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2022年第50卷第6期文章目次

花匠小妙招
2025-10-26 05:19

2022, 50(6).

摘要:

摘要:
风云四号A星闪电成像仪是中国首个采用在轨接收大量遥控指令，进而实现程序上注的高轨气象卫星。FY-4-(01)批地面应用系统在建设中通过设计程序上注策略和部署程序自动上注系统，实现了任务时间表生成、指令发送、上注结果辨识、错误指令重发等全自动化功能。仿真结果表明该系统能满足卫星在稳定性和时效性上的需求，并有效缩短了上注时间。程序自动上注系统的研发与应用对未来风云系列卫星多星统一指挥测控任务的开展具有重要的意义。

摘要:
地基微波辐射计因天线罩疏水层老化，在雨天探测时天线罩上易形成积水从而造成探测性能的不稳定，是影响其在科研业务中广泛应用的关键问题之一。本研究利用2017—2018年北京地区6台微波辐射计降雨期间的观测数据，分析天线罩疏水层老化对其观测亮温的影响，结果显示随着天线罩使用时间的增长，尤其是使用3个月以后，降水时亮温增大的幅度明显变大，降水结束后亮温增大的持续时间也有增长趋势。同时，在北京南郊站开展的微波辐射计天线罩淋雨试验结果表明，天线罩使用40 d以后，随着天线罩污染老化，淋雨时观测亮温增大的幅度呈跳跃式增长，且淋雨结束后亮温仍然偏高，最长时间达2 h以上。因此，为提高微波辐射计观测数据的可用性，建议在实际使用过程中每季度更换一次天线罩，对于京津冀等重污染地区可根据实际情况适当提高更换频次。

摘要:
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。

摘要:
以高频海量气象格点数据为研究对象，针对传统实时处理系统数据处理效率不高的问题，设计并实现了高频精细化气象格点数据实时处理系统的总体架构和业务流程，在分析海量高频次气象格点数据特点的基础上，设计和实现了符合气象业务需求的分布式存储模型；利用多通道动态感知技术实现了动态多通道的文件处理和文件到达的快速感知触发；利用实时数据快速处理技术实现基于精准位置寻址的快速数据块定位算法，进而实现数据块的精准定位；利用数据按需实时截取技术实现了在空间范围内按需进行裁剪的截取算法，进而实现数据按需抽取；实际业务应用表明，系统有效地提升了半结构气象数值预报产品数据的实时处理效率。

摘要:
基于2020年上半年我国东部近海站点观测资料和葵花8卫星反演海雾产品对我国自主研发的GRAPES-TYM模式进行了海雾预报性能评估。点、面检验结果表明：模式48 h和72 h TS分别为0.40和0.36，黄海海雾预报性能最优，34°～37°N海域内大部分站点TS高于0.50。黄海海雾落区预报检验显示均压场形势下预报最准确，平均临界成功指数为0.35；气旋后部海雾多空报。2 m相对湿度预报偏差具有局地性特征，相对湿度低估的站海雾预报击中率、TS相对低，反之亦然。另外，模式对成雾相关气象要素预报误差相对小且对成雾有利时海雾预报基本正确；模式预报风向较实际风向偏东南，易出现冷偏差和湿偏差，虚假的有利温湿条件导致海雾空报。

摘要:
海洋边界层高度是表征海洋上空大气的水汽、热量、物质等垂直分布的重要特征量，同时在气候、污染、模式预报上有关键作用。然而，利用海洋边界层高度观测对数值天气预报模式进行诊断的研究很少。因此，本文利用2019—2020年GPS掩星资料计算出的海洋边界层高度的分布特征，对CMAGFS全球模式的预报性能进行分析，同时借助ERA5再分析资料对CMA-GFS模式的偏差进行讨论。主要结论如下：①CMA-GFS全球模式在西太平洋、南太平洋、南大西洋绝大部分海域预报的边界层高度比较合理;②模式在热带辐合带海域和南太平洋辐合带存在高估预报，初步分析与模式对热带深对流的抬升凝结高度的预报偏高有关。③模式和ERA5在南半球层积云所在区域均存在边界层高度预报偏低，初步分析可能是模式对南半球层积云顶辐射冷却驱动的湍流扩散偏小造成。④模式在有云的大气下主要呈现为预报偏高，中心值在200 m左右，而在晴空区域模式预报较为合理，偏差值范围较小，ERA5也存在类似的特点。

