应用太阳辐射通量和云量的历史资料进行紫外线辐射强度预报

紫外线辐射是太阳总辐射的一部分,而云对太阳辐射具有明显的减弱作用。本文应用1961￣2000年南昌市太阳总辐射资料和云量（低云、总云量）资料建立不同月份太阳总辐射与云量之间的关系,并应用南昌市2002年6月￣2003年5月的紫外线辐射监测资料和太阳总辐射资料,建立紫外线与太阳总辐射之间的关系,最终建立南昌市紫外线辐射强度预报方法。     

基于模式输出统计预报方法的云量精细化预报

通过对T639数值预报产品的释用,结合地面气象观测站资料,以环渤海地区兴城站为例,建立了云量的精细化预报模型.从云形成的基本条件出发,选取4类天气学意义明确的预报因子:水汽类、大气不稳定度类、大气上升运动类和天气系统强度类,以总云量、低云量为预报对象,通过逐步回归法建立兴城站逐月、逐时次的云量预报方程.结果表明,云量主要受水汽、大气上升运动和大气不稳定度影响.回代检验结果表明,总云量平均绝对误差为20%,低云量平均绝对误差为16%,低云量的预报方程预报效果更好;总云量夏半年预报准确率更高,低云量冬半年预报准确率更高,可为云量精细化预报提供参考.     

青藏高原云的气候特征及其对地气系统的影响

利用ISCCPD2资料分析了青藏高原云宏观参量的时空分布特征,结合NCEP资料分析了不同云类与降水和气温的关系,利用CERES SSF MODIS Edition 3A资料分析了云对地气系统的辐射强迫作用.结果表明,青藏高原地区云量分布整体呈自东向西减少的态势;总云量、低云云量、总光学厚度和总云水路径的分布形势很相似;水高积云、水积云、卷云和冰高积云的云水路径及云光学厚度均较小,冰层云、冰雨层云和深对流云的云水路径及云光学厚度均较大;出现最多的是卷云,最少的是冰层云、冰层积云、冰积云和冰雨层云;青藏高原地区的水积云、水高积云、水高层云、卷云和卷层云的云量与降水一致.近20a,中高云量在青藏高原地区呈上升趋势,低云量则呈明显下降趋势,该结果可能导致青藏高原地区地面气温升高.青藏高原地区云的短波辐射强迫主导着云的净辐射强迫效应,且具有显著的季节变化.     

基于ISCCP卫星资料的南中国海云量特征分析

为较准确地了解掌握可以反映南中国海天气和气候特征的云量分布演变特征,利用1999年1月至2009年12月的ISCCP卫星云量资料,通过物理量特征提取、对比分析等方法,研究了南中国海总云量及高、中、低云量的分布演变特征,以及其与其他海域各季节云量季节性变化特征。结果表明:南中国海低云量四季中均表现为由海区向沿岸递减,总云量和中、高云量夏秋季高于冬春季,低云量则相反。对于不同海域的云量细节特征要依据各季节大气和海洋环流变化来细致区分,这样有助于在掌握规律基础上有效制作海域上空云的预报。     

南极瑞穗站太阳分光辐射及大气透明状况

本文利用１９７９年－１９８０年南极瑞穗站太阳分光辐射资料＾［１－２］。统计分析了其太阳分光辐射特征及大气透明状况。初步结果表明：瑞穗站虽然地处高纬，因大气洁净仍有很强的太阳直接辐射能量；由于雪面的高反射率及大气的多次反射使得散射较大；直接太阳辐射、总辐射和反射辐射与ｓｉｎｈ有较好的线性关系；散射辐射及与总辐射比与大阳高度角和大气质量有关。文中还计算了瑞穗站的大气透明度系数，并与拉萨和北京的大气透明     

