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2015年  第26卷  第3期

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第3期封面及目次
2015, 26(3), DOI: 10.11898/1001-7313.20150315
摘要:
中国历史探空资料部分等压面位势高度订正
阮新, 熊安元, 胡开喜, 梁秀慧, 王志文, 杨燕茹, 邹凤玲
2015, 26(3): 257-267, DOI: 10.11898/1001-7313.20150301
摘要:
对中国高空探测历史资料进行静力学检查发现,1963年前900,800,80 hPa和60 hPa位势高度记录错误率异常偏高,20世纪70年代中期个别站250 hPa和70 hPa位势高度记录错误率也异常偏高。通过对中国高空观测规范历史沿革的分析和资料验证,指出受当时计算条件所限,这些等压面上的位势高度是在其他规定等压面的位势高度查表计算完成后,利用时间高度曲线通过人工插值估算获得,主观因素影响较大,易产生较大误差,因而错误率异常偏高。该文提出依据静力学原理重新计算这些等压面位势高度记录的订正方案,并进行效果检验。结果表明:该方案能够比较精确地还原台站观测时对位势高度的正确计算,错误资料订正后,相关高度静力学余差序列趋向均一,订正方案合理、有效。
降水引发的西南地区公路损毁风险预报方法
狄靖月, 王志, 田华, 谢凯, 杨晓丹, 陈辉, 许凤雯
2015, 26(3): 268-279, DOI: 10.11898/1001-7313.20150302
摘要:
降水引发公路沿线滑坡、泥石流及其他灾害频繁发生,已成为引发公路损毁的最重要因子之一。该文利用2007年1月—2013年7月区域 (云、贵、川、渝4个地区) 公路损毁灾害数据、基础地理信息数据及国家气象中心降水量历史资料,通过对灾害发生频次、降水量等资料的统计分析,初步探讨降水与公路损毁灾害的关系,并重点针对公路损毁的降水影响因子 (即前期有效降水和损毁灾害发生当日降水),开发具有普适性的公路损毁概率密度函数及其概率拟合方程,建立公路损毁灾害概率预报模型;综合公路损毁灾害风险区划信息 (即灾害危险性等级) 与降水的等级临界阈值 (即降水危险性等级),建立区域公路损毁的危险性分级预警方案,得出综合的西南地区公路损毁风险预报模型,以1~5级划分, 分别为灾害发生可能性极小、灾害发生可能性较小、灾害发生可能性中等 (注意)、灾害发生可能性较大 (预警)、灾害发生可能性极大 (警报)。该预报方法结合降水危险性等级及公路损毁灾害危险性等级,明显优于仅考虑阈值降水量的判别方法。
华北平原夜间对流性天气对地面O3混合比的抬升效应
贾诗卉, 徐晓斌, 林伟立, 王瑛, 何心河, 张华龙
2015, 26(3): 280-290, DOI: 10.11898/1001-7313.20150303
摘要:
2013年6—9月在河北省固城站观测到多次夜间对流性天气伴随地面O3混合比快速抬升的过程,并引起次日清晨到中午O3混合比升高。大多数对流过程中,O3混合比在半小时内升高至60×10-9~80×10-9,同时NOx等反应性气体混合比下降,θse值降低,说明下沉气流将高空气团带到地面,造成了O3混合比的升高。通过再分析资料得到下沉气团基本来源于对流层中下层,这一结论与当地进行的一次飞机观测结果吻合。多数对流过程中固城站和北京城区地面O3混合比和θse值有相同的变化趋势和程度。根据观测结果,推测华北地区在夏季和初秋时,对流层中下层存在O3高值区,混合比约为60×10-9~80×10-9。对流性天气对地面O3抬升的影响区域与对流系统的影响范围有关,可达到中尺度范围。华北地区光化学污染严重,对流性天气引起的地面O3混合比抬升程度比较强,对环境的影响值得关注。
基于空气污染指数的太阳日总辐射计算方法
喻丽, 申双和, 陶苏林, 李萌, 丁从慧
