基于Logistic回归模型的风云二号(G星)降雹识别技术研究

以风云二号(G星)的7项卫星反演产品(云顶温度、云顶高度、液水路径、过冷层厚度、光学厚度、有效粒子半径以及黑体亮温)作为模型的输入参数建立Logistic回归冰雹识别模型,开展贵州降雹识别技术研究。收集了2020年3—5月期间11个降雹日共计136组风云二号(G星)卫星反演产品数据,其中包括了68个降雹点以及68个未降雹点数据,将每个降雹点降雹时刻前后15 min内的反演产品作为该点的数据。同时选取相应的未降雹点作为对比。将所建立的冰雹数据集分为训练集与检验集。其中,训练集为随机选取的116组数据,用于训练模型(分别包括58组降雹点与未降雹点数据),模型检验集为剩余20组数据(分别包括10组降雹点与未降雹点数据)。利用训练集完成Logistic回归冰雹识别模型建立,利用检验集验证模型识别效果。结果表明,Logistic回归冰雹识别模型对降雹的识别准确率为85%,其中对检验集中的10个降雹点识别准确率为90%,漏报率为10%;对10个未降雹点识别准确率为80%,空报率为20%。

积云并合扩展层化型积层混合云的数值模拟分析

积层混合云是我国的主要降水云系,也是人工影响天气的主要作业对象,从云降水物理的角度来研究云系的形成和发展维系具有重要的意义.基于积层混合云的重要性,本文从个例研究入手,利用中尺度数值模式WRF,模拟2005年5月17～18日发生在我国西南山区(主要以贵州省为主)的积层混合云降水过程.发现这次过程是由对流云并合扩大层化形成的.云系形成以后,云系附近会不断有对流云生成,并在移动过程中并合进入云系,补充云系发展维系所需的含水量和能量,促使云系不断维持.在积层混合云系的内部,对流云和层状云区不断地发生作用.对流云给周围的层状云不断输送含水量和能量,支持着层状云的发展.云系内部两种云相互作用的结果体现在:对流云内的上升气流速度逐渐渐小,层状云的上升气流速度不断维持,总上升气流面积区扩大.对流云的降水量不断减小,而层状云的降水不断维持,带来了大面积持续时间很长的降水.

云并合的初始位置探讨

尽管很多云的并合过程最初是从云的中下部开始的（在这方面开展了大量研究）,但我们在观测中发现也有相当数量的云并合过程最初是从云的中上部开始的（然而这方面的文献记载很少）。基于云并合对云降水过程演变的重要作用,本文从个例研究入手,利用中尺度数值模式WRF,模拟2005年5月17～18日发生在我国西南山区（主要以贵州省为主）的一次云并合过程。在整个云（系）的发展过程中,前后共经历了数十次并合。观测和模拟结果表明并合共经历了三个阶段：（1）对流云单体间并合形成较大的对流云;（2）对流云并合形成对流云团;（3）对流云团并合形成范围较大的降水云系。在此次个例中：第一和第二阶段的并合首先是从云的中下部开始的,往往是处于发展阶段的云发生并合;第三阶段的云并合却是从云的中上部开始的,往往是那些比较成熟的对流云团发生并合。两种并合机制截然不同,但都与风切变和云内的上升气流速度密切相关。本文系统阐述了两种不同的并合机制。

山地对流云并合形成积层混合云的过程分析

本文利用贵阳市气象台2005和2006年5—9月的地面、高空观测和雷达资料等,分析了41次山地对流云并合形成积层混合云的降水过程。研究发现如果分散的多单体对流云若距离较近,则很可能出现大范围地跨接、合并,则有可能形成范围宽广的片状或带状云系,即积层混合云系。云系形成以后在移动的过程中,会将前方不断新生的对流单体合并,从而云系前缘强度增强,云系不断维持。整个系统的生命期往往较分散云团更长,并有可能会形成间歇性或连续性降水。本文分析了山地对流云并合形成积层混合云的一些具体特征。

人工防雹的无意识增雨

“三·七”高炮防雹的另一个效果是增雨 ,本文取瓮安、普定两地的资料 ,作K、Ks 计算 ,K为降雹日的月平均降雨量和月平均降雨量的比率 ,Ks 为作业日 (或模拟作业日 )的平均降雨量和降雹日的月平均降雨量的比率。结果表明 :K值 ,瓮安、普定的作业期比非作业期分别大 8%和 9 5 % ;Ks 值 ,作业期比非作业期分别大 12 % (4月 )、4 % (5月 )和 6 % (4月 )、3% (5月 )。可见 ,作业期对流降水比非作业期对流降水贡献大 ,作业日对流降水的贡献比模拟作业日的贡献大。在人工防雹的同时 。

冰雹云初始扰动的数值研究

充分考虑贵州低纬、高原山区特色,建立了复杂地形下的三维动力学数值模式,模拟了由于下垫面的热力和动力不均匀造成的对流云的初始扰动,并将此模式与完全弹性的三维冰雹云催化数值模式结合,对高原山区冰雹进行数值预报,使贵州威宁地区冰雹预报的空报率由42.9%减少到22.6%,预报概括率由80.2%增加到92.3%。

