一次冻雨过程的云微物理过程分析、模拟和预测

冻雨是一种对交通、电网以及人民生活带来严重影响的小概率灾害性天气.通过对2018年1月25日—26日中国南方大面积冻雨的天气形势、云微物理量变化的分析,探讨了本次大范围冻雨天气形成的气象条件,进而利用耦合了改进Ramer参数化方案的天气预报模式(weather research and forecasting model,WRF),对本次冻雨过程进行预报并评估了其预报能力,得到了如下结论:①冷干与暖湿气流在贵州-湖南-江西一带形成来回摆动的高空切变线,出现逆温层,地面温度小于0℃,天气形势有利于冰冻天气出现.②冻雨形成必须同时满足三个气象条件:一定厚度的暖层、较高的液水含量和地面温度低于0℃.在一次完整的冻雨过程中,气象要素并不能总是满足上述三个条件,因而一次冻雨过程并不一定是连续的,期间往往夹杂着降雨或降雪事件的出现.③耦合改进Ramer参数化方案的WRF模式对冻雨有很好的预报能力,平均威胁分数(threat score,TS)评分达到了0.52.该研究对冻雨预报有较大的参考价值,并为交通、电网的防灾减灾提供了坚实的理论支撑.     

电线积冰及舞动高风险区域的数值模拟

导线覆冰舞动是一种影响电网正常运行的灾害性天气.通过对2018年1月25—29日长江中下游地区大范围导线覆冰舞动事故的天气形势、大气层结与云中水成物特征的分析,探讨了导线覆冰舞动的天气成因,进而利用耦合了电线覆冰增长模型的天气研究和预报模式,对导线覆冰厚度及舞动高风险区域的时空分布进行了模拟,结果表明:①冷空气与西南暖湿气流在长江中下游地区交汇,该区从地面到700 hPa的温度均低于0℃,冻雨为"过冷暖雨"机制;②模拟结果显示覆冰期间地面降水经历了"固态-混合态-固态"的相态转化过程,与观测结果较为一致;③耦合了积冰增长预报系统(IFAS)的WRF模式,模拟的各阶段电线积冰厚度的空间分布特征与监测到冻雨天气的气象站点分布较为吻合,覆冰厚度极值与观测结果接近;④利用耦合了美国空军气象局诊断方案的WRF模式,根据模拟的积冰厚度与瞬时最大风速,模拟出了导线覆冰舞动高风险区域分布,与电网的观测记录较为吻合.该研究表明模拟的导线覆冰厚度能够反映冻雨过程中电线积冰厚度的时空变化特征,特别是舞动高风险区域分布的成功模拟,对舞动进行提前预警进而降低舞动损失具有重要的实用价值.     

2008年初贵州电线积冰厚度的模拟研究—基于天气研究和预报（WRF）模式耦合电线积冰预报系统

电线积冰事故对国民经济危害巨大,急需电线积冰厚度的预报产品。利用耦合了欧洲导线覆冰预报系统的WRF模式,在考虑了覆冰融化的基础上,对2008年1~2月贵州省凝冻天气期间的电线覆冰厚度进行了模拟研究,研究结果表明：WRF模式模拟的气象要素与观测值较为接近,可用模拟的气象场对贵州省导线覆冰进行模拟;模拟站点覆冰厚度的时间变化特征与观测结果非常接近,区域覆冰厚度的时空变化可分为4个阶段：覆冰初步形成期、持续期、加重期及融化期。对比观测站点的覆冰记录,模拟基本重现2008年1~2月贵州省导线覆冰的变化过程;模拟的区域覆冰极值厚度分布也与观测值的相关系数达到0.6,通过了0.01的信度检验。总的来说,该系统能对覆冰的发生、发展及进程进行较为准确的预报,对输电线路上的冰冻灾害防治具有重要意义。     

冻雨防治技术新保障：广州能源所在室内成功实现冻雨灾害模拟

今年年初，我国南方省份发生了严重的冻雨灾害，对人们群众的生活带来了极大的不便，给国民经济造成了巨额损失。而我国南方省份的很多地区几乎每年都会发生冻雨灾害天气。冻雨是一种灾害性天气，它造成的危害是十分严重的。输电线路结冰后，遇冷收缩，加上受冻雨结附在线路上的冰层的重量的影响，就会绷断。     

