基于WRF和CFD软件结合的风能资源数值模拟试验研究

运用中尺度数值模式WRF与法国CFD软件Meteodyn WT相结合的方法(WRF/WT),进行了广东省海陵岛地区的水平分辨率100m×100 m的风能资源数值模拟试验,采用海陵岛上7座测风塔观测资料对WRF/WT模式的模拟风场进行误差检验,并与WRF/WAsP模式系统对单点风能参数模拟误差进行对比,研究WRF/WT模式系统在风电场微观选址和分散式风电开发利用中应用的可行性。结果表明:中尺度模式与CFD软件结合的数值模拟方法对区域风能资源分布趋势的模拟比单纯应用CFD软件更准确;WRF/WT模式系统应用于复杂地形风能资源数值模拟评估是可行的,其对区域风能资源参数分布模拟的准确率与WRF/WAsP对2 km范围内风能资源参数模拟的准确率相当;WRF/WT模式系统在风速频率分布不满足Weibull分布的情况下和陡峭地形条件下有较好的模拟效果,相对WRF/WAsP有明显优势。今后需进一步研究中尺度模式与CFD软件的衔接方法,以及对中尺度模式模拟结果的误差订正。

“6.24”宁波强冰雹过程的双偏振雷达观测分析

本文通过利用气象观测站资料,NCEP(National Centers for Environmental Predicition)再分析资料以及宁波S波段双偏振雷达资料,分析了2022年6月24日宁波地区的一次强冰雹过程。结果表明:本次强冰雹过程在弱冷空气和地面辐合共同作用下产生,风暴A和B先以强的对流单体形态移动,在自西向东移动过程中风暴B加强为超级单体,雷达资料具有典型冰雹特征。风暴单体中低层出现三体散射、有界弱回波区,风场辐合,中气旋;中高层回波悬垂,伴随辐散风场。BWER(bounded weak echo region)对应明显ZDR柱(>4 db),对应相关系数低于0.9;风暴中高层有Z_(DR)“冰雹信号”和KDP空洞,低层形成K_(DP)柱(>4.0(°)/km)。根据双偏振特征,归纳出本次强冰雹过程的概念模型,给出各种典型特征的水平和垂直位置关系,分析其形成的物理基础。

中国典型地形风能资源的湍流特征分析

选取4种风能开发利用的典型地形,对其大气边界层风场特别是湍流场的特征进行分析。通过分析不同下垫面无量纲方差与无量纲稳定度参数z/L的关系,表明均在风力机标准的湍流模型适用范围内。湍流动能随风速呈指数增长,不同稳定度下指数差异明显。湍流动能的垂直变化,除受稳定度影响外,还与下垫面有关。东海塘沿海局地平坦地形和锡林浩特平坦草原下垫面,湍流动能随高度变化较小;鄱阳湖湖陆交界复杂下垫面,近地面湍流动能明显增大,随着高度的增加,湍流动能迅速下降;河北尚义起伏的中山丘陵下垫面,地形使下层湍流动能随高度减小,上层湍流动能随高度增大。摩擦速度廓线与湍流动能廓线基本一致,但其最大值并不一定在地表附近。

宁波市森林火灾时空特征及预报模型研究

本文基于2001—2021年浙江省森林火灾档案数据,对宁波地区历史森林火灾时空分布特征及原因进行分析。另外,利用智能网格气象预报数据,通过融合地表可燃物、地形及人为活动等森林火灾风险因子,构建宁波地区森林火险预报模型,得到森林火灾风险等级产品。结果表明:2001—2021年期间,宁波地区森林火灾呈现先上升后下降的趋势。人为活动是引发森林火灾的主要原因。1—4月的冬春季节、10∶00—16∶00是森林火灾发生的集中时期。海拔在400 m以下,坡度在18°~36°的低山丘陵区是森林火灾的主要发生区域。距离路网和居民点越近,森林火灾越容易发生。利用2021—2023年宁波地区的历史火情对预报模型的精度验证表明,模型能够精细化预报宁波地区的森林火险等级,可以有效防控约71%的火点,对宁波地区的森林防火具有重要指导作用。