摘要:
基于区域性高温天气过程等级划分标准，利用逐日最高气温资料，客观识别山东省区域性高温事件，并分析其时空分布和变化特征及其对气候增暖的响应。结果表明：1961—2020年山东省共发生了区域性高温154次，平均每年约2.6次，主要出现在6—7月；西部地区多，山区和沿海地区少；年际和年代际变化明显，发生了减少到增多的趋势变化，20世纪60年代至80年代显著减少，90年代中期之后开始增多，21世纪明显增多，持续时间、影响范围和过程强度明显增加增强。区域性高温对气候增暖响应显著，随着增暖加剧，年最晚出现时间明显推迟，频次也更多，持续时间更长，影响范围更大，强度更强，且更长更强的区域性高温事件也更容易发生。

摘要:
通过区域自动气象站资料和ERA5资料从台风分型、雨量分布、影响系统、地形特征等方面分析天目山区台风暴雨特征和形成机理，结果表明：①天目山区台风雨量分布呈东北、西北多，中部、南部少的特征，东天目山为主要的降水中心，浙西天池为次中心；②高空槽呈西北—东南走向时，槽后冷空气气旋式地从台风的西北侧向南侧入侵，呈半包围状环绕台风中心，使得台风再次出现了明显的相对暖中心，有利于气旋性涡度的激发，增强雨势；③日平均降温幅度2 ℃左右的弱冷空气侵入到低空，沿着近地面嵌入到暖湿空气的底部，与地形条件一起对暖湿气团起到了有力的抬升作用，最有利于天目山区触发对流性天气；④天目山区台风降水增幅作用主要表现为迎风坡效应、狭管效应以及气流遇山时发生的绕流、反弹现象在山前形成辐合线和辐合中心；登陆北上台风容易在天目山区北侧造成降水中心，而登陆西行台风降水中心在天目山区东侧。

摘要:
利用冬奥张家口赛区云顶和古杨树两个赛场的地面加密站网观测资料和高空探测资料、ERA5的0.25°×0.25°高分辨率再分析资料，从降雪时空分布特征、高低空环流形势配置等对2019年和2020年冬季（11月至次年2月）张家口赛区的降雪过程进行天气学统计分析。结果表明：降雪天气的环流背景主要归纳为3个类型，分别是低涡气旋型、冷锋型和西北气流型。不同天气模型下降雪量时空分布具有典型特点，低涡气旋型过程平均降雪量最大，降雪持续时间长，云顶赛场比古杨树赛场降雪量多16.9%；冷锋型过程平均降雪量次之，云顶赛场比古杨树赛场降雪量多44.4%；西北气流型过程平均降雪量最少，持续时间短，但是两个赛场差异最大，云顶赛场比古杨树赛场降雪量多140%。

摘要:
利用青岛双偏振多普勒天气雷达资料和探空及自动气象站观测资料，对2020年8月3日发生在山东高密的一次强降水超级单体风暴双偏振特征进行了分析。结果表明：①强的对流有效位能（CAPE）、低层强垂直风切变、高空强辐散及高湿是强降水风暴发展维持的关键环境因素。②风暴低层存在差分反射率因子ZDR弧和差分相移率KDP高值区，ZDR弧与入流缺口一侧反射率因子梯度高值区相匹配，对应偏小的KDP和相关系数，以少量大粒子为主；KDP高值区为强降雨区，对应小于3 dB的ZDR和大的相关系数，以高浓度、大小适中的液态粒子为主。③有界弱回波区BWER外围存在ZDR环，对应偏小的KDP，而BWER上方存在深厚宽阔的ZDR柱和KDP柱，KDP柱高于ZDR柱的高度，气旋性旋转上升气流区内中层以下分布有少量大的粒子，而中层之上分布有较高浓度的大粒子。④-20 ℃层高度之下含有丰富的液态粒子，-20 ℃层高度之上含有丰富的霰粒子和冰晶粒子，是高密强降水超级单体风暴典型的微物理垂直结构特征。

摘要:
利用甘肃省某风电场2017—2020年测风数据，基于长短期记忆神经网络（LSTM）模型，通过评估不同输入数据和模型时间窗口长度下的预报精度，设计一套适用于风电场的风速超短期快速滚动预报方案。结果表明：通过输入不同的特征变量，在风速的超短期(未来4 h内)预报中，风速自身变化起主导作用，模型输入变量中只加入各高度层的风速能得到更好的模拟效果。通过评估LSTM模拟时间窗口长度L对模拟效果的影响，当时间窗口长度L≤24 h时，模拟效果较好，说明超短期风速变化主要和风速自身临近时刻的变化有关；当L>24 h时，模拟效果快速下降，说明过长的L会削弱模拟能力，降低模拟精度。通过分析LSTM在未来4 h内的风速模拟能力，发现随着预报时长的增加，模拟精度逐步下降，但在未来2 h内的风速均方根误差RMSE均小于2 m·s-1，结果较为理想，且该方法对计算资源要求不高，经济实用性强，在业务中具有较高的应用潜力。

