中层大气行星波在臭氧的季节和年际变化中输运作用的数值研究 II. 波流相互作用的情况

本文利用一个34层球坐标波-流相互耦合原始方程谱模式，从拉格朗日平均环流的观点出发讨论了非常定流下行星波对O3的输运作用。计算结果表明：该耦合模式能较好地模拟中层大气纬向平均流场及准定常行星波的基本变化特征。通过计算行星波对臭氧的输运，我们得到了与观测基本一致的O3的季节变化。此外，计算结果还表明，非常定流下行星波对O3输运的年际变化与常定流下的结果是类似的，都是在热带纬向风为东风位相下的输运作用比西风位相下强，但是在波-流相互作用情况下，中高纬地区行星波对O3输运的年际变化大大增强。     

CLM4.0模式对中国区域土壤湿度的数值模拟及评估研究

本文利用普林斯顿大学全球大气强迫场资料,驱动公用陆面过程模式（Community Land Model version 4.0,CLM4.0）模拟了中国区域1961～2010年土壤湿度的时空变化。将模拟结果与观测结果、美国国家环境预报中心再分析数据（National Centers for Environmental Prediction Reanalysis,NCEP）和高级微波扫描辐射计（Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS,AMSR-E）反演的土壤湿度进行了对比分析,结果表明CLM4.0模拟结果可以反映出中国区域观测土壤湿度的空间分布和时空变化特征,但东北、江淮和河套三个地区模拟值相对于观测值在各层次均系统性偏大。模拟与NCEP再分析土壤湿度的空间分布基本一致,与AMSR-E的反演值在35°N以北的分布也基本一致;从1961～2010年土壤湿度模拟结果分析得出,各层土壤湿度空间分布从西北向东南增加。低值区主要分布在新疆、青海、甘肃和内蒙古西部地区。东北平原、江淮地区和长江流域为高值区。土壤湿度数值总体上从浅层向深层增加。不同深度土壤湿度变化趋势基本相同。除新疆西部和东北部分地区外,土壤湿度在35°N以北以减少趋势为主,30°N以南的长江流域、华南及西南地区以增加为主。在全球气候变暖的背景下,CLM4.0模拟的夏季土壤湿度在不同程度上响应了降水的变化。中国典型干旱区和半干旱区土壤湿度减小,湿润区增加。其中湿润区土壤湿度对降水的响应最为显著,其次是半干旱区和干旱区。     

利用COSMIC掩星资料研究青藏高原地区大气边界层高度

以往关于青藏高原边界层的研究都是基于个别站点的常规观测,对青藏高原边界层的整体性认识受限。GPS掩星资料具有测量精度高和垂直分辨率高的特性,其廓线中含有大量有价值的边界层信息。利用2007—2013年COSMIC掩星资料,通过计算大气折射率最小梯度来确定边界层高度,并用无线电探空资料对结果进行了检验。在此基础上,对青藏高原地区边界层高度的特征及其形成机制展开了研究,比较了COSMIC掩星确定的边界层高度和ERA-Int的差别,讨论了最小梯度法用于边界层研究的不确定性。结果表明:青藏高原上COSMIC掩星和无线电探空数据检测的边界层高度相关系数为0.786,平均值偏差为0.049 km,均方根误差为0.363 km,COSMIC掩星数据检测的边界层高度和无线电探空的结果非常接近。青藏高原上边界层高度呈现西高东低的分布特征,高原中西部边界层高度主要为1.8—2.3 km,而高原东部边界层为1.4—1.8 km,最大值在高原西南部。青藏高原地区边界层有明显的季节差异,冬季高原上大部分地区边界层高度超过2.0 km;春季大部分地区高度降低,但在受印度季风影响的高原南部有明显的抬升,最大值可超过3.0 km;夏季高原上边界层高度开始升高,大部分地区超过1.8 km;秋季又开始回落。青藏高原以北塔克拉玛干沙漠和高原以南印度季风活动区是两个高值区,北部的沙漠地区边界层高度在夏季最高,南部印度季风活动区在季风爆发前（4月）达到全年最大值。青藏高原中西部地区有水平风辐合以及广泛的上升运动,为边界层的发展提供了动力条件,而东部的下沉运动对边界层的发展有抑制作用。青藏高原边界层各个季节的空间分布与地表感热通量分布一致。COSMIC掩星资料确定的边界层高度和ERA-Int相比,空间分布基本一致但ERA-Int边界层高度明显偏低。当有系统性强逆温存在的时候,或者云中液态水或冰水含量较大时,用最小梯度法检测的边界层高度不确定性增加。      

基于葵花8卫星的上海市夏季对流初生预报研究

参考Mecikalski et al(2010a;2010b)提出的基于GOES系列卫星的对流初生预报方法,针对上海市夏季对流天气特征建立了基于高时空分辨率的静止气象卫星数据的上海市对流初生判识及预报方法。利用该方法对上海市的一次对流初生个例进行了分析,并对2016年7-8月的12次对流初生事件进行了预报试验,结果表明:方法提取的各个指标能够很好地体现对流初生过程中云团的发展变化特征并能剔除掉成熟对流云团边缘像元的干扰;在12次对流初生事件中,成功地预报了其中的11次,预报时间较对流初生时间平均提前了约30 min,但是对于局地弱对流过程该方法仍有一定的缺陷。     