转铁蛋白饱和度联合铁调素对小儿缺铁性贫血的诊断效能研究

目的分析转铁蛋白饱和度(TS)联合铁调素(Hepc)对小儿缺铁性贫血(IDA)的诊断效能。方法选择2017年1月—2019年9月本院接诊的166例缺铁性贫血(IDA)患儿作为研究对象,根据骨髓铁染色是否消失分为IDA组(86例)和非IDA组(80例)两组。比较两组患儿铁参数、红细胞参数检测结果及血清TS、Hepc水平,分别进行多因素和相关性分析,使用受试者工作特征曲线(ROC)下面积(AUC)评价转铁蛋白饱和度联合铁调素对小儿IDA的诊断效能,获取最佳诊断截值。结果IDA组患儿总铁结合力(TIBC)、转铁蛋白受体(sTFR)、红细胞体积分布宽度(RDW)水平均明显高于非IDA组,血清铁(SI)、转铁蛋白饱和度(TS)、铁蛋白(SF)、平均红细胞体积(MCV)、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)、平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)、铁调素(Hepc)水平均明显低于非IDA组,差异均有统计学意义(P<0.05);多因素分析显示,SI、TIBC、TS、MCHC、SF、Hepc均是IDA组患儿独立影响因素(P<0.05);IDA组患儿TIBC与TS及Hepc均呈负相关(P<0.05),SI、MCHC、SF均与TS及Hepc呈正相关(P<0.05);ROC分析显示,TS和Hepc预测小儿IDA的最佳截值分别为12.92%、58.97ng/mL,联合诊断的灵敏度和特异度均较单一指标提高,AUC为0.914明显大于TS的0.638和Hepc的0.701,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论IDA组患儿血清TS及Hepc水平降低均可能与铁代谢稳态失衡有关,两者联合诊断的效能较高,在临床诊治中应予以重视。

1822号台风“山竹”引起浙江东北部大暴雨成因分析

利用自动站资料、卫星云图以及NCEP再分析资料等,分析了1822号台风“山竹”登陆广东期间浙江东北部出现大暴雨的成因。结果表明:强降水发生在台风“山竹”登陆广东后减弱过程期间,伴有中尺度对流系统的发展,是由副热带高压、台风倒槽以及弱冷空气先后影响共同造成的;当对流不稳定时,与暖湿气流相关的湿位涡水平分量发展可触发垂直涡度的增长,使暴雨过程加强;强降水常发生在能量锋区附近,能量场的位置和梯度大小对此次强降水预报有12 h左右的提前量;来自台风东侧低层强的水汽输入和水汽辐合提供了本次强降水的水汽条件,水汽通量分布和水汽通量散度的增减相比雨量的增减有6 h左右的提前。

ECMWF细网格对浙江沿海10 m风预报性能评估

为更好地开展浙江沿海海上大风的预报服务,本研究对2012年1月1日—2014年12月31日的ECMWF细网格10 m风场产品在浙江沿海的预报性能进行评估,并将其插值到沿海站点和观测数据进行对比分析。结果表明:冷空气影响下,浙江沿海的平均误差为负值,绝对误差分布和变化趋势与平均误差基本一致;台风影响下,24 h预报时效的平均误差为正值,随着预报时效的增加,平均误差逐渐转为负值,鱼山渔场、温台渔场及舟外渔场的绝对误差较其他区域大。另外,预报值和观测数据间的相关系数随预报时效的增加而减小,两者之间的相关系数平均值随海拔高度的增加而减小;ECMWF细网格对岱山和龙山村的预报偏大,对浪岗的预报偏小,预报偏差的离散度随预报时效增加而增大。

宁波市散白蚁分飞高峰日分析及预测

目的分析宁波市散白蚁分飞日与气象因子间的相关性,并以此为基础建立预报模型为实际业务提供服务。方法分析散白蚁分飞频率与气温、气压、风速、降雨量、相对湿度和日照等气象因子的相关系数,采用逐步回归方法建立散白蚁分飞预报模型,并划分预报等级。结果气温和气压对白蚁分飞影响显著,气温越高,气压越低,越利于散白蚁分飞,风速与白蚁分飞频率有弱相关性,相对湿度、日照和降水对白蚁分飞影响较小。散白蚁分飞预报模型经2020年数据检验表明其预报值与实际值具有较好相关性,预报结果可划分为4个气象指数等级并面向公众发布,在服务中具有一定的应用价值。结论散白蚁分飞日大多出现在春季强暖区回暖天气,受气象因素影响较大,可通过气象因子进行预报。

“灿鸿”台风大暴雨的水汽诊断分析

利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,诊断分析2015年7月10—11日1509号台风"灿鸿"造成其西侧浙江东北部异常强暴雨事件,得到本次大暴雨过程是由于"灿鸿"强度强范围大,长时间东北气流下,在浙东北特殊地形作用下,形成地面辐合带造成的。低层水汽丰沛,低层强辐合、中高层辐散,水汽长时间大量输送有利于台风的发展和维持,也有利于强降雨的形成。

康复新联合碘甘油佐治儿童急性化脓性扁桃体炎的疗效及对炎症介质的影响观察

目的观察康复新联合碘甘油对急性化脓性扁桃体炎患儿血清炎症介质降钙素原(PCT)、C-反应蛋白(CRP)、白介素-6(IL-6)表达水平的影响及疗效。方法将250例急性化脓性扁桃体炎住院患儿采用随机数字表法分为观察组和对照组,每组125例。两组患儿均以抗感染、退热及营养支持等常规治疗。观察组在常规治疗基础上加用康复新联合碘甘油。检测两组患儿治疗前和治疗后第3天血清PCT、CRP、IL-6的表达水平变化,并比较两组临床疗效。结果治疗后第3天,两组患儿血清PCT、CRP、IL-6表达水平均有不同幅度下降,但观察组下降幅度较对照组更明显(P<0.05)。观察组痊愈75例,显效40例,无效10例。对照组痊愈40例,显效35例,无效50例。观察组疗效优于对照组(P<0.01)。结论康复新联合碘甘油佐治儿童急性化脓性扁桃体炎具有较好的疗效,可降低血清PCT、CRP、IL-6表达水平。