BP神经网络在电线积冰定量预报中的应用

对1970—2016年江西省电线积冰数据进行统计分析,得到其时空分布特征,并利用BP神经网络方法对电线积冰直径进行定量预报,得到结论如下：1）江西省电线积冰集中发生在12月到2月,占84.4%;以雨凇型积冰为主,占67.5%;江西省电线积冰事件多发生在赣北、赣中,大值区位于赣西北;2）江西省积冰观测站可分为3类,第1类包括修水、宜春、吉安、宁冈、井冈山、广昌,第2类包括波阳、景德镇、南昌、樟树、贵溪、玉山、南城,第3类包括遂川、赣州、寻乌;分类因子按照重要程度排序为：平均风速、最大风速、纬度、降水量和平均气温;3）利用BP神经网络方法进行电线积冰直径定量预报发现,过滤后的预报效果有小幅提升,过滤前后平均绝对误差分别为2.41 mm和2.24 mm,均方根误差分别为3.17 mm和2.81 mm。BP神经网络方法在10 mm以下电线积冰定量预报中的效果较好,当积冰直径超过10 mm就会出现较大的误差。对于电线积冰的客观定量预报有明显参考价值。     

中国大地形对冻雨天气云微物理过程的影响

云贵高原的冻雨是中国南方冬季最严重的气象灾害。利用天气研究和预报模式(weather research and forecasting model, WRF),对云贵高原大地形进行了敏感性实验,模拟了不同地形高度对大气环流、云微物理参量及冻雨分布的影响,结果显示：随着云贵高原大地形的抬升,准静止锋的锋线一直维持在24°N附近,但锋面越来越陡,表明高原大地形是形成云贵准静止锋的主要因素,准静止锋长时间滞留在贵州中东部和湖南西部,是该区冻雨高发的原因。随着高原的抬升,从全境的云滴碰并增长逐渐在高原东部出现冰晶融化过程,高原主体上的冻雨以过冷暖雨机制为主,而低海拔的东部地区以融化机制为主。随着高原抬升,高空逆温层及冻雨区均从贵州西北向贵州中部及东部地区移动,逆温层的存在及其冷-暖-冷的垂直结构是冻雨形成非常重要的因子。当云贵高原降至原地形的一半时,冻雨量最大,其后随着高原抬升,冻雨量开始减少。该研究有助于更深入了解云贵高原大地形对冻雨形成、范围和强度的影响机制。     

议地面气象观测中的电线积冰

2008年1月南方的罕见雪灾给人民的生命财产造成了重大损失,也凸现了电线积冰观测的重要性。本文根据现行规定,对观测中出现的概念混淆、判断不清进行了分析讨论,并结合工作实际,对不同情况下电线积冰的观测、记录、编报、输入提出了自己的看法。     

雾凇、雨凇和冻雨三种气象现象的阐释

针对南方出现的冰冻灾害天气,我们从电视或报刊上接触到了雾凇、雨凇和冻雨三种气象现象,为了让大家进一步认识这些现象,本文从它们的形成过程以及在日常生活中带给我们的危害和益处作了较为详细的阐释。     

确定性预报和集合预报融合降水预报产品应用

针对确定性模式和集合预报模式降水产品没有得到最优应用的问题,该文开展多模式降水融合预报研究。应用福建省智能网格预报业务关键点的降水观测资料,对4种确定性模式降水预报和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)集合预报的降水集合统计量产品进行降水分级统计检验,确定融合方案,并根据融合方案产生多模式和集合预报降水融合产品。结果表明,除了后汛期(7～9月)外,大部分产品的TS评分随降水量级的增大而下降,随着预报时效的延长,各量级降水TS有所下降。融合产品在3～4月的表现较确定性预报有一定的性能提升; 5～6月融合产品表现最差; 7～9月融合产品TS评分基本与最优确定性预报接近。对于个例检验而言,融合产品能够较为准确地刻画强降水的落区,但存在大暴雨落区范围过大等偏差。     

基于阴阳历叠加的中长期天气预报方法

采用在阴阳历叠加的基础上进行修正的方法,利用环渤海地区和青藏高原东北部地区1960-2010年地面测站降水、风速资料,探讨了阴阳历叠加法进行中长期天气预报的可行性.结果表明:对于不同地区,不同要素阴阳历叠加预报时最佳样本长度略有差异,降水预报时环渤海地区最佳样本长度为37 a,青藏高原东部地区最佳样本长度为20 a;对大风天气过程而言,环渤海地区最佳样本长度为34 a,青藏高原东北部地区为31 a.降水日预报检验表明,环渤海地区和青藏高原东北部地区降水日预报威胁评分(TS)呈单峰型变化,峰值均集中在夏季,6-8月降水日预报TS评分均高于0.4,两地各月降水日预报TS评分均高于气候概率.利用站点相关订正后,准确率最高可提高14.2%,最低提升了4.1%,平均提高9.8%,站点相关订正是有效的.两地大风预报准确率呈现单峰型分布特征,并在3-5月间为明显的波峰,且两地的预报TS评分均高于气候概率TS评分,预报是有效的.     

