京津冀地区高速公路冰冻灾害风险区划

冰冻灾害是京津冀地区冬季高速公路主要的气象灾害,对冰冻灾害进行风险区划具有十分重要的意义。本文基于1981—2015年京津冀地区173个气象站的逐日地面气象观测资料,结合Arc GIS空间分析方法和AHP层次分析法,对京津冀地区高速公路冰冻灾害进行风险区划。结果表明:京津冀地区冰冻灾害敏感性总体呈西北高、东南低的空间分布特征,冰冻灾害风险最高的区域位于河北省张家口市境内的张北草原一带,冰冻灾害高敏感度区域面积比例达29.2%;北京地区和承德西北部山区为冰冻灾害中等至较高敏感度区域,面积比例分别为61.3%和64.0%。结合路网数据可知,张石高速、张承高速张家口市区以北路段为冰冻灾害的高风险路段,本文研究结果可以为相关管理部门防灾减灾提供参考依据。     

河北省采暖期低空大气逆温特征时空变化

基于河北省站点实测资料和ERA-Interim再分析资料,从逆温日数、逆温厚度和逆温强度3个方面统计分析了1981—2016年河北省采暖期(当年11月至次年3月)低空大气逆温特征。结果表明:(1)逆温多以贴地逆温为主,且贴地逆温特征均存在02:00(北京时,下同)较大,14:00最小的日变化,这可能与其多为辐射逆温有关,而脱地逆温20:00较小,14:00较大,可能与其多受天气系统活动影响相联系。(2)逆温特征空间分布受地理位置和天气气候共同影响,整体多呈现出东西向差异,如东南部太行山山前平原和东部沿海地区的逆温日数均相对较多,贴地逆温厚度较大,强度较小,但脱地逆温厚度较小,强度较大。(3)东南部山前平原地区脱地逆温特征均呈增加趋势,且贴地逆温特征在日扩散条件最好的14:00均呈增加趋势,对于全省平均逆温特征的年际变化而言,贴地逆温14:00、脱地逆温20:00增幅相对较大。(4)逆温在东南部山前平原地区的分布状况及变幅,不利于污染物的垂直扩散。     

南方不同类型冰冻天气的大气层结和云物理特征研究

利用观测资料和CAMS中尺度云分辨模式,对南方3次不同类型冻雨天气过程进行模拟,重点研究了冰冻天气中冻雨区云系宏、微观结构及大气层结特征,初步分析了冻雨形成的云物理机制.结果表明:(1)逆温层的存在是冻雨发生的必要条件,低层湿度较大的逆温常与冻雨天气有关.3次冻雨过程的冻雨区都存在逆温层,其中第一、二次过程属于锋面逆温,而第三次过程属于平流逆温.可见,逆温层结有利于冻雨的发生,但逆温层的存在仅是形成冻雨的条件之一.冻雨的发生还与水汽(湿度)、风向风速、地面特征有关.低层有水汽输入到冻雨区、地面温度等于或低于0℃,有利于冻雨形成和过冷雨水的冻结.(2)冻雨的形成需要满足3个主要条件:在对流层中高层存在冻结层,冻结层下要有暖层和逆温层,近地层有一个温度＜0℃的冷却层,并且低层的冷却层相对湿度较高.中高层冻结层主要产生冰相降水粒子,中层的暖层可以确保上层降落下来的固态降水粒子(雪或霰)融化成雨滴或在融化层中直接产生液态降水.这样,雨滴下降到低空冷却层后会逐渐变成过冷雨滴,当过冷却雨滴接触到＜0℃的地面或者其他物体表面时,迅速冻结形成冻雨.(3)不同冻雨区上空存在2种不同类型的云,对应云中有2种明显不同的温度层结:混合相云中的“冷-暖-冷”层结和水云中的“暖-冷”层结.具有2种不同层结特征的不同冻雨区云系,对应2种不同的微物理结构,具有2种不同的冻雨形成的云物理机制.(4)同一类型天气系统中的冻雨区,可以存在不同的温度层结、云的微物理结构和冻雨形成的机制;不同类型天气系统也可以存在特征相同的冻雨区,即冻雨形成的温度层结、云的微物理结构和冻雨形成的物理机制都相同.     

黄土高原大孔径闪烁仪观测特征量T*的研究

基于黄土高原定西站2009年9月大孔L径闪烁仪(LAS)的观测数据,结合涡动相关系统(EC)和梯度塔的同步观测资料,分析了LAS和EC在测量感热通量过程中的温度特征尺度T*及其差异与近地层气象要素风向、位温梯度和稳定度等的关系.结果表明,黄土高原下垫面LAS测量的T*LAS和EC测量的T*EC有很好的相关性,相关系数达到0.955,拟合的线性趋势系数是1.482.对9月进行风向统计,主风向为NNE和SE,NNE风向上T*LAS和T*EC的相关系数是0.960,拟合的线性趋势系数是1.349,SE风向上T* LAS和T*EC的相关系数是0.968,拟合的线性趋势系数是1.619,风向对T*有显著影响.位温梯度与T*呈很好的线性相关关系,T*LAS相较于T*EC与位温梯度有更好的相关性.当稳定度z/L＜1.5时,T*LAS/T*EC随着z/L的增大雨减小;当z/L＞1.5时,T*LAS/T*EC随着z/L的增大而增大.T* LAS/T*EC的变化范围随着z/L的增大逐渐变小,当z/L增大到4后,T*LAS/T*EC开始保持较小的变化范围.     