2015, 26(3): 291-299, DOI: 10.11898/1001-7313.20150304
摘要:
通过对2001—2012年全国23个站实测资料的分析,利用非线性回归法建立了以气温日较差、天文日照百分率和空气污染指数为主导因子的太阳日总辐射模型,这里简称为DSRM-Y模型 (Daily Solar Radiation Model-Y),检验其效果并与已有的DSRM-C模型 (Daily Solar Radiation Model-C) 进行效果比对。结果表明:太阳日总辐射与空气污染指数呈显著负相关,DSRM-Y模型的太阳日总辐射估算值与实测值的散点图以及平均偏差、均方根误差、误差分析均表现出较好的拟合效果。将模型应用于西宁、上海、昆明3个代表站,空气污染指数上升后,3个站太阳日总辐射均呈减少趋势;23个站DSRM-Y模型的均方根误差均小于DSRM-C模型,即DSRM-Y模型的拟合效果好于DSRM-C模型。
气候变化对雨养冬小麦水分利用效率的影响估算
成林, 方文松
2015, 26(3): 300-310, DOI: 10.11898/1001-7313.20150305
摘要:
研究气候变化对雨养冬小麦水分利用效率的影响规律,可为农业适应气候变化提供科学依据。通过构建代表站雨养冬小麦产量和土壤水分变化量的模拟方程,分析水分利用效率的历史变化,并结合两种区域气候模式PRECIS和REGCM4.0输出的4种不同气候变化情景资料,估算未来2021—2050年雨养冬小麦水分利用效率的可能变化。结果表明:1981—2010年甘肃、山西和河南代表站的雨养冬小麦水分利用效率呈二次曲线变化趋势,最大值出现在2003年前后。4种气候变化情景的模拟结果均显示:2021—2050年冬小麦全生育期耗水量明显增加,各代表站不同情景平均增加6.2%;产量有增有减,平均产量变化率为1.4%;水分利用效率平均减小3.8%,且变率减小。区域气候模式PRECIS估算的水分利用效率的减小量A2情景大于B2情景,REGCM4.0模式估算的水分利用效率的减小量RCP8.5情景大于RCP4.5情景。整体来看,RCP气候情景对雨养冬小麦水分利用效率的负面影响更大。
不同高度建筑物上的下行地闪回击特征
陈绿文, 吕伟涛, 张义军, 张阳
2015, 26(3): 311-318, DOI: 10.11898/1001-7313.20150306
摘要:
为了研究不同高度建筑物上发生的下行地闪回击特征差异,对2009—2012年广州高建筑物雷电观测试验中获取的能确认接地点高度的58次下行负极性地闪的综合同步观测资料进行对比分析。结果表明:接地点高度小于等于200m和接地点高度大于200m两类地闪的回击次数和回击间隔时间的差异不明显,但接地点高度大于200m的地闪的首次回击电流幅值、继后回击电流幅值、首次回击光强脉冲的10%~90%波前时间及10%波前~50%波后半宽时间、继后回击光强脉冲的10%~90%波前时间及10%波前~50%波后半宽时间的算术平均值 (几何平均值) 分别为接地点高度小于等于200 m地闪的1.8(2.1),1.5(1.4),7.4(7.4),3.1(3.4),4.6(4.3) 和2.4(3.6) 倍。
探空气球漂移特征及对三角形法计算散度的影响
王学忠, 胡邦辉, 王举, 黄泓, 邹勋
2015, 27(3): 319-327, DOI: 10.11898/1001-7313.20150307
摘要:
利用2006—2013年南京站、安庆站和杭州站探空资料,讨论华东地区探空气球的漂移特征。设计不考虑气球漂移、考虑全部气球漂移和考虑部分气球漂移3个试验,比较3种情况下三角形法计算的散度差异。结果表明:气球漂移主要受大气环流及其变化影响,纬向上7月和8月气球随高度增加,先向东漂移、后向西漂移,其他月份以向东漂移为主,冬季漂移距离大;经向上受季风影响明显。考虑全部和部分气球漂移与不考虑气球漂移的散度对比表明,平均绝对偏差各月在对流层顶附近均有极大值;相对偏差季节分布明显,前者在6—9月较大,极大值略大于7%,后者冬季大,1月在200 hPa达到25%,在50 hPa超过50%。因此,利用三角形法计算散度所在层次较高或所使用资料中传统探空和特种探空并存时,均需考虑气球漂移影响。