An Algorithm for Automated Identification of Gust Fronts from Doppler Radar Data

Gust fronts are weak narrow-band echoes of increased reflectivity at the background levels in the low-elevation fields of Doppler radar. An automated approach to gust front detection that relies on the image features of radar observations is presented in this paper. The algorithm is not sensitive to the variations in reflectivity values and gust front widths. The approach includes the following steps. First, a novel local binary with dual-template (LBDT) algorithm is designed as the fundamental algorithm to identify the potential areas of narrow-band echoes. Second, based on the disadvantages of the LBDT algorithm, several modifications are made, including splitting the intersecting lines, connecting the fragments, and filtering the edges and radial interference noise. Third, an optical flow method is used to determine whether a weak narrow-band echo is a gust front according to the prior knowledge that a gust front usually propagates in front of the associated generating storm. The results of experiments show that the proposed method can automatically identify gust fronts with a high probability of detection and a low false alarm rate. The automatic identification of gust fronts is potentially useful for accurate short-term weather forecasting, particularly in the forecasting of storm winds.     

2002年6～7月安阳市连续性高温天气过程分析

利用1970～2000年安阳市高温天气资料和实时资料，分析了安阳市2000年6～7月两次区域性连续高温天气的天气形势、地面要素特征、地形影响及高温天气变化周期，揭示了高温天气的成因，找出了预报着眼点。     

基于人工智能技术的热带气旋灾害评估方法研究:以广东省为例

基于历史观测资料,系统地研究了广东省热带气旋（tropical cyclone,TC）风雨及其带来的直接经济损失的空间分布特征。结果表明,粤西沿海地区受TC大风影响最为频繁,但TC经济灾损率和受灾频次在粤西和粤东较重。根据广东省TC风雨和直接经济损失的空间分布特征,将广东分为粤西、粤东、珠三角和粤北4个区域,进而利用演化建模方法建立了广东省各区域TC经济灾损率评估模型。该评估模型模拟的TC经济灾损率与实际值的相关系数达0.66以上,基于该模型对独立样本的预测检验结果与实际值的相关系数达到0.61以上（显著性水平a=0.05）。这表明,基于演化建模方法建立的广东省各区域评估模型在广东省TC灾害评估中有着潜在的应用价值。     

公路路面热效应对环境气温的影响分析

为定量研究公路对气温观测的影响,本文使用2014年1—5月在陕西省开展的两组公路观测试验的逐分钟温度、风向、风速等气象资料,对比分析了合阳县国道和渭蒲高速公路在不同季节、不同天空状况以及不同背景风速条件下对周围环境气温观测的影响程度和影响距离。试验结果表明:公路对周围的环境温度有一定的增温影响,合阳国道对环境温度的增温影响至75m,增温效应达0.25~0.4℃。高速公路的增温影响至125m,增温效应达0.2~0.4℃。冬季,两条公路白天增温效应较夜间明显,春季,高速公路夜间增温更明显。晴天、多云天气比阴天、降雨天气增温程度大。公路对气温的增温影响存在风速阈值,当风速小于对应阈值时,增温效应明显。公路上来往车流量对气温有一定的叠加增温影响,合阳国道白天车流量150~350辆,叠加增温效应0.05~0.1℃,蒲渭高速白天车流量2000~3500辆,叠加增温效应0.16℃。     

不同辐射参数化方案对南京地区大雾过程数值模拟的影响

为了比较不同长、短波辐射参数化方案对江苏省大雾过程的模拟效果,本文利用WRF模式,通过设计不同长、短波辐射参数化方案,对江苏省2015年5月18—21日和12月20—21日2次典型大雾过程进行了数值模拟,讨论了模式中不同长、短波辐射参数化方案对江苏省大雾过程的模拟影响。采用平均绝对误差(MAR)、均方根误差(RMSE)、皮尔逊相关系数(r)及中国气象局颁布的雾区预报规定,评价得到不同条件的最优模拟方案。结果表明:(1)热力条件与水汽条件,模拟最优方案为长波GFDL方案与短波RRTMG方案组合。(2)动力条件,最优辐射参数化方案组合为CAM方案与FLG方案组合。(3)雾区的模拟,效果最好的方案为长波GFDL方案与短波RRTMG方案的组合。     

物联网在人工影响天气装备弹药管理中的应用

本研究以物联网技术为基础,利用条码、二维码和射频电子标签标识、射频扫码技术、声光电自动感应技术、GPS/GIS技术进行信息采集,建立人工影响天气装备弹药物联网管理系统,实现人工影响天气装备弹药从生产、验收、转运、仓储到发射作业的全程监控。在北京、陕西、贵州、河南4个地区进行试点开发研究,根据有源/无源射频识别(RFID)、二维码/条形码、火箭弹/高炮炮弹以及信息采集技术分别开展不同技术模式的应用试验,将弹药信息按照统一格式汇集至国家级物联网系统,有效提高了全国人工影响天气装备弹药信息采集的准确性和时效性,并结合有效传感器、无线通信技术,解决了大范围内的作业数据自动化采集及地面作业信息实时监控,提高人工影响天气作业安全管理的科技水平和业务信息化现代化程度,对全国开展人工影响天气装备物联网建设工作具有较强的参考价值。