析

利用NCEP/NCAR(1979～1999年)月平均再分析资料和OLR(1971～1999年)月平均资料,结合宁夏1960～2000年各站逐日最高气温实况资料,对宁夏高温天气的主要气候特征以及7月高温天气典型偏多年和偏少年的大气环流和OLR特征进行对比诊断分析。结果表明:宁夏高温天气偏多和偏少年中,极涡的强度及位置、大陆高压、副热带高压的强度和位置具有明显差异;中高纬地区的温度场在偏多和偏少年份也有相反的分布。不仅如此,高温天气的偏多和偏少还与低纬和热带地区大气环流变化有关。     

基于聚类天气分型的KNN方法在风预报中的应用

以模式识别和相似预报思想为基础, 建立基于自组织神经网络 (SOM) 的聚类天气分型和交叉验证的K最近邻域非参数估计仿真模型 (KNN)。该模型首先以自组织神经网络技术对西北地区的高空流场和高度场进行聚类分型, 针对不同天气形势下的历史样本, 通过交叉检验, 分别寻求各类天气型下的最佳K组合。为了验证聚类天气分型对KNN方法的影响, 使用2003—2006年冬半年T213数值预报产品和宁夏日最大风速资料, 同时建立了宁夏冬半年日最大风速≥6 m/s天气分型和未分型的KNN预报模型, 并对2007年1—5月进行了预报试验, 预报评估结果表明:天气分型后的预报模型总体上降低了预报空报率, 提高了预报准确率, 特别是某些类天气型, 提高幅度更大, 为分类相似预报开拓了思路。     

PRECIS模式对宁夏气候变化情景的模拟分析*

使用英国Hadley气候中心区域气候模式PRECIS,分析了B2温室气体排放情景下,相对于气候基准时段1961~1990年宁夏2071~2100年(2080s)地面气温、降水量等的变化。结果表明:PRECIS模式能够很好地模拟宁夏气温的分布特征,对夏季最高气温的模拟效果好于冬季最低气温;较好地模拟出了宁夏降水南多北少的空间差异特征,且对夏季降水的模拟能力明显强于年均降水和冬季降水。相对于气候基准时段, 在B2情景下,2080s宁夏年平均、冬季和夏季平均气温均明显上升,宁夏北部和南部的部分地区气温上升幅度最大,夏季平均气温和最高气温上升幅度大于冬季平均气温和最低气温;未来宁夏年、冬季和夏季平均降水较基准时段均有所增加,但降水随年代际却呈减少趋势,由于气温和降水的气候变率加大,2080s宁夏出现高温、干旱、洪涝等异常天气事件的可能性增大。     

黄土高原丘坡信息DEM提取算法的应用

选择代表黄土地貌类型(丘陵沟壑区、梁峁区、高原丘陵过渡区)的75个样区(每个样区约4km²),以1∶1万水平分辨率为5m的DEM为研究对象,研究不同算法对提取地面坡度精度的影响。采用6种不同算法分别提取坡度。运用方差分析,对比分析,排序分析等方法,通过比较不同算法所提取坡度矩阵的平均值、最大值、标准差,以及坡度中误差等指标,认为在黄土丘陵沟壑区3类地貌类型区域如果整体考虑坡度的以上指标时选用三阶反距离平方权差分算法较为合理。在黄土高原沟壑区与丘陵沟壑区交错过渡地带也可以选用算法4提取坡度。同时,根据水土保持工作实际生产部门需要,提出并实现了对坡度信息评价时须分级别进行的思路。研究认为,在黄土丘陵沟壑区域相同的地貌类型区,算法对所获得的相同的坡度级别面积影响是不同的,并且规律不相同。在前述三种地貌类型区域,如果需要获得坡度分级面积信息,使用三阶反距离平方权差分算法和三阶反距离权差分最为理想。由于简单差分算法小于其他算法提取坡度所涉及的区域单元大小,不适宜在本区域使用。     

DEM分辨率变化对坡度误差的影响

分析了坡度提取算法的数学模型,并结合实际数据进行了分析和验证,提出了对误差进行敏感性程度分析的方法,得到了根据DEM分辨率或平均坡度计算坡度误差的公式。