基于环境参数的极端暴雨指数构建及其应用

采用百分位法和1981—2010年30年逐年日降水量资料,设置了河南省极端暴雨阈值和区域极端暴雨标准,据此选取1981—2016年河南省极端暴雨个例13例,使用欧洲中期天气预报中心1°×1°再分析资料(ERA-Interim)对其环境参数进行分析,发现:表征大气水汽、动力及不稳定条件的环境参数,如850 hPa比湿和涡度、700 hPa垂直速度和V风分量,200 hPa散度、整层可降水量、K指数、0～3 km垂直风切变等,在极端暴雨过程中的平均值远远偏离其气候平均值,上述环境参数对极端暴雨预报有指示意义;环境参数的标准差倍数与降雨量具有较好相关性,二者的分位值基本沿y=x的对角线分布,环境参数标准差倍数分位值≥80%时,对异常降水(降水分位≥90%)有明显正相关;而环境参数标准差倍数分位较低时(40%),则更多对应了小量级降水。单一环境参数的异常往往不能体现降水异常程度,基于对极端暴雨有明确指示意义的8个环境参数,组建了极端暴雨指数(ERI),经13例极端暴雨个例回代和预报效果评估,ERI≥0.7时,极端暴雨TS评分达35%,漏报率为27%,空报率为49%,可将其作为极端暴雨预报的参考阈值。2018年"温比亚"台风极端暴雨过程中应用表明,该指数对极端暴雨落区预报有较好参考意义。     

人工增雨防雹火箭弹道跟踪系统的研制及初步试验

由于受到高空风场的影响,人工增雨防雹火箭真实的弹道轨迹和射程与理论弹道值具有不一致性。为增强实施增雨防雹作业的科学性、精准性及其作业效果评估准确性,研制了一套人工增雨防雹火箭播撒作业跟踪系统。该系统分为火箭定位系统和数据传输系统两部分,利用卫星定位模块加上数据传输电台模式将火箭飞行轨迹实时传输至地面。并开展了一次人工增雨防雹火箭弹道跟踪实弹发射试验,发射两发人工增雨防雹测试火箭,除初始阶段4～5 s卫星定位失锁而没有数据外,其余时间所有数据均接收完整。结合高空风场数据对人工增雨防雹测试火箭进行风偏修正后的实际弹道更接近于理论弹道,风偏修正意义明显,有利于增雨防雹火箭精准作业。     

Statistical and Comparative Analysis of Tropical Cyclone Activity over the Arabian Sea and Bay of Bengal (1977–2018)

A statistical comparative analysis of tropical cyclone activity over the Arabian Sea and Bay of Bengal (BoB) has been conducted using best-track data and wind radii information from 1977 to 2018 issued by the Joint Typhoon Warning Center. Results have shown that the annual variation in the frequency and duration of tropical cyclones has a significant increasing trend over the Arabian Sea and an insignificant decreasing trend over the BoB. The monthly frequency of tropical cyclones in both the Arabian Sea and the BoB shows a notable bimodal character, with peaks occurring in May and October–November, respectively. The maximum frequency of tropical cyclones occurs in the second peak as a result of the higher moisture content at mid-levels in the autumn. However, the largest proportion of strong cyclones (H1–H5 grades) occurs in the first peak as a result of the higher sea surface temperatures in early summer. Tropical cyclones in the Arabian Sea break out later during the first peak and activity ends earlier during the second peak, in contrast with those in the over BoB. This is related to the onset and drawback times of the southwest monsoon in the two basins. Tropical cyclones in the Arabian Sea are mainly generated in the eastern basin, whereas in the BoB the genesis locations have a meridional (zonal) distribution in May–June (October–November) as a result of the seasonal movement of the low-level positive vorticity belt. The Arabian Sea is dominated by western and northwestern tropical cyclones by that track west and NW, accounting for about 74.6%, whereas the tropical cyclones with a NE track account for only 25.4%. The proportions of the three types of tracks are similar in the BoB, with each accounting for about 33% of the tropical cyclones. The mean intensity and size of tropical cyclones over the Arabian Sea are stronger and larger, respectively, than those over the BoB and the size of tropical cyclones over the North Indian Ocean in early summer is larger than that in autumn. The asymmetrical structure of tropical cyclones over North Indian Ocean is affected by the topography and the longest radius of the 34 kt surface wind often lies in the eastern quadrant of the tropical cyclone circulation in both sea areas. FAN Xiao-ting (樊晓婷), LI Ying (李 英), et al.     

