多普勒雷达SVVP风场反演资料在暴雨数值预报中的应用

以NCEP再分析资料作为初始场,并同化由分步的VVP技术(即SVVP技术)反演得到的南京龙王山多普勒天气雷达二维风场资料,利用WRF中尺度模式及其三维变分同化系统,对发生在2011年6月18日02:00(文中所有时间均为北京时)—18日14:00江苏地区的一次暴雨过程进行了三维变分同化数值模拟,初步检验和评估了多普勒雷达SVVP技术反演得到的二维风场资料同化对数值预报能力的影响及作用。结果表明:同化之后,降水量和强降水中心预报的准确性得到了很大提高。     

GPS-PW资料在川西暴雨中的应用研究

利用WRF-3DVAR系统同化常规探空资料及成都4个GPS测站的可降水资料,对2008年9月23～25日一次川西暴雨进行一系列同化试验。结果表明,选用合理的物理过程、积分步长和初始条件,WRF模式可以较好地模拟此次暴雨过程;同化可以改善暴雨落区和强度的预报,同化GPS可降水资料可有效地调节局地及水汽输送下游地区暴雨预报,对北川地区的强降水中心强度及位置预报较好,同化探空资料对雨带形状描述接近实况;同化GPS可降水资料对初始场的湿度场影响明显,而对其他变量场的影响相对较弱;2种资料的单独及同时同化,都改善了预报场的动力结构（垂直速度）,有效地减少了spin-up时间,使得模式在积分初期就能模拟出与实况相近的动力结构;同化试验的温度预报场随时间误差增大,这可能与降水的触发有关。     

怀化大暴雨过程技术总结——以2011年6月3日~6日为例

利用常规观测资料、中小尺度雨量站资料、多普勒雷达资料、NECP再分析资料分析2011年6月3日到6日一次特大暴雨天气过程。此次强降水天气过程是由于高空低层东移,在中低层急流切变以及地面倒槽触发下引起的。暴雨发生时有充足的水汽通道和水汽辐合,并且有强烈的垂直上升运动,为暴雨的形成和维持发展提供必要的条件;并对多家数值模式对本次预报进行检验     

怀化大暴雨过程技术总结——以2011年6月3～6日为例

利用常规观测资料、中小尺度雨量站资料、多普勒雷达资料、NECP再分析资料分析2011年6月3～6日一次特大暴雨天气过程。此次强降水天气过程是由于高空低层东移,在中低层急流切变以及地面倒槽触发下引起的。暴雨发生时有充足的水汽通道和水汽辐合,并且有强烈的垂直上升运动,为暴雨的形成和维持发展提供必要的条件;并用多家数值模式对本次预报进行检验。     

2016年新疆一次大降水天气过程分析

利用中国气象局MICAPS资料,对2016年7月31日—8月2日新疆一次大范围的大降水天气的形势场、高低空配置、风场、云图、雷达特征及预报检验进行了分析.结果表明,造成这次大降水的主要形势场是南北两支低槽结合,存在高空偏西急流、中层偏南急流和850 hPa配合有偏东风,3支气流的维持加强,为大降水提供了充沛的水汽条件.降水区雷达回波维持时间长,存在辐合区,位置稳定;短时强降水的时段,有逆风区存在,回波顶高达到12 km.EC细网格预报72 h内在降水落区、降水量级、暴雨落区的位置和范围方面较WRF准确率高,但对伊犁北部降水量预报较实况量级偏小.     

江西西部一次局地对流性暴雨过程诊断分析

利用Micaps常规资料、多普勒雷达资料、地面加密自动站点资料,从环流形势、物理量场、回波特征方面,诊断分析了2014年5月24日08∶00—25日08∶00江西西部局地对流性暴雨天气过程。结果表明,这次对流性暴雨是在亚欧中高纬度环流经向度较大及副热带高压边缘扰动气流的背景下,中低层低槽和切变线共同影响下发生的;西南低空急流的建立、西南暖湿气流的增强,为这次对流性暴雨的产生提供了丰富的水汽、动力和热力条件。低层辐合、高层辐散和强烈的上升运动是产生这次对流性暴雨的重要动力条件;中低层有大的水汽积聚和水汽输送是产生这次对流性暴雨的重要水汽条件;大气层结不稳定、存在产生较强对流的有利条件、高能量区与中低层湿区和急流配合是产生这次对流性暴雨的重要热力条件。这次暴雨过程在雷达回波上以对流性回波为特征,出现2个主要降水时段(24日20∶00—25日01∶14、25日01∶24—09∶00),其中第2个降水时段维持降水时间长、降水强度大,是这次对流性暴雨的主要降水时段。     