陇中黄土高原夏季陆面辐射和热量特征研究

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)的观测资料,分析了陇中黄土高原夏季陆面辐射和热量收支的特征.通过研究不同典型天气条件对陆面过程微气象特征的影响,发现地表反射率在晴天会出现早晨偏大的不对称结构;晴天与多云天气相比不平衡量较大,而阴天时的阵性降水会使局地能量收支出现不平衡.利用最小二乘法(OLS)线性回归得到的夏季平均不闭合度是19.6%.在半干旱区云和降水对辐射和能量收支的影响不容忽视,达到约25%的削弱程度,比极端干旱的敦煌荒漠区要大,又进一步证明了半干旱区夏季的平均气候特征与云量较多的多云天气(5≤Mean total cloud amount<8)接近.另外,7月日平均波恩比最大是4.1,平均是1.95,比极端干旱区的敦煌波恩比小1个数量级,说明榆中所处的黄土高原半干旱区比敦煌所处的极端干旱区在气候上要湿润很多.     

飞机作业监测移动应用系统的设计与实现

设计并实现人工影响天气飞机作业实时监测移动应用系统（TEAM）,对飞机作业实时监测并可视化与共享,以解决飞机作业监测中作业信息采集渠道多样、标准不统一、共享范围小、飞机内外场交流渠道不畅等业务问题。TEAM基于人工影响天气飞机作业实时监测的移动应用平台框架（RMPF-WMA）构建并在移动终端上实现。该框架包括海事卫星、北斗卫星双链路传输、安全加固体系和分层策略,可作为数据和移动终端技术实现的标准化解决方案。TEAM基于HTML5混合开发模式与Ionic/Angular JS开发,提高开发效率和终端运行性能。TEAM实时可视化显示飞机准备情况、轨迹、播撒动态以及飞行简报、通知,提升飞机作业各环节沟通效率和共享覆盖度。全国人工影响天气作业飞机中,TEAM可实时监测并实现信息共享的飞机占总数的80%以上,应用于东北、华北、西北、西南、中部等多个区域日常飞机作业监测和重大应急服务一线指挥。移动应用程序响应迅速,运行稳定,作业监测和可视化效果良好。     

利用声学方法采集人工影响天气高射炮作业数据

为提升人工影响天气地面作业数据收集上报的时效性和准确性,解决高射炮和火箭作业信息完全依赖人工采集录入的瓶颈,该文基于声学探测技术,利用地面作业数据采集传输仪对我国人工影响天气作业用37 mm口径65型双管高射炮,于2014年7月12日和9月24日分别进行训练模拟弹和JD-07型防雹增雨炮弹实弹发射数据声级采集试验。分析表明:高射炮发射产生的前导噪音、声级突升和声级峰值,可作为高射炮作业数据自动采集一种极为有效的指标。作业站内环境噪音声级的明显变化能够有效识别单管或双管、单次或连续发射的每发数据,实现对发射时间和发射弹量的自动、实时、精准采集;利用声级特征采集与识别高射炮作业数据,受作业站内感应仪器相对高射炮装备的布设距离和方位的影响较小;前导噪音作为弹药击发的显著标识,可作为高射炮安全监控重要内容,对重大安全事故及其应急处置能够起到有效预警作用。利用高射炮发射每发用弹的声级峰值进行简单对比,还可作为直观检验用弹质量的一个参考。此外,高射炮每发用弹发射的方位角、仰角数据,可以利用声级感应阵列,并基于到达时差法声源定位原理精准计算获得。发射位置数据还可集成GPS定位模块实现自动、准确地采集。     

雨雾、雪雾共生天气气象要素分析

利用多通道微波辐射计、边界层风廓线仪及自动/人工气象站等观测资料, 分析了2007年秋冬季北京地区雨雾和雪雾两次共生天气形成与维持过程中地面和高空气象要素伴随降雨、 降雪过程的变化。结果显示:(1) 高湿和小风是雨雾、雪雾生成并造成地面低能见度的主要气象条件。大雾形成与维持过程中, 地面水平能见度与相对湿度的反相关关系非常显著。能见度越低时, 雾的含水量也越高。 (2) 较弱的降雨和降雪可以促使雾含水量减少, 提高能见度, 但降雨或降雪蒸发增湿又利于雾的维持。 (3) 雨雾在降雨过程中高层气温经历大幅增降, 除可能受天气系统影响外, 与云层中水汽凝结释放的大量潜热和含水量大幅度增加也有关系。雪雾在降雪过程中高层温度总体随着时间趋于降低且变化幅度较小。 (4) 在降雨、降雪过程中雨雾和雪雾低层一直存在水汽饱和层, 且饱和层的顶部随降雨和降雪强度的加大而抬升, 厚度不断加大, 造成地面水平能见度进一步下降。结合催化剂人工消雾与共生雾降水 (降雨或降雪) 相似的原理, 个例分析结果初步表明较弱的降雨或降雪过程对消除暖雾、冷雾的影响有限, 对改善地面水平能见度并不显著, 这对人工消雾技术研究具有一定的启发作用。     

一次锋面层状云云系结构、降水机制及人工增雨条件研究

利用观测资料、中尺度模式MM5和一维层状云模式,分析和研究了典型层状云系的＂催化-供给＂云结构及其分布、降水形成微物理机制;通过分析云的结构、降水机制和水分转化研究了人工增雨条件。结果表明,云系的不同部位,其垂直结构也不同,云系中有3个不同高度的含水量中心：高层冰云由冰晶和雪组成,含水量中心在300hPa高度;中层云为...     

人工消除冷雾的个例模拟分析

本文在中尺度数值模式MM5的Reisner2方案中引入了液氮粒子与云相互作用的过程,在中尺度模式MM5中实现了催化功能.利用加人催化方案的中尺度模式针对2007年12月26日北京地区的一次冷雾天气过程进行了消雾的数值模拟研究,探讨了消雾的效果和机理,并针对催化剂的播撒量和播撒位置进行了两组敏感性试验.结果表明:在此次模...