降水现象仪观测应用评估

利用2017年9月至2018年8月北京20个站降水现象仪采集数据与人工平行观测数据,对降水现象仪进行了对比评估。结果表明:降水现象仪的缺测率为0.01%,空报率为0.6%,捕获率为93.5%,漏报率为27.9%,错报率为10.0%。从统计结果可知,降水现象仪的缺测率、空报率较低,捕获率较高,体现出设备性能良好的一面,漏报率和错报率偏高,表明设备漏识别和错误识别的情况较多,漏报主要发生在弱降水过程中,错报主要出现在毛毛雨的识别上。设备测量和人工观测降水开始时间一致性较好,终止时间一致性偏差;降水现象仪现存问题:在大雨强时易出现雨滴叠加误识别,在小雨强时识别率会降低,在无降水错误输出降水现象方面缺少质控。     

基于全视野数字图像的能见度估算方法

基于全视野数字图像的能见度估算方法是将全视野图像大气透射率与大气能见度通过曲线拟合方法建立联系,得到估算模型进行能见度估算。首先通过历史全视野图像和对应时刻的大气能见度建立样本数据集,再利用暗原色先验理论获取全视野图像大气透射率,通过多项式拟合方法建立离散样本数据集中大气透射率与对应时刻大气能见度的关系,即全视野图像能见度估算模型,最终将所需估算时刻的数字图像输入估算模型进行能见度估算,得到大气能见度数值。结果表明:建立的基于全视野数字图像能见度估算模型在环境光照均匀时大气能见度估算值与能见度实测值有较好的一致性,可作为前向散射仪的补充观测方法,弥补其采样存在的局限性。     

五环路对北京观象台气温的影响分析

利用1998—2009年北京观象台、大兴和丰台站气温小时观测资料,分析了五环路建设前后气温的变化以及气温变化的季节差异;利用2008—2009年北京观象台及其周边20km范围内站点的气温分钟资料,分析了观象台与其他台站气温资料的相关关系。结果表明,五环路建成后的5年比建设前5年年平均气温有0.98℃的升幅。五环路对观象台气温资料的影响存在季节性变化,气温升幅春季最小,秋季最大。北京观象台气温资料与周边台站气温资料存在较明显差异,气温绝对差平均值为0.57~1.92℃。     

露、霜自动化观测的研究

在地面气象观测业务中通常采用人工观测的方式来判断结露、结霜现象的发生,人工观测主观性强,观测频次少,工作效率低,不能全面、连续反映结露、结霜过程的特征。本文介绍了一种结露、结霜自动化观测装置,装置工作原理是电容传感器在高湿和低湿情况下电容变化较大,通过测量电容变化引起的频率变化,然后由识别软件来判断结露现象的发生,再结合温度信息以及结冰信息就可以判断结霜现象的发生,从而实现了结露、结霜的自动化观测。通过大量的结露、结霜的对比试验表明露、霜自动化观测装置能够比较准确地识别结露、结霜过程的发生,能够推广到台站业务使用。     

三种日照观测设备性能比对及影响因子分析

利用2016年8—12月北京观象台直接辐射传感器、FS-RZ1型日照计以及暗筒式日照计观测数据,对3种测量设备进行了综合对比分析。结果表明:3种传感器两两对比的绝对偏差和相对偏差,在雾霾日明显高于无雾霾日。在雾霾日,自动跟踪直接辐射传感器测量值比另外两种偏高,FS-RZ1日照计比暗筒式日照计测量值偏低;在无雾霾日,FS-RZ1日照计测量值比另外两种测量值都要偏低,暗筒式日照计比自动跟踪直接辐射传感器测量值偏高;暗筒式日照计受日照纸人为制作因素影响,测量值会出现高低不均。FS-RZ1日照计受多云天气影响,测量值会偏低。直接辐射传感器测量方式最贴近WMO对日照时数的定义,但在出现机械跟踪偏差时,测量值会偏低。     