静止卫星云图的云位置偏差及其几何校正

利用静止气象卫星云图红外亮温数据和大气的温度层结曲线计算云顶高度。根据几何关系推导出观测云与真云位置偏差的计算公式, 得到中国大陆地区对流云的观测偏差一般为5~20 km的结论。通过观测云经纬度和云顶高度计算真云经纬度, 在此基础上进行了卫星云图几何校正实验, 得到误差不超过2 km的云图校正结果。通过校正前后云图与雷达图的对比, 验证了校正方法的有效性。最后, 分析了云顶高度估算误差所造成的云图校正误差。     

环渤海地区云量的精细化预报方法

利用2010-2016年的云观测资料和T639数值预报产品,分析了云量与影响云生成的主要气象因子间的相关性,通过逐步回归方法建立了环渤海地区云量的时间精细化定量预报模型.结果表明,与总云量和低云量相关性显著的气象因子主要是水汽、大气不稳定度和上升运动.其中水汽类因子包括整层相对湿度、整层湿度和大气可降水量;大气不稳定度类因子为K指数和位势不稳定指标;上升运动为850～400 hPa 5层平均垂直速度.通过逐步回归方法建立了环渤海地区总云量和低云量的时间精细化预报模型,总云量和低云量预报方程的复相关系数大部分在0.5以上.回代预报检验结果表明,总云量和低云量绝对误差分别为22%和18%;试预报检验结果表明,总云量预报的绝对误差为23%;个例分析结果表明,新民站和沂源站的预报效果比较理想,大部分时段总云量的预报值及变化趋势与实际观测结果接近,模型预报性能较好,具有一定的实际应用价值.     

新疆石河子太阳总辐射特征及相关要素分析

统计了新疆石河子地区1959～2003年太阳总辐射的资料。首先把新疆石河子太阳总辐射资料统一单位,在此基础上用5a滑动平均的统计方法并用最小二乘法建立方程式,计算太阳辐射气候倾向率及日照气候倾向反映太阳辐射的45a变化趋势,用小波分析方法分析太阳总辐射的周期变化规律。结果表明,新疆石河子地区的年日照时数减少,年总辐射量呈显著减少趋势,有11年的周期变化,在1981年左右有突变。初步统计能见度低于10km次数在逐年增多,认为近年来大气混浊度和大气总悬浮粒子浓度的比例增加是引起新疆石河子地区太阳总辐射量下降的原因之一,说明太阳总辐射量的变化与城市发展密切相关。     

用星载雷达和微波辐射计对江淮云雨垂直结构进行分析及模拟研究

利用热带降雨测量计划卫星2000年在淮河流域能量和水循环试验区域的观测资料建立了适合该地区的云雨模型,并用此模型研究了云雨系统中各种成分对星载微波辐射计所接收的辐射亮温的贡献。模拟结果跟微波成像仪(TRMM)的九通道微波辐射亮温进行对比的结果表明：用TRMM卫星资料建立的云雨模型较好的反映了云降水系统的实际辐射情况;同时也看到,降水系统中上部冰层对上行辐射亮温影响巨大,值得进一步研究。     

基于全球天气预报系统对河套周边地区低云量精细化预报

基于2008-2013年全球天气预报系统(GFS)预报场资料,构造了30个云预报因子,分析了其与低云量的相关关系,采用多元逐步回归预报方法建立了黄河河套周边地区低云量0～168 h逐小时精细化区域预报,评估了预报模型的预报效果.结果表明,低云量与水汽类因子整层湿度和整层相对湿度具有较强的正相关性;与大气可降水量、低层温...     

