L波段雷达资料在保山市强降水预报中的应用

为加强基层短时强降水预报能力,结合前人研究,利用20082009年腾冲L波段雷达探测资料和保山市昼(夜)降水数据,统计分析了该市昼(夜)出现强降水时当日(前一日)沙氏指数、抬升指数、不同高度层的温度露点差情况.结果表明,保山市强降水与沙氏指数、温度露点差呈显著负相关,与抬升指数值呈显著正相关.采用相关性和显著性假设检验确定了6项强降水预报因子和它们各自对应预报值域后,将6种预报因子自由组合成8种预报判据.经预报质量检验从8种组合中挑选出了保山市昼(夜)间出现强降水的预报判据.以20102014年保山市强降水实况进行预报能力检验,该方法对夜雨和昼雨强降水的预报准确率分别为56.00%和60.00%,具有一定参考使用价值.     

基于WRF模式的一种雷电潜势预报指数的研究

首先引入与水成物粒子分布相关的雷电潜势预报指数F指数,通过WRF模式模拟结果所计算出的F指数的分布情况与青海地区的闪电实况作对比。得出:模式模拟的F值和闪电实测在逐时分布图上走势大致一致,尤其峰值期是一一对应的,在空间分布上,区域有些偏差,密度的走向趋于一致,可以进行密度预报。然后近一步验证了雷电潜势预报指数在实际中的预报效果。     

利用可移式多普勒激光雷达测量大气风场

小型可移动式（车载）非相干多普勒测风激光雷达,用于大气边界层和对流层中下层大气风场、湍流及气溶胶的监测与预报研究,并且满足气象业务化应用的要求。可以对晴空三维风场进行高时空分辨率的测量。探测参数包括径向风速和散射强度（气溶胶浓度）,并能为用户提供多种标准数据产品。     

对流层风廓线雷达资料质量分析

为了检验对流层风廓线雷达观测数据的准确性,利用2014年6-7月咸宁的对流层风廓线雷达和GPS移动探空资料,以GPS探空观测值为参考,对对流层风廓线雷达的观测质量进行对比分析,定义两者风向偏差在15°以内或风速偏差在3m/s以下的样本为有效样本,通过比较有效样本占总样本数的比值来判断风向和风速数据的质量。结果表明:降水量对风场影响不明显,风速和风向有效样本数的变化不同,比较时段内,风向数据的质量优于风速,降水提高了风向数据的质量;1~10km高度,风向数据的质量较好,而降水将提高该数据的质量;8km高度以下,风速数据的质量较好,降水对该数据的质量起反效果。总体来说,除近地层(1km以下)外,风速值越大,风向数据的质量越好,降水对高层风向数据的质量有正贡献。     

烟羽抬升高度的数学模拟及计算机仿真

根据烟气流运动方程与双方程模型,计算出烟羽流场,再根据流速分布图确定烟羽的抬升高度。本文在常温条件下对烟气抬升高度随风速、烟气出口速度等影响因素的变化规律进行了系统的研究,对现有的几个主要抬升公式进行了评价和比较。所编制的计算程序,可直接用于各种条件下烟羽抬升高度的计算和预报,指导烟囱设计和进行环境质量综合评价。     

雾霾天气与对流层延迟、气象因素的相关性分析

对流层延迟是影响卫星定位的主要误差之一,雾霾发生在对流层,因此雾霾对对流层延迟会产生不同程度的影响,从而影响卫星导航定位的精度。本文对对流层延迟与空气质量指数之间的相关性进行研究,进一步探究雾霾的主要污染成分与气象元素之间的关系,分析促进雾霾发生的条件。结果表明,从雾霾发生到消失扩散的过程中,对流层延迟与空气质量指数间表现出较强的相关性,随着气压、风速的降低和相对湿度的增大,雾霾发生的概率会增加。     

广东低温阴雨年景预测

在广东省低温阴雨天气的特征和类型研究的基础上,采用气候场主分量逐步回归预报模型,通过相关分析和逐步回归,求得低温阴雨场主分量与高度场、海温场、环流指数以及副高面积指数等因子场主分量之间的联系,建立了广东低温阴雨场前15个主分量预报方程,对广东10个代表站的1990年低温阴雨总日数作预测,其结果平均绝对误差约为4d。     

TRMM卫星LIS闪电资料在数值模式中的应用

利用热带降雨测量卫星（TRMM）上闪电成像仪（LIS）和测雨雷达（PR）资料,得到了LIS闪电发生率与PR对流降水之间的统计关系。将由LIS闪电数据反演的对流降水等资料,连续同化加入到改进的区域预报模式（ARPS）的初始场中,对江淮流域暴雨进行模拟,结果显示暴雨的中心位置和强度预报都得到了明显的改善。     