复杂地形下冰雹预报的数值试验研究

充分考虑贵州低纬、高原山区特色,首先模拟由于下垫面的热力和动力不均匀造成的强对流云的初始扰动。在此初始扰动的基础上,用完全弹性三维冰雹云数值模式,模拟雹云的发生发展过程,对冰雹进行数值预报研究。通过现场试验和个例分析,发现模式能反映雹云的发生、发展等变化规律,并能对冰雹天气作预报,预报概括率为81%。

基于GIS技术的贵州省人工影响天气昆明空域外区自动化申报系统

本文针对贵州目前不断增长的人工影响天气作业活动与空域申报时效性和申报批复信息化管理水平不相适应现状,开发基于GIS技术的贵州省人工影响天气昆明空域外区自动化申报系统,三个外区140个作业点作业申报、批复通过申报系统完成,进一步有效提高了空域申报批复时效性、空域批复成功率、空域信息化管理、统计能力,让作业人员获取更多作业机会。

贵州一次降雹过程的数值催化试验

针对贵州威宁2000年6月4日的一次降雹过程,利用三维冰雹云催化数值模式,采用立体催化数值试验,模拟催化剂量、催化高度、催化时间对高炮消雹效率和消雹区域的影响;通过比较催化雹云和未催化雹云的总含水量,分析催化消雹机制,从而揭示贵州37高炮防雹作业的有效性和最佳催化方案。

江西干旱期间人工增雨天气条件与潜力区分析

通过对江西干旱期间的天气条件、气柱水汽量、对流云回波 (云顶高、强度等 )特征、作业技术方法等进行分析与研究 ,得出江西省人工增雨作业的基本技术数据和指标 ,为江西省开展人工增雨抗旱作业提供科学依据。

复杂地形下冰雹预报的数值试验研究

根据威宁地区的地形、气候特征 ,建立三维冰雹云数值模式 。

电子衡器的特殊故障处理

随着科学技术的迅猛发展，电子衡器在生产经营中占据着不可忽视的地位。为了更好地发挥它们的作用就必须保证它们的可靠性和计量准确性。然而无论是新安装的电子衡器或使用多年的电子衡器都会出现一些故障，致使它们无法正常使用。

导线积冰的云雾特征观测研究

导线积冰在贵州山区是常见的气象灾害,导线积冰增长率与气象云雾因子密切相关。研究选择贵州西部、北部、中部3个积冰区进行了专门外场观测,观测项目有:云滴谱、含水量、气温、风向、风速、导线上积冰的长径、短径。观测分析表明:贵州云滴浓度、特征平均直径没有显著性地区差异;云滴平均浓度140～312个/cm3,云滴算术平均直径、均立方根直径、中值体积直径分别为7.5μm,11.3μm和20μm;14μm以上大云滴浓度平均占云滴总浓度的12.5%,但对含水量的贡献高达78%,大滴与导线碰撞效率高,大滴是导线积冰的关键因子;云雾含水量平均0.20g/m3;在0～-6℃之间,含水量随温度的降低而降低;南北向导线积冰比东西向的积冰多;导线积冰增长率与含水量的大小成正比,风速超过3m/s时,积冰增长率与风速有较明显的正比关系。

1998年夏季我国东部降水与大气环流异常及其低频特征

东亚夏季风环流的异常对该地区降水异常有重要影响，而低频降水又是季风活动的一个主要特征。研究揭示了1998年降水异常及其低频变化等观测事实，分析讨论了大尺度环流的4个异常特征。结果表明：1998年汛期长江流域出现二度梅，10～20d低频振荡具有普遍性，而30～50d的地域性较为明显；西太平洋副热带高压位置的异常、欧亚大陆中高纬度持续阻塞高压、高空西风带急流轴线活动异常及二次季风涌的出现及其相互配合是长江流域降水异常的主要影响系统。

2004年渝北川东大暴雨环流及其非绝热加热特征

2004年9月上旬渝北川东发生了一次持续性大暴雨天气过程,造成了极为严重的局地洪涝灾害。应用国家气象中心实时加密观测降水资料,结合多卫星微波反演的降水资料及高分辨NCEP/NCAR再分析资料,通过对西南低涡等主要影响系统的分析,揭示暴雨次天气尺度环流特征,探讨高层非地转平流风分量与暴雨落区的关系,比较第1暴雨阶段(9月2日)和第2暴雨阶段(9月3日)大气非绝热加热的差异,发现前者以稳定性降水为主,后者则为显著的对流性降水。北方弱干冷空气和南方水汽输送在西南低涡暴雨持续和发展中具有重要作用。