基于WRF-SOLRA数值模式的太阳总辐射预报性能分析

基于分布于内蒙古具有区域代表性的8个辐射站观测资料,分析不同区域、时间段和天气条件下WRF-SOLRA数值预报模式对太阳总辐射的预报性能,并对预报结果进行订正.结果表明:WRF-SOLRA数值模式的太阳总辐射预报与实况的趋势基本一致,且太阳总辐射的预报误差、趋势具有显著的时空分布特征.误差日分布由东至西呈现上午为正-中午为负-下午为正、全时段为负和上午为正-下午为负的特征;所有站午间误差大,预报偏移幅度小,而傍晚时段与之相反.同时,随着云量、气温和PM2.5、PM10浓度的增加,均方根误差均呈增大趋势,模式预报性能降低,而平均风速、平均气压和能见度增加,预报性能转好.通过检验分析,针对性的对太阳能总辐射数值预报进行了应用订正,订正后预报与观测的相位差由0～2h减为0～1h内、预报均方根误差由36.29～117.38W/m2减为36.19～91.00W/m~2,达到了服务光伏电场功率预测的目标.     

GMS卫星红外云图云迹风的反演

GMS静止气象卫星探测所得到的红外云图资料,用计算机图象识别技术来反演云迹风。将整幅云图划分为若干个象素点数为32×32的小块,对每个小块进行目标物的分类运算。应用模式识别中区域聚类法即最近邻简单试探法和K-均值聚类算法来完成高云、中云、低云和地表的区分。云迹风的计算采用红外亮温交叉相关法,在设定的搜索区内通过计算相邻两个时次云图目标区与搜索区的红外亮温交叉相关系数,可以得到一个交叉相关系数匹配面。对匹配面上的主极大峰值和次极大峰值应用匹配面检测和连续性检测选出合适的峰值,进而得到云迹风矢量。云迹风的高度推算用选定目标云的红外亮温加权平均值与该季节气候统计温度垂直分布值相比较,推算出目标云为高云、中云或低云。     

中国北方云量的四季分布与降水

利用中国35°N以北地区1960-2005年333个站逐日地面观测总云量、低云量、降水量资料,并依据相关文献进行区划,系统研究了中国北方地区46年云和降水的时空分布特征,讨论了总云量、低云量、降水的相互关系.结果表明:中国35°N以北地区总云量、低云量分布形势与地形吻合较好,沿北方高大山脉有明显的云量高值区.总云量、低云量的季节分布特点显著:春夏两季东西部呈反相分布,秋冬季全区总云量、低云量分布稀少,但冬季在新疆天山以北有明显云量大值区.中国北方地区总云量、低云量与降水呈正相关关系,春季相关性最好,秋冬季次之,夏季最弱,但平原地区夏季的总云量、低云量与降水相关性尤为显著,山区则相反.逐区统计分析各区雨日数及各雨量级的总云量、低云量,发现北方各区在相同量级的降雨日,总云量、低云量差异不大.     

青藏高原及周边地区云气候特征

利用25年(1983.7—2008.6)的ISCCP D2云气候资料,统计分析了青藏高原及其周边地区总云量时空分布特征,并根据高原地形特征、大气环流形势等作出了合理解释。     

环渤海地区云量的动力过程相似预报方法

利用环渤海35个台站1954-2002年近50年逐日平均总云量和低云量的观测资料,统计关注区域内少云、中等云量、多云的发生情况;再用同期NCEP再分析资料,计算出预报关注区域内与不同云量形成相关性较好的各种不同要素的平均场,依据动力过程相似原理,利用T213数值预报产品相邻24h预报场,以域块距离为依据,建立云量预报模型,制作日平均总云量和低云量4～9天的预报.经过2003-2007年的预报结果与实况资料的对比检验表明:依据动力过程相似方法建立的云量预报模型对日平均总云量和日平均低云量的预报准确率较高;日平均低云量预报准确率要高于日平均总云量;冬半年预报准确率高于夏半年;天空出现少云的预报准确率高于中等云量和多云的情况.     