2014年1月济南市空气污染气象条件分析

为研究大气环流背景及气象条件对山东中西部PM2.5污染的影响,利用气象及PM2.5浓度资料,选取济南市作为典型代表城市,诊断分析了大气环流背景及气象演变过程对2014年1月济南市PM2.5浓度的影响,建立济南静稳指数公式。结果表明：2014年1月华东北部至华北南部地面至对流层中层风速均为负距平,水平方向污染扩散能力差,偏南风异常加强了南方水汽的输送,有利于气态污染物向颗粒态转化,推高了PM2.5浓度;对流层低层东亚冬季风异常偏弱,逆温增多,垂直方向污染扩散能力差;500 hPa异常高压,抑制了东亚大槽的发展,更加有利于污染物在底层的累积。天气演变过程分析表明：地面水平方向及高空垂直方向气象条件对PM2.5浓度均有影响,地面风速偏弱（偏强）,高（低）湿度,风场辐合（辐散）时,PM2.5污染偏高（偏低）;边界层高度降低（升高）,垂直方向气流下沉（上升）,对流层中低层大气层结不稳定增强（减弱）时,PM2.5污染升高（降低）。静稳指数对于空气质量及重污染过程具有较好的预报能力。     

苏皖地区强降水过程双雨带漏报原因分析

基于降水量观测数据、ECMWF模式降水预报数据和ERA5再分析数据，研究了2022年3月19—20日苏皖地区一次降水过程中双雨带漏报个例，并对比分析了一次双雨带成功预报个例.结果表明：(1)漏报个例的北雨带中，16个站降水量进入近30年3月日降水量前10名，两个站降雨量刷新3月份的历史极值，是一次极端性较强的降水过程.(2)ECMWF模式未能准确预报北雨带冷平流，未反映实况中出现的对流活动，且预报的对流层低层相对湿度始终偏小，两个原因直接导致北雨带降水量预报值显著偏少.(3)成功预报个例中，过程开始阶段，ECMWF模式有700 hPa高湿区预报范围偏大、850 h Pa高湿区预报位置偏南的情况，以后逐渐调整为与实况一致，较好地预报了苏皖地区对流层低层湿度条件，佐证了湿度预报偏差是造成雨带预报偏差的重要原因.     

广东春雨的长期预报

利用气候场的主分量逐步回归预报方法,通过相关分析和逐步回归,求得春雨场的主分量与高度场、海温场以及环流指数等因子场的主分量之间的联系．结果表明,广东春雨场的前１５个主分量（约占场的总方差的９７４％）的预报方程,通过α＝００５显著性检验,其方程复相关系数最小为０７２９,最大为０９７５．对广东省长期预报的１９个代表站的１９９０年春季（２～４月）降水量作预报的统计结果,其预报平均绝对误差约９０ｍｍ．     

高架雷暴诱发弱对流性暴雨过程分析

从2015年4月7日一次赣北区域性暴雨天气过程出发,分析了过程闪电强度及分布、回波特征、降水强度、天气形势配置、系统垂直结构和物理量特征。结果表明,本次过程是一次高架雷暴诱发的弱对流性暴雨天气过程,闪电强度较弱,次数较少,以积层混合云降水回波为主,回波强度20~40 d BZ,最大降水强度不超过15 mm/h,天气形势配置和系统垂直结构显示明显的高架雷暴特征,主要的水汽、不稳定和抬升条件位于850h Pa以上,相关物理量也主要反映在700 h Pa层次最为明显。春季冷锋后部高架雷暴天气一直是预报业务的难点,本文也尝试总结了该类型天气的预报着眼点。     

基于花朵授粉算法的组合式风速预测

针对风速的波动性导致风电功率不稳定,严重影响电力系统的安全、稳定运行等问题,提出一种基于风速数据分解的组合式模型,该模型首先利用集合经验模态分解法将风速序列分解为频率不同的若干个分量,降低了风速序列的非平稳性。然后利用花朵授粉算法优化BP(back propagation)神经网络构建预测模型,预测各个分量的变化趋势。最后将各个分量的预测值进行叠加组合得出最终的风速预测值。仿真结果表明,所提出的组合式模型平均绝对误差控制在0.2 m·s~(-1)以内,在风速预测方面有较高的预测精度,具有广阔的实际应用前景。     