基于时间尺度分离的中国东部夏季降水预测
刘娜, 李双林
2015, 26(3): 328-337, DOI: 10.11898/1001-7313.20150308
摘要:
基于时间尺度分离,利用NCEP第2代气候预测系统 (CFSv2) 每年4月起报的夏季月平均预测资料, 结合实际观测资料和再分析资料,对江淮流域及华北地区夏季降水距平百分率进行降尺度预测。将预测量和预测因子分为年际分量和年代际分量,在两个时间尺度上分别建立降尺度模型,两个预测分量之和为总预测量。对1982—2008年拟合时段的夏季降水距平百分率的回报结果表明:降尺度预测结果相对于原始模式结果预测技巧显著提高。降尺度预测与实况降水在江淮流域和华北地区的空间相关系数最大值超过0.8,多年平均值也分别提高到0.53和0.51;时间相关在每个站点也显著增强,相关系数为0.38~0.65。对2009—2013年进行独立样本检验,结果表明:降尺度模型能较好地预测出该时段的降水异常空间型态。同时,该模型对2014年夏季降水长江以南偏多、黄淮地区偏少的分布形势也有一定预测能力。
广东省北江流域坡向与海拔对汛期降水量的影响
梁胜华, 张灵, 千怀遂, 李明霞, 邹小硕
2015, 26(3): 338-345, DOI: 10.11898/1001-7313.20150309
摘要:
利用1956—2000年广东省北江流域40个水文站逐月降水量资料,统计北江流域汛期降水量与山地坡向及海拔高度的关系特征。利用地理加权回归 (GWR) 方法消除站点空间位置不同带来的宏观地理因子影响后,进行多年平均汛期降水量随海拔高度变化的相关分析,根据其点聚程度分区,研究降水量随海拔高度的变化规律。结果表明:广东省北江流域汛期降水量总体上呈纬向空间分布,由南至北逐渐减少,其中多雨区位于北江流域的东南部;在流域中部的英德至流域南部的清远之间的干流附近存在稳定的多雨中心。4个子区域最大降水量高度不同,由南至北分别为77.3 m,408.4 m,353.6 m和376.9 m,相对应的最大降水量分别为1566.2 mm,1467.4 mm,1295.9 mm和1151.5 mm。广东省北江流域汛期降水量变差系数由西南至东北依次增大,说明降水量的年际变化呈北大南小的空间分布规律。
利用地基北斗站反演大气水汽总量的精度检验
郭巍, 尹球, 杜明斌, 刘敏, 朱雪松
2015, 26(3): 346-353, DOI: 10.11898/1001-7313.20150310
摘要:
采用上海市气象局建立的北斗气象站的2014年观测数据和我国自主研发的精密导航数据处理软件PANDA (position and navigation data analysist) 实现了基于北斗数据的大气水汽总量 (precipitable water vapor,PWV) 反演,并将利用北斗卫星信号解算的大气水汽总量 (WBD) 结果与目前较为成熟的GPS卫星反演结果 (WGPS) 和无线电探空反演结果 (WRadio) 进行对比,研究表明:反演的WBDWGPS的均方根误差均低于3.5 mm,反演的WBDWRadio的均方根误差为3.6 mm,两种对比方式的相关系数均在0.95以上,反演方法以及地理位置的差异对于反演结果有一定影响;反演的WBD能够很好地反映出大气中水汽的变化特征,对于气象短时临近预报、气候分析有指示作用。
浙江省两套闪电定位系统地闪数据对比
赵伟, 姜瑜君, 童杭伟, 张斌
2015, 26(3): 354-363, DOI: 10.11898/1001-7313.20150311
摘要:
针对2009—2013年浙江省气象部门和电力部门闪电定位系统 (lightning location system, LLS) 监测的地闪 (cloud-to-ground lightning, CG lightning) 数据,从时空分布及探测效率等方面对两者进行对比。结果表明:电力部门LLS监测的年平均地闪频次稳定大于气象部门LLS监测的年平均地闪频次。从空间分布看,沿海平原和金衢盆地等平原地带,两者的地闪密度相近;在杭州和衢州交界地区,气象部门LLS监测的地闪密度稳定大于电力的地闪密度;在其他地区 (如浙西北、浙中南部和浙南等大部分地区),电力部门LLS监测的地闪密度稳定大于气象部门LLS监测的地闪密度。利用雷暴日数对两者的探测能力对比可知,气象部门LLS对一些较弱雷暴天气过程中的地闪有漏测可能。利用雷击跳闸记录对比分析,电力部门LLS逐年探测效率稳定高于气象部门LLS的探测效率,两者相差约6%。
FY-2E扫描辐射计云图受月球干扰的影响
陈博洋, 冯小虎
2015, 26(3): 364-368, DOI: 10.11898/1001-7313.20150312
摘要:
针对2012年3—12月FY-2E气象卫星云图出现4次明显的白色亮带异常状况,分析4个红外通道白色亮带出现的原因和影响机理。根据异常白色亮带出现的时间、亮带区域内的内容及亮带过后数据序列的特点,确定是月球出现在卫星视场外左侧临近区域引起的异常情况。以FY-2E气象卫星观测模式分析月球干扰云图的机理和过程,月球通过直流恢复导致云图中出现白色亮带,基于FY-2E气象卫星工作参数定量计算月球干扰云图的准确时间,确认在2012年3月—2013年1月FY-2E气象卫星共有12次受到月球干扰,而业务系统仅发现4次。根据异常数据分析干扰时间的计算精度,确认卫星的电子学随机误差和月球天平动是引起计算精度的重要原因。重新发现的异常云图显示了对月球干扰现象分析的合理性以及对干扰事件过程的计算准确性,有助于数据用户对FY-2E气象卫星云图的准确认识与应用。
集合预报产品综合分析显示平台关键技术与实现
于连庆, 李月安, 高嵩, 罗兵
2015, 26(3): 369-377, DOI: 10.11898/1001-7313.20150313
摘要:
针对集合预报方法在天气预报业务中的应用,开发了具有自主知识产权的集合预报产品综合分析显示平台。以集合预报模式输出数据量大、气象图表显示效率和质量要求高两个主要需求为出发点,采用客户端服务器架构设计。服务器端将原始数据转换为产品数据以提高客户端执行效率。该文详细分析了平台关键技术,针对数据延时问题,轮询式数据处理技术实时检查原始数据变化状态并更新产品,采用生产者消费者互斥方法解决多线程锁死问题。为提高图表美观程度,动态页面布局显示技术对所有图形要素进行分类, 并给出显示属性的抽象描述,结合图形渲染技术,实现了看图模式和出图模式的动态切换。该平台为预报员和服务决策者提供了宝贵的不确定性信息,在中小尺度极端天气预报、台风路径预报中发挥了重要作用。
基于WebGIS的气象综合显示系统改进与实现
赵文芳, 刘旭林, 聂凯
2015, 26(3): 378-384, DOI: 10.11898/1001-7313.20150314
摘要(1514) HTML全文 (632) PDF 817KB(1497)
摘要:
针对基于WebGIS的气象信息显示和查询系统在应用中存在交互性差、响应速度慢、可扩展性不强等问题, 引入MapServer开源应用框架pMapper,对框架的技术路线进行探讨,并提出在pMapper框架下实现基于Ajax的WebGIS方案,最后通过修改源代码和开发嵌入式组件快速构建基于Ajax的WebGIS气象综合显示系统,实现原业务系统的升级。通过在实际业务中使用证明,改进后的系统可有效提高WebGIS的运行效率,可支持100~150用户并发;多数页面平均响应时间在3 s之内。基于pMapper框架开发WebGIS仅需要15~30 d,提高了开发效率,为WebGIS开发人员提供了一种快速构建WebGIS应用系统的新思路。