2017年10月8—10日大连地区暴雨天气过程诊断分析

利用常规资料、区域自动站观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了2017年10月8—10日大连地区出现的暴雨、大风和强降温天气过程。结果表明,地面倒槽、副热带高压、切变线和高空冷涡影响大连地区出现了暴雨、大风、强降温的天气系统。降水时段有暖锋降水和冷锋降水2个阶段。副热高压偏强、切变线稳定少动使暴雨持续时间较长。高空急流和低空急流的建立为降水提供了水汽输送和动力条件。本次降水水汽通量中低层较大,700 h Pa最大。水汽通量散度中低层为辐合,高层为辐散。降水时段有较大的比湿场,为降水的产生提供丰富的水汽条件。强涡度柱与低层辐合高层辐散的形势是产生暴雨的动力条件。冷空气的侵入,降温剧烈。由于冷空气侵入锋生过程明显,出现大风天气。此次降水多个模式预报较准确,东北9 km WRF模式预报最好,T639预报量级偏小。     

山西省陵川县2012年一次大暴雨过程成因分析

利用常规观测资料、自动雨量站资料、数值预报产品和雷达回波资料分析2012年7月30日8:00-7月31日8:00发生在山西晋城陵川县区域性暴雨天气过程,发现这次过程是500.0hPa西风槽前部西南暖湿气流相与东北冷涡后部的下滑的冷空气互作用,700.0hPa低涡切变线、低空急流、中尺度的对流云团低空辐合,台风的北上使得副高边缘西南暖湿气流输送加大是造成此次大暴雨的主要影响系统。通过物理量场分析还发现水汽条件、水汽通量及其散度场等物理量对暴雨的发生有很好的指示意义,可为暴雨的发生、发展以及落区、时段预报提供有力的预报依据。     

GRAPES＿MESO模式对郴州一次强降水过程的预报检验

本文利用GRAPES_MESO模式数据、NCEP再分析资料和常规探空与地面资料、自动站资料等,对2019年6月10日郴州一次大暴雨过程的模式降水预报情况、环流形势和物理量等进行天气学检验。结果表明:GRAPES_MESO模式降水量预报随着时效临近,雨带位置和强度误差缩小,短期时效内的降水量预报,能较好地反应本次强降水的位置、范围、强度,整体效果比GRAPES_GFS、EC细网格、日本中尺度模式好;对于9日20∶00—10日20∶00 24h的降水量,模式9日08∶00预报了郴州西部的大暴雨,落区偏西40km左右,中心值偏小30mm左右;对形势场的预报误差随等压面高度降低而增大,在一定程度上表明复杂地形对模式预报影响较大; 850hPa风速辐合的漏报可能是降水量预报偏小的原因之一;模式对中层干侵入位置预报的偏差可能导致强降水位置偏离实况;对物理量场的预报不稳定,在本文检验的几个物理量中,水汽通量散度预报效果最好,而郴州西部水汽通量散度负值中心的预报范围和强度较实况偏小,可能是降水量偏小的重要原因之一;假相当位温的预报效果好于k指数,对涡度和散度的预报效果不太理想,这可能与观测资料较稀疏、无法体现中尺度对流系统的结构有关。     