多普勒天气雷达波束水平距离的计算方法

从球坐标系出发,利用三角形余弦定理和大气折射理论,推导了不作任何近似的、包含地球曲率和大气折射影响的多普勒天气雷达波束水平距离D_m的计算公式,并与斜距投影D_r、地表平面近似的计算公式(不考虑地球曲率和大气折射,记为D_d)和地表球面近似的计算公式(不考虑大气折射,记为D_s)进行了对比分析。结果发现,在标准大气状态下,D_m与D_r在高仰角相差2.5 km以上(D_r大),最高距离差达3.5 km(19.5°仰角最大斜距处);与D_d在低仰角相差0.5 km以上(D_d大),与D_r相差在0.5 km以下(Dm大)。并利用2011—2015年南昌站的探空资料,分析了南昌地区各个季节大气折射的变化情况及其与标准大气的区别。结果显示,夏季南昌上空电磁波的传播受大气折射的影响最大,冬季电磁波受大气折射的影响最小。最后,给出了南昌地区各个季节地球曲率K及等效地球半径Rm与标准大气的订正关系。     

关于垂准仪校准过程中铅垂度的研究

对垂准仪校准过程中同轴度和一测回垂准测量标准偏差进行了分析,并提出了铅垂 p 角的概念.     

GPS/MET水汽反演中T_m模型的本地化研究

利用江西省南昌和赣州两探空站12年(1999—2010年)每日2次(08时和20时)的探空资料,运用最小二乘法建立了江西地区的加权平均温度Tm模型(江西本地化Tm模型)。基于探空资料计算得到的Tm值,对比分析了江西本地化Tm模型、武汉本地化Tm模型和GAMIT默认Tm模型的模拟结果,发现江西本地化Tm模型的模拟效果最好,武汉本地化Tm模型相对较差。利用GAMIT软件,分别采用江西本地化Tm模型、武汉本地化Tm模型和GAMIT默认Tm模型,对2010年1月至2010年12月南昌、赣州等地的GPS大气可降水量进行了解算,并与探空计算的大气可降水量作了对比分析,结果发现采用江西本地化Tm模型后解算得到的GPS大气可降水量精度最高,而采用GAMIT默认Tm模型的精度相对较差。     

日本Mw9.0地震前GRACE卫星重力变化

利用GRACE重力卫星月重力场数据,通过去相关与高斯滤波等方法获取日本大地震震前震源区周缘年度、季度和年度差分重力变化,以及若干点位时间序列重力变化;分析结果表明:日本大地震前5年内在震源区周边出现了比较明显的卫星重力异常正负交替和迁移现象,至震前1－2年,震区周边形成了明显正负异常区,正重力异常区重力增加现象明显;点位重力时间序列分布指出了日本MW9.0级地震前存在与1976年唐山地震类似的重力变化现象。这些结果反映了日本大地震震前震源区周边地下物质运动、质量迁移和能量积累等问题,为研究该地震的孕育过程提供了证据。     

当前国内酸雨研究进展

回顾了我国在酸雨研究方面所获得的成果,包括酸雨的时空分布特征、影响因素、生态影响模拟以及控制对策等4个方面的内容。大量的研究表明,近些年来酸雨污染的范围有所增加、程度有所加重。酸雨的形成是多种自然和人为因素共同作用的结果,与特定的气象条件、天气类型和大气环流等有密切的关系。针对酸雨污染有所加重的趋势,必须采取有效的控制对策。     

河南省紫外线辐射分布规律及影响因素研究

利用2005年以来的河南省18个地市级气象台站的紫外线辐射监测数据,分析了河南省紫外线辐射的时空分布特征,并定量分析了云量、能见度及相对湿度等因素对紫外线辐射的影响.结果表明:河南省紫外线辐射年平均值总体表现为中部和南部较高;冬季西北地区紫外线辐射较高,夏季在西部、豫东南到豫北西部有两个高值带;季紫外线辐射均值表现为春夏季高、秋冬季低的特点.紫外线辐射强度与总云量、低云量及相对湿度呈显著负相关,而与能见度呈显著正相关.     

基于城市交通脆弱性核算的大雾灾害风险评估

选用大雾观测资料测算城市地区的雾灾危险性指数,以规则网格作为评估单元,逐网格计算网格区域内的路网密度,以此作为雾灾的空间脆弱性指标,并针对重点设施的分布情况对脆弱性指数进行空间叠加订正;选用网格内的人口密度作为雾灾的易损性指标;危险性、脆弱性及易损性3项指标按5:2:1的分配比例综合测算雾灾的风险指数。实例研究选用北京地区1996年1月—2006年12月的大雾资料,按空间网格化方法对大雾灾害风险进行评估,结果表明:北京地区雾灾脆弱性指数的高值区域与高速路及环城路延伸方向一致,城市中心为人口集中分布地区,其综合风险指数高,与高速路段、环城路及机场等地段均为雾灾的高风险区域,北京东南部地区年平均雾日数相对较多,危险性指数值也较高,是雾灾较高风险区域。