蒙西地区不同边界层参数化方案的近地层风场预报效果评估

利用中尺度WRF(Weather Research Forecast)模式和GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)同化系统,通过改变边界层参数化方案对蒙西地区进行了7组回报试验,并基于70个国家级地面站和18座风塔观测对试验结果进行多方面检验。结果表明:模式的预报可以抓住实际风速风向的演变和位相变化。各边界层参数化方案的10 m和70 m风向较观测有轻微顺偏;各方案对有效风速(3~15 m/s)的预报效果最好,对满发风速(15~25 m/s)的效果次之,对无效风速(0~3 m/s)的预报效果最差;各方案都能模拟出风速风向的日变化特征,表现为白天风速随时间增大和风向的顺转,傍晚到夜间风速的减小和风向的逆转;各方案对10 m风场的预报差异较70 m的更为明显,且模拟的风速偏大,YSU方案对10 m风速的预报效果最好,ACM2对70 m风速预报效果最好;TEMF、YSU以及ACM2方案对风切变指数的预报较好;大气层结的稳定性对低层风场的模拟有比较重要的影响。     

GBAS进近的误差修正与运行实施方法

 地基增强系统(GBAS)提高定位精度需要获得地面广播的各类定位误差修正值, 通过分析传统的对流层误差修正算法, 提出了区分大气干湿分量的对流层指数修正算法。通过实际的采样和计算验证可知, 使用该算法能够较为明显地提高对流层修正误差的精度。探讨了地基增强系统进近飞行程序设计与实施方法, 分析了地基增强系统进近的各种优势, 提出了加快中国地基增强系统应用的建议。     

闪电辐射源多脉冲匹配定位方法

为匹配出更多的闪电辐射源脉冲,定位出更多的闪电辐射源位置,得到清晰的闪电发展通道,提出了一种闪电辐射源多脉冲匹配定位方法。该方法利用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法对原始的闪电电场信号进行分解,再将分解得到的部分分量合成,将合成后的信号进行归一化并提取脉冲,依据滑动窗口内四个脉冲序列的高度比例特征和间隔特征实现相同辐射源脉冲的匹配。结果表明,利用EMD方法对闪电电场信号进行分解再部分合成,去除了原始信号中的直流分量、单调分量和低频周期分量,使信号波形更干净平稳;依据四个脉冲序列的高度比例特征和间隔特征对各测站间相同闪电辐射源的脉冲进行匹配,基于辐射源脉冲的到达时间差定位出辐射源的三维位置,可以清晰地描绘出闪电通道的发展过程。从整体定位效果来看,本文提出的闪电辐射源多脉冲匹配定位方法效果优于传统的单脉冲匹配方法。     

基于EMD与分形理论的闪电电场信号识别研究

基于经验模态分解(EMD)和分形理论对闪电电场信号的不同放电类型进行了识别研究.对闪电信号进行EMD分解后,用相关系数选取其优势分量并计算出相应的盒分形维数,将这些优势分量的盒维数、闪电信号的多重分形谱参数以及优势分量盒维数与多重分形谱参数的融合分别作为闪电信号的有效特征值,采用支持向量机对云、地闪不同放电类型的闪电信号进行识别研究.结果表明,单一分形特征与多重分形谱参数的融合特征,能够更精确地表征闪电信号的鉴别性特征,会获得更高的识别率,研究成果对闪电类型的识别有一定的参考价值.     

基于Stacking集成机器学习的波浪预报

采用多层感知器模型、随机森林模型为第一层子模型,极端树模型为第二层元模型,建立基于Stacking集成机器学习的波浪预报算法,并引入邻域平均法抑制在拐点处产生的数值震荡。以长江口外海2016年1—9月的风速和中国近海波高数据为数据源,利用机器学习风速与有效波高之间的关系,将2016年10—11月的风速、波高数据用于预报结果的对比分析,预报前45 d R²拟合优度达到0.97以上,平均误差最大值为0.08 m,平均相对误差最大值为0.05,预报结果与波浪谱模型结果趋势一致,准确度较高;预报结果后15 d误差增长较快,这与训练集数据中寒潮浪占比较少有关。     

南海夏季风特征及其指数

资料分析表明南海夏季风与南亚（印度）夏季风有极为明显的差异,尤其是经向风分量和纬向分量有同等重要作用,因此用国外较普遍采用的Ｗｅｂｓｔｅｒ等提出的指数来描写南海夏季风并不合适,提出３种用对流层上下层散度差来描述南海夏季风的新指数,它不仅物理含义清楚,而且能很地描述夏季风的活动和变化。     

风的湍流特性两种分析方法的比较及其应用

风的湍流特性实测研究中常用两种分析方法：矢量法是水平风速风向由二维风速矢量表示，即自然风为纵向分量和横向分量的矢量和；标量法是水平风速用绝对风速和风向两个标量表示．由于对水平分量的定义差别，两种方法对应的湍流脉动特性分析结果（如平均风速、阵风因子、湍流度、功率谱密度和湍流积分长度等）不一致，将两种方法用于分析广东、上海、福建和江苏等地实测的四组脉动风速数据，结果证明不同的分析方法给统计结果带来差异，差异的大小随着风的脉动强度增大而增大．