全球变暖背景下江苏气候局地响应的基本特征

在全球变暖背景下,通过对1961-2000年江苏地区13个国家基本基准站地面资料的分析发现,江苏地区气候的响应存在两个基本特征.其一表现为该区域气候年代际变异存在着明显的3个阶段,1968年左右前的降温期,伴随着总云量(低云量)的增加、总辐射减少和大气水汽表征量的减少;在谮1968-1986年左右的转型耦合期,气候变异不明显;1986年以及其后的增温期,伴随着总云量(低云量)的减少、总辐射增加以及大气水汽表征量的增加.第二个基本特征则为,在上述降温-减湿/增温-增湿期,明显对应着降水减少/增加时期,从理论上论证了这种对应关系是由于湿热涡旋效应增强所致.     

黄土高原半干旱区地表辐射特征

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站地表辐射资料,分析了黄土高原半干旱区地表辐射的变化规律,并对该区地表辐射特征、地表反照率的年季变化及其影响机制进行了研究.结果表明:该区全年太阳总辐射较强,年平均值为204.2 W/m2,受地表状况和天气过程等因素影响,年变化表现出不规则或区域性特征.大气和地表对太阳辐射加热的响应需2个月,它们对地表辐射年变化的相对变幅达44.6%和38.9%,比干旱区的(100%)小,这说明该区云量年变化比干旱区的小,且大气和土壤对地表辐射变化的"缓冲"作用更强.反照率的年平均值为0.2432,比荒漠区小;其高值正好对应降雪过程和偏干旱时段,而低值则与降水、连绵阴雨的天气吻合.     

北京市紫外辐射对人体健康的影响及其统计预报模型

利用2005-2011年中国科学院大气物理研究所铁塔分部的辐射观测资料和北京3所三级甲等医院2008-2011年皮肤病及眼部疾病急诊人数资料,对紫外辐射和相关疾病进行分析.选取与紫外辐射相关系数通过α=0.05显著性检验的气象要素作为预报因子,利用逐步回归方法分月建立紫外辐射强度预报方程.结果表明:紫外辐射与皮肤病的相关系数为0.367,与眼部疾病的相关系数为0.265,均通过α=0.001的显著性检验.不同月份紫外辐射的日变化规律不同,对人体产生伤害的时间段有所差异;紫外辐射强度与总云量、低云量、能见度、风向、风速、气压、相对湿度、气温等有关,其中与总云量、低云量、能见度的相关性最显著;1-11月预报方程历史回代检验的平均评分为82.8,试预报的平均评分为82.7;预报模型的拟合能力和推广能力较好,为实际业务提供了指导意义.     

地基12通道微波辐射计反演大气温湿廓线及估算雷达路径积分衰减

利用TP/WVP-3000型地基微波辐射计12通道亮温观测资料,发展了一套大气温湿及液态水廓线反演算法.首先对近20年历史探空数据进行数据转换、插值等处理后,分无云和有云两种类型,运用MWMOD微波辐射传输模式,计算无云情况下的微波亮温集,根据相对湿度廓线,利用模式的绝热液水含量分析方法,模拟计算出液态水廓线及对应的微波亮温数据集,利用改进BP神经网络计算模型,通过神经网络学习训练,获取代表该地区的神经网络系数,用于反演计算大气温度、水汽密度、相对湿度和液态水廓线.与GPS探空数据对比,反演的大气温度廓线在7 km以下误差均在3 K以内,水汽密度廓线在6 km以下误差均在3 g/m2以内,部分底层廓线的反演值与GPS探空观测接近,获得了较好的反演结果.同时,通过模式分析出云水廓线,弥补GPS探空不足,利用微波辐射计观测进行验证,估算雷达路径积分衰减,用于试验降水雷达反演分析.     

利用GMS卫星资料进行强对流降水估计

对利用静止卫星云图资料进行降水的估计方法进行了回顾,在总结前人方法的基础上。针对GMS云图资料及华南地区的特点对强对流云团降水方法进行了研究,包括冷云区持续时间估计法、红外亮温法,并将梯度、发展率和常规探测资料加入其中进行分析。结果显示,综合几种资料,能较好地进行强降水的估计。