多普勒雷达资料同化对山东“4·28”飑线过程的数值模拟

利用美国俄克拉何马大学风暴分析和预测中心开发的中尺度ARPS模式及其资料分析和同化系统ADAS,将山东省济南齐河、临沂和连云港3部多普勒雷达基数据资料同化进ARPS模式中,对山东“4·28”飑线过程进行了数值对比试验。结果发现,模式采用热启动的方式可以模拟出此次飑线过程,对飑线造成的降水的强度和落区预报也较好。雷达资料同化对飑线地面中尺度系统的模拟有明显的改进作用,尤其是在前2～3h效果非常明显,使模拟的地面雷暴高压和风场更接近实况。使用雷达资料进行同化循环,连续地将多部多普勒雷达资料同化到数值模式中,可以明显改进对飑线系统结构的模拟,较初始时刻同化雷达资料对飑线的模拟效果更好。因此,使用雷达资料进行快速分析和同化进行强对流天气预报是可行的,但模拟的降水偏强,这与雷达资料同化对于大范围暴雨预报的改进作用是不同的。     

850hpa温度在佳木斯地区各站日气温预报中的应用

利用2012年1月1日~2015年12月31日的ECMWF 850 hpa初始场的温度资料,采取线性插值的方法得到佳木斯地区7个观测站08时和20时的850 hpa温度,结合同时段7个站日最低、最高气温的观测资料,分析各站08时和20时的850 hpa温度与日最低、日最高气温的关系,并建立分县、分月的预报方程,并对其回归效果进行分析,得到适用于佳木斯地区的日最低、最高气温预报方法.结果表明,08时和20时的850 hpa温度与日最低、日最高气温具有明显的相关性,分月分站建立的温度预报方程对日最低、最高气温的预报具有指导意义,有利于预报准确率的提升.     

基于粒子滤波的LAI时间序列重构算法设计与实现

遥感观测的叶面积指数（LAI）时间序列数据广泛应用于作物长势监测,但数据受大气条件等影响,存在数值偏低和时间序列数据缺失等问题。为此,本文设计了一种基于重采样粒子滤波的LAI时间序列重构算法,以LAI为同化变量,在WOFOST模型本地化的基础上,实现了遥感LAI数据和WOFOST模型模拟的LAI数据的同化,以重构LAI时间序列。算法将WOFOST作物模型简化为LAI状态随时间演变的非线性计算方程,作为重采样粒子滤波的状态转移方程;将地面实测LAI数据和遥感LAI数据建立的线性方程,作为重采样粒子滤波的观测方程,建立LAI时间序列数据同化模型。以带权重粒子表示LAI时间序列状态后验分布,并在循环迭代中对粒子重采样,以此实现单点和区域LAI时间序列重构。应用该算法,对河北省冬麦区2010年LAI时间序列进行重构,结果表明,基于重采样粒子滤波的LAI时间序列重构算法在单点和区域上得到的LAI值明显更接近冬小麦实际生长状况,且算法能够弥补遥感LAI时序数据的缺失,为进一步的作物长势监测提供基础支撑。     

珠三角地区海陆风的数值模拟及城市化对其影响研究

利用中尺度数值模式MM5和四维同化技术相结合对珠三角地区的海陆风过程进行了模拟。结果表明,同化GTS和观测资料使得模拟的风场和实际情况更为接近,反映出了该区域海陆风的基本特点和日变换特征。针对该地区城市化日益加剧的现象,设计了敏感性试验,结果表明,城市化对珠三角地区的海陆风强度和方向有很大的影响,特别是中午增强的海风使得珠三角东岸的低层辐合加强,污染加剧。     

长白山云冷杉林不同大小林隙8月昼间气温和土壤温度比较

以长白山区云冷杉针阔混交林3个不同大小的林隙(456.2、290.2、83.9 m2)为研究对象,在林隙内按照不等距分布设置气温和土壤温度观测点,对8月份林隙内不同观测点气温和土壤温度的连续观测数据进行了分析,探讨了3个林隙内温度的时空变化特征.结果表明:林隙中央位置的气温和土壤温度的日变化均呈单峰型,温度在S－N方向...     