贵州大气降水的时空分布规律研究

用全省现有84个气象台站的雨量资料,分析研究大气降水的时空分布规律,研究指出:贵州各地有着相对稳定而充沛的年降水资源,年降水量大多数县市为1 200mm左右,站平均年降雨量的相对变率为11.8%;各地降水量年内分配不均,夏半年(4-9月)多雨,约占全年雨量的3/4,冬半年(10-次年3月)少雨,仅占1/4,夏半年各月雨量年际变化呈现不稳定性,导致春夏干旱的频繁发生;各地重大降水过程集中在汛期,暴雨以上(≥50mm)降水日数主要出现在5-9月,约占全年的91%;对贵阳站长达84 a连续降水量序列的分析表明,其年、季雨量的年际和年代际波动较明显。最后结合贵州大气降水资源现状对开展人工增雨问题进行了讨论。

贵州省61年冰雹气候特征及其成因分析

选取1961—2021年贵州省84个国家站冰雹观测资料,运用回归分析、小波分析和EOF分解对贵州省近61年冰雹发生的时空分布特征进行研究,并通过分析大气环流和外强迫因子的异常,探究冰雹日数极端年份的成因。结果表明:贵州省一年四季均有冰雹,春季最多,秋季最少。冰雹出现时间以14—01时的午后到夜间为主。贵州省冰雹的发生有14年和8年的周期,1995年后主周期变短,出现频次减少。冰雹主要分布在中西部,年均冰雹频次与海拔呈正相关,EOF分解后,贵州省冰雹空间分布前两个模态在空间向量场上呈现为全省一致型和东西相反型,受大尺度环流及地形影响产生的冰雹为减少的趋势,1991年后贵州省中部以东受地形激发及局地对流产生的冰雹有略微上升的趋势,但其方差贡献率较小,因此贵州省整体冰雹日数为下降趋势。通过极端冰雹年的大气环流和外强迫因子的分析,发现La Nina年海温的异常激发了热带西北太平洋异常气旋,导致该地区副高偏弱,进一步影响到贵州及其周边的位势高度有负异常,不利于贵州省冰雹的发生,对应贵州的少雹年,而El Nino年则相反,对应贵州省的多雹年。

风廓线雷达和多普勒天气雷达在一次强对流天气过程中的分析应用

2018年3月18—19日,贵州省中部发生了一次由地面热低压引起的典型强对流天气过程,该文运用常规观测站资料、风廓线雷达资料和多普勒天气雷达资料对过程前后的雷达回波和风场特征做了诊断分析,得到如下结论:①在多普勒天气雷达的静锥区内,风廓线雷达的产品是很好的补充,两者点面结合可分析出锋面、急流和冷暖平流的变化情况;②在地面热地压和高空槽的引导下,对流单体不断生成并增强,测站上空观测到有近地面低空切变线稳定维持,低空急流出现的时间提前于降水开始的时间,低空急流范围扩大和位置下移时表明对流系统持续发展增强,配合多普勒天气雷达产品能更好的追踪大范围内单体的移动路径,降水结束后低空急流也逐渐减弱消失;③降水开始前,垂直层上垂直速度正负差别越大表明不同层热交换强烈,对流活动越强,当降水开始时垂直速度正值迅速加大,由于存在很大的脉动性,因此这个指数仅作为参考指标。

贵州省2018年5月3日飞机增雨作业个例分析

该文利用天气形势、GRAPES模式产品、FY2反演产品、雷达回波、降水资料等,从作业条件、作业潜力、作业监测预警、作业效果评估4个方面对2018年5月3日14时25分-16时20分的一次飞机增雨作业进行了详细分析,此次增雨作业后,作业区内雷达回波强度和覆盖面积明显增强,降水量明显增大,作业区内普降小到中雨。

基于雷达特征参数的贵州中西部雹云单体跃增特征分析

利用2016—2019年贵州省人工影响天气作业站点上报信息、市(州)的灾情快报,以及毕节、贵阳、兴义3部新一代多普勒天气雷达资料等,分析贵州中西部7个具有多阶跃增特征的雹云单体的雷达参数演变特征,研究发现:(1)二阶跃增冰雹云演变呈发展—跃增—降雹—减弱—再发展—跃增—降雹的趋势;(2)降雹时刻,雹云的最大反射率因子(MaxREF)、45 dBz回波高度(H 45dBz)、回波顶高(H 0dBz)、垂直累积液态水含量(VIL)平均值分别为63.4 dBz、7.55 km、12.01 km、39.08 kg·m^(-2);大冰雹对应的MaxREF和VIL较小冰雹更大,大冰雹、小冰雹的H 45dBz差别不大,大冰雹对应的H 0dBz反而小于小冰雹;(3)冰雹发生前,MaxREF、H 45dBz、H 0dBz和VIL 2个体扫之间平均最大跃变分别为5.89 dBz、2.19 km、2.82 km、17.5 kg·m^(-2),跃变现象的出现比冰雹发生时刻平均提前21.4、22.2、28、28.8 min,可以作为冰雹发生前的重要判断依据。