雨雪冰冻灾害对马尾松林植物多样性的影响

2008年雨雪冰冻灾害后,在崇义县设置马尾松(Pinus massoniana)人工林和马尾松天然林固定样地,连续5年监测雨雪冰冻灾害对其植物多样性的影响。结果表明,雨雪冰冻灾害后的5年内,人工马尾松林受害比天然马尾松林严重。2块样地乔木层植物阳性树种马尾松和枫香木(Liquidambar formosana)数量都减少了,中性和耐荫的树种数量增加。乔木层植物多样性指数变化较小,丰富度指数增减幅度不超过0.3,生物多样性指数和均匀度指数不超过0.2。2块样地林下植物物种种类变化较小,增减都为1种;林下植物数量增加较多,主要是铁芒萁(Dicranopteris dichotoma)增加,其株数占50%以上,盖度超过了60%。2块样地的林下植物多样性指数变化幅度很小,丰富度指数、生物多样性指数和均匀度指数增减的幅度都不超过0.2。     

雨雪冰冻灾害对竹阔混交林植物多样性的影响

2008年雨雪冰冻灾害后,在崇义县选取了2块竹阔混交林固定样地,连续5年监测了雨雪冰冻灾害对竹阔混交林植物多样性的影响。结果表明,雨雪冰冻灾害后的5年内,林内郁闭度先减小后增大,新生毛竹数量明显增多。阔叶树种多的乔木植物层样地毛竹死亡率为9.8%,伴生树种死亡率为8.7%;伴生树种少的样地毛竹死亡率为72.0%,伴生树种死亡率为40.5%。乔木植物层物种丰富度指数、均匀度指数、生物多样性等指数变化较小。雨雪冰冻灾害后,竹阔混交林下物种种类数和物种个体数总数都增加了,但增加幅度都较小。2块样地的林下植物物种多样性指数变化幅度很小,丰富度指数和生物多样性指数增加或减少的幅度都不超1.0,均匀度指数增加或减少的幅度均不超过0.2。可见,雨雪冰冻灾害干扰后5年对竹阔混交林植物多样性影响较小,这可能与毛竹生长恢复较快有关。     

九江市一次低温雨雪冰冻天气垂直温度层结分析

运用收集到的资料分析了2018年1月25～28日九江市阴雨雪和低温天气形成原因,分析了阴雨雪低温的恶劣天气的演变过程和水气环流特征,得出了江西地区冻雨的温度垂直分布特征结构和在九江地区具体应用情况的结论。结果表明:此次过程副高稳定,冷空气强盛500 hPa、700 hPa西南区域易产生逆温层,850 hPa东北气流使暖湿空气随着空气不断上升,更容易产生暴雪。水汽的输送过程非常频繁,同时该地区的辐合比较明显导致雨雪天气处于经常变化的情况;低层冷空气天气对冬天降水的形态起着非常关键的作用,此次过程冻雨灾害严重,经分析,25日为融化层位于850 hPa的情况,925～1 000 hPa区域迅速降温,850 hPa区域高于0℃,700 hPa和925 hPa区域温度低于0℃,1 000 hPa时温度在小于1℃,地面温度低于0℃,25日白天出现冻雨。27日融化层处于700 hPa左右温度大于0℃,925 hPa和850 hPa时温度低于-2℃,925～700 hPa有非常明显的温差;但由于1 000 hPa时温度在-3℃左右,所以27日白天九江地区降水相态复杂,大部分地区以降雪为主,部分地区出现冻雨。上述的阈值范围是九江地区冻雨的天气阈值。研究还表明,随着地面的温度降低,冻雨天气越容易产生,冻雨一般发生在最低气温低于0℃,同时一天的平均气温低于1.0℃。     

110年来太阳黑子活动与南方低温冰冻灾害关系探析——以广东粤北地区为例

以2008年广东低温雨雪冰冻灾害天气及其影响为研究切入点,本文根据史料和气象资料分析了110年来广东地区出现的10次低温雨雪天气及灾害情况,认为太阳黑子活动与冰灾的产生有一定的相关关系.研究发现广东冰灾多出现在太阳活动谷年及其附近;冰灾与太阳黑子活动11年和22年的周期有相关性;太阳黑子活动谷年前后,则广东冰灾发生的机率会更高.     

冰蓄能制冷机的储冰计算

本文提出了一种冰蓄能与制冷量的传热分析,采用了非稳定条件下的两相热传导计算方法,求出了不同边界条件下的冰层厚度与蓄冷量。并确定了制冷机蒸发器传热面积与合理的蒸发温度。     

酸雨

酸雨是目前重大的全球性环境问题之一,为了引起人们高度的重视,本文对酸雨的形成机理、危害及防治措施作了系统的阐述。     

降雨的极化特性及雨杂波抑制

将雨滴看作扁椭球形,骼点匹配法计算了其电磁散射的极化特性,并在此基础上讨论了雨杂波的抑制。结果表明,雷达采用园极化发射,同极化接收,可有效抑制雨杂波。