Assimilation of Remote Sensing and Crop Model for LAI Estimation Based on Ensemble Kalman Filter

Data assimilation in agricultural remote sensing research is of great significance to integrate with remote sensing observations and model simulations for parameters estimation.The present investigation not only designed and realized the Ensemble Kaiman Filtering algorithm (EnKF) assimilation by combing the crop growth model (CERES-Wheat) with remote sensing data,but also optimized and updated the key parameters (LAI) of winter wheat by using remote sensing data.Results showed that the assimilation LAI and the observation ones agreed with each other,and the R2 reached 0.8315.So assimilation remote sensing and crop model could provide reference data for the agricultural production.     

玉米群体消光系数的动态变化及其模拟

[目的]研究玉米群体消光系数的动态变化,提高净第一性生产力或产量的准确评估。[方法]基于中国气象局锦州玉米农田生态系统野外观测站2006年玉米生长季（5～9月）的辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,分析玉米群体的消光系数动态变化。[结果]玉米群体生长季消光系数日变化较大,其最大值分别出现在7：00～9：00、15：00～17：00,最小值在12：00前后,但变化幅度在抽雄期变小;在较大的时间尺度上（〉5d）,消光系数（K）与叶面积指数（LAI）呈抛物线关系,决定系数R2为0.9607。当仅考虑消光系数是太阳高度角或叶面积指数的函数时,方程在模拟玉米群体生长季不同时刻的消光系数K值时准确性较差,为此发展了新的消光系数动态模型K=λ（0.7848-0.0016θ）（0.1548LAI2-0.5586LAI＋0.654）。[结论]新的消光系数动态模型综合考虑了太阳高度角和玉米生长季叶面积指数对消光系数的影响,模拟效果优于现有的单因子消光系数模型。     

玉米群体消光系数的动态变化及其模拟

[目的]研究玉米群体消光系数的动态变化,提高净第一性生产力或产量的准确评估。[方法]基于中国气象局锦州玉米农田生态系统野外观测站2006年玉米生长季（5～9月）的辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,分析玉米群体的消光系数动态变化。[结果]玉米群体生长季消光系数日变化较大,其最大值分别出现在07：00～09：00、15：00～17：00,最小值出现在12：00前后,但变化幅度在抽雄期变小;在较大的时间尺度上（〉5 d）,消光系数（K）与叶面积指数（LAI）呈抛物线关系,决定系数（R2）为0.960 7。当仅考虑消光系数是太阳高度角或叶面积指数的函数时,方程在模拟玉米群体生长季不同时刻的消光系数K值时准确性较差,为此发展了新的消光系数动态模型K=λ（0.784 8-0.001 6θ）（0.154 8 LAI2-0.558 6LAI＋0.654）。[结论]新的消光系数动态模型综合考虑了太阳高度角和玉米生长季叶面积指数对消光系数的影响,模拟效果优于现有的单因子消光系数模型。     

望谟县冰雹危害特征分析及预防对策

利用望谟县冰雹观察资料( 1967年～2017年),对望谟县近51年冰雹的变化特征、持续时间、入侵路径等特征进行分析,得出如下结论,即近51年望谟县冰雹发生总计35 次,冰雹主要发生在4～5 月;冰雹出现时间主要在14:00 时至18:00 时,出现的次数为12次,次之在18：00时至20:00 时,出现的次数为9次;冰雹持续时间多数在1分钟左右,平均时间低于8分钟;入侵路径主要有自西向东、 自西向东南、自西向东北三条路径。建议每年2月～5月的每日14:00～22:00时段,加强冰雹预防,在冰雹入侵路径上布设防治冰雹的防雹站。     

黄河三角洲冰雹气候特征分析及其对策建议

利用1971~2006年黄河三角洲的气象观测资料,对黄河三角洲近36年的冰雹气候特征及形成时间进行了分析研究。结果表明,黄河三角洲的冰雹年均2.6 d,最多12 d;主要集中在4~10月,6月最多;其中西部利津最多,南部广饶最少;就年代分布而言,20世纪70年代最多,80年代最少,进入21世纪又有逐渐增加的趋势;从历年逐日冰雹发生频次最高的时间来看,主要出现在下午的13:00~21:00。同时提出了冰雹气候防御的对策和建议。