摘要:
基于气象历史观测资料，将长短期记忆网络LSTM方法和Transformer模型结合提出了混合短期风速多步预测模型BLSTM-TRA。以山东半岛南部沿海6个台站为研究区域，通过气象台站观测数据构建数据集。经与2018年ECMWF模式6 h预报结果对比分析，得出如下结论：构建的BLSTM-TRA多步预测模型可大幅度降低风速误差，BLSTM-TRA的1 h单步预测结果和ECMWF预报模式结果对比，其RMSE平均降低了58.9%，MAE平均降低了63.2%；风速误差和大风统计过程分析发现，BLSTM-TRA模型具有一定的抗干扰能力，可以抓住短时大风等敏感信息，对于大风预报结果明显优于ECWMF模式和传统LSTM模型。

摘要:
基于双偏振天气雷达的相关研究大部分集中在雷达如何识别粒子相态、精细化探测云系垂直结构方面，专门针对差分反射率因子ZDR柱的识别研究相对较少。通过对海南地区对流云系特征进行分析研究，提出一套基于双偏振雷达探测数据（2020—2021年）的ZDR柱识别方法，结合多源资料对发生在海南地区的2次对流天气过程展开分析，验证ZDR柱识别效果。结果表明：①ZDR柱通常在对流云系前中期较为深厚，最大可达0 ℃层以上3～5 km，在空间分布上ZDR柱与雷达径向速度的辐合有密切关系，其正负径向速度对的差值与ZDR柱的强弱变化规律呈正相关，并且深厚的ZDR柱较大概率出现在对流云系运动方向的前缘位置，与对流云团雷达反射率因子较大区域（≥50 dBz）有明显的对应关系；②ZDR柱最大深度的变化趋势同雷达回波顶高和垂直累计液态水含量有弱相关性，雷达回波顶高和垂直累计液态水含量的变化通常滞后于ZDR柱深度的变化（约12～15 min）。该方法具备识别海南岛地区ZDR柱现象的能力，可以在分析强对流天气过程、人工影响天气指挥和短临灾害天气预警等方面发挥应用效益。

摘要:
选取2016—2020年朔黄铁路沿线40套自动气象站降水资料，结合周边国家站区域站近15年资料、行政区县地理信息、社会经济信息等，基于ArcGis技术，采用层次分析法等方法，从暴雨灾害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性3类因子构建了朔黄铁路暴雨灾害风险区划模型，并绘制了朔黄铁路暴雨灾害综合风险区划图。结果表明：朔黄铁路沿线暴雨灾害风险划分为高、次高、中、低4个等级，整体呈东部高于西部；4个高风险段与朔黄沿线各工务段收集的暴雨高发信息基本一致，该研究成果对于朔黄铁路暴雨灾害预报预警具有较好的参考作用。

摘要:
利用青藏高原拉萨(Lhasa)和珠峰(QOMS_CAS)站点地基CE-318太阳光度计观测数据，研究了2012年4月2日至4月5日一次生物质燃烧输送对青藏高原气溶胶光学和辐射特性的影响；并结合卫星遥感产品以及后向轨迹模式分析了本次生物质燃烧输送的可能来源。结果表明：本次气溶胶污染期间Lhasa和QOMS_CAS站点的主要气溶胶类型变为生物质燃烧气溶胶，气溶胶粒子的消光性增大(气溶胶光学厚度(AOD)增大，Lhasa和QOMS_CAS站点AOD最大值分别为0.4和0.29)，尺度减小(消光波长指数(EAE)>1.5)，吸收性增大(吸收波长指数(AAE)>1.3)，细模态粒子体积浓度增大，而细模态粒子峰值半径减小。气溶胶辐射强迫表明此次输送过程使得Lhasa和QOMS_CAS站点的气溶胶对大气顶和地表的降温作用增强，对大气的增温作用也增强。生物质燃烧输送的可能来源为南亚的印度东北部，尼泊尔与不丹地区。

摘要:
利用福建省67个气象观测站1971—2020年气候资料、地理信息资料、茉莉花生育期调查和查阅文献资料，构建茉莉花气候适宜性指标体系，采用层次分析法确定各区划指标权重，运用隶属度函数和模糊综合评价法计算得到各站点的茉莉花气候适宜性指数，开展基于GIS的全省茉莉花气候适宜性区划。结果表明：茉莉花种植气候最适宜区主要分布在福建中部和南部沿海；适宜种植区主要分布在沿海北部和内陆的低海拔地区；次适宜种植区分布全省各地；不适宜种植区主要分布在沿山脉的高海拔地区。并通过区划结果与福建省历年茉莉花种植情况比对验证，区划结果与现有种植区较为吻合，可为福建省茉莉花种植规划提供科学依据。