基于多元数据的城市工业布局气候适宜性评估——以淄博为例

本文以淄博市城市发展战略规划（2017—2030年）为例,开展了基于多元数据的城市工业布局气候适宜性评估。基于气象、遥感、环保等多元资料,对城市规划密切相关的风环境、热环境、大气环境等进行了综合分析。结果表明：研究区主导风向和风速大小存在一定空间差异,北部的桓台和临淄的主导风路径多以东—西为主,其余地区以南—北路径为主,临淄的东部地区和淄川的中部地区为常年风速大值区,而周村、张店的大部分地区和博山的南部区域为风速小值区;城市热岛范围随时间扩张明显,以两轴区域为核心,呈蔓延式发展,较强以上等级热岛面积由2009年的405 km2发展至2016年的918 km2,其中张店区的增幅速度最快;敏感性模拟试验显示,易在山前出现污染汇聚带,PM2.5污染物高浓度主要分布在淄博的中北部平原地区,而市域北部和东部区域的污染扩散条件相对较好,各区域工业排放大气污染物的扩散特征主要受不同区域的主导风影响,其中淄川北部与张店南部的污染物扩散易对整个中心城区产生较大影响。综合考虑以上风环境、热环境、大气环境的分析结果,将规划区进行大气环境敏感区等级划分,明确了5类区域的工业布局气候适宜性,从改善局地气候与大气环境角度提出规划建议,为合理配置土地功能、优化工业布局提供了科学支撑。     

一种基于双树复小波的低频融合算法

近年来小波变换在图像处理中得到了广泛的应用,在图像融合中最常用的经典二维离散小波变换,即Mallat算法,不具有位移不变性,容易引入虚假信息,如振铃和混叠现象。为克服这些缺点,将双树复小波变换引入到图像融合中。采用高频取较大值,低频通过像素点匹配规则取值的方法,获得比较清晰的聚焦图像。实验结果数据表明,基于双树复小波的图像融合要优于离散小波融合算法。     

对雾-霾过程的综合探测

通过大气细粒子激光雷达和台站探测仪器,探测北京一次雾 霾天气过程,结合地面观测和高空探测气象要素的变化,分析了该雾 霾天气过程能够持续的气象条件：(1)温度持续上升,相对湿度维持在50%以上,风速基本在2 m·s-1以下,高温、高湿、小风速等气象条件不利于颗粒物的迅速扩散;(2)逆温层的持续存在,大气对流减弱,阻止了颗粒物向高空扩散,颗粒物大量积累。以上两个主要原因造成了该雾 霾天气过程的持续。降水对颗粒物的冲刷、湿沉降作用以及冷空气的到来造成地面风力增大,促使了雾 霾天气过程的最终消散。从细粒子激光雷达探测结果发现,在每天中午雾 霾垂直高度都会降低,整个过程中细粒子激光雷达和地面仪器探测的结果基本一致,但通过激光雷达和L波段探空资料对比发现,在存在饱和水汽天气状况时,细粒子激光雷达探测雾 霾高度偏低。     

X波段双偏振雷达对造成北京门头沟泥石流的强降水观测分析

利用房山X波段双偏振雷达观测资料,分析2017年6月18日北京门头沟泥石流的强降水过程,重点研究了泥石流发生地上空10 km×10 km区域内雷达反射率因子时空变化特征,并结合雷达定量降水估测(Quantitative Precipitation Estimation, QPE)讨论该类雷达探测设备在复杂地形区域的适用性。结果表明,在山区常规自动气象站布网稀疏的条件下,X波段双偏振雷达能够有效捕捉此次强降水的发生发展过程,同时,雷达定量降水估测得到的高分辨率降水场可以把握山区强降水中心,进而弥补山区雨量站匮乏的不足。此次过程中影响泥石流事件发生的降水时间发生在6月18日12—16时,其中,15时事发区域小时QPE最大值达到53.9 mm·h^-1,上游来水和局地突发性强降水共同作用是本次泥石流事件的主要成因。     

双光路能见度测量方法和试验

双光路能见度测量系统是一种基于CCD (Charge-Coupled Device) 数字摄像和光在大气中衰减理论的能见度测量系统,首先设置远、近两个固定距离的特性相同的目标光源和背景装置,然后通过CCD拍摄所设置的目标光源和背景,拍摄的图像由1394数据线和图像采集卡传输到计算机,通过数字图像处理获取目标光源和背景的灰度信息,最终利用相应的算法计算能见度。试验表明:双光路能见度测量系统和透射式能见度仪对比偏差随能见度的升高而升高,而与前向散射式能见度仪对比偏差随能见度的升高有小幅降低,通过白天和夜晚数据对比可知,白天太阳光的影响已基本消除。