GPM卫星在台风降水过程中的应用评估

【目的】为了解新一代气象卫星对气象灾害预警的监测水平,【方法】以长三角地区约6 000个地面雨量站数据为基准,利用相关系数(CC)、相对偏差(RB)、均方根误差(RMSE)以及分级评分指标等方法定量评估GPM多源卫星融合产品(V6B)IMERG(E_Cal、L_Cal、F_Cal、F_Uncal)在2015—2021年期间影响长三角地区8个台风(“灿鸿”“温比亚”“云雀”“利奇马”“米娜”“黑格比”“烟花”“灿都”)的降水估测能力。【结果】结果表明:(1)IMERG的4个产品基本可以捕获台风期间的降水分布,它们在长三角地区的平均CC分别为0.70、0.72、0.78、0.73,但容易低估该区域的累积雨量。(2)IMERG在降水中心的雨量估测表现更差,对应的CC分别为0.42、0.44、0.53、0.48。(3)IMERG可监测出长三角和降水中心小时降水的变化趋势,平均CC均达到0.8以上,但它们对短时降水峰值有不同程度的低估和滞后。【结论】IMERG对小于5 mm/h的降水估测能力较好,但随着降水强度(5~20 mm/h)的增加,估测能力逐渐降低,几乎无法估测出大于20 mm/h的极端降水。总体上,F_Cal、F_Uncal、L_Cal、E_Cal在台风期间的降水估测表现依次变差,它们对强降水的估测精度仍需进一步提升。

“灿鸿”台风造成浙江东北部大暴雨成因分析

本文利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,分析了2015年7月10—11日1509号台风灿鸿造成其西侧浙江东北部异常强暴雨事件,得到本次大暴雨过程是由于＂灿鸿＂强度强、范围大、直接影响时间长,长时间东北气流下,在浙东北特殊地形作用下,形成地面辐合带造成的。台风影响前期该区域处在对流不稳定状态,水汽含量丰沛,低层辐合,高层辐散且气温低,有利于上升运动,上层水汽冷凝造成强降雨。暴雨区低层MPV1由负值转变为正值,导致垂直涡度加强,925 hPaθse的高能区的长期存在,有利于上升气流增强,水汽长时间大量输送有利于台风的发展和维持,也有利于强降雨的形成。这些物理量的变化与雨量增大和减小有612 h的提前。呈喇叭口状的杭州湾及南面四明山、狭长东北一西南走向的象山港以及南岸的山脉等地形有迎风坡作用和地形辐合,对东北气流参与造成的降雨有增幅作用。

ECMWF细网格10 m风预报在浙江沿海的评估与订正

利用浙江沿海观测站资料,对2015—2018年ECMWF细网格10 m风预报进行检验评估。结果表明:站点预报误差与离岸距离密切相关,离岸较远的站点预报与观测一致性更高,但风速预报偏小,风向预报有逆时针偏差,海岸线附近站点一致性较差,风速略有偏大,风向有顺时针偏差。随着预报时效延长,风速相关系数逐渐下降,风速和风向均方根误差逐渐增加,海岸线附近的站点随时效变化相对平缓,远离海岸线的站点变化幅度更大。进一步对浮标站分析表明,冬季风主导风向NW、N、NE的风速和风向预报存在明显系统性偏差,大风速时风速预报偏小,弱风速时风向预报有顺时针偏差,风速和风向预报离散度均表现为NW风>N风>NE风;夏季风主导的S和SW风,其风速和风向预报误差相对NW和N风更小。三种典型大风天气系统中,冷空气大风过程预报效果最好,12 h时效内预报准确率达97%,96 h时效内达70%以上;热带气旋大风过程预报准确率随时效下降最显著,36 h内准确率达85%以上,36 h后快速降低,96 h后不足50%;低压倒槽大风预报准确率最差,144 h时效内准确率均在60%以下,且随时效变化不大。冷空气和热带气旋过程浮标站最大风速预报与观测基本符合线性分布,冷空气过程最大风速在144 h时效内相关系数均可通过0.05显著性水平检验,热带气旋仅48 h时效内可通过0.05显著性水平检验。通过线性回归方法,对冷空气过程浮标站最大风速预报进行订正,独立样本检验表明,该方法可以有效减小预报误差。

台风灿鸿造成浙江东北部大暴雨地形作用的数值模拟研究

利用中尺度非静力数值模式WRF V3.6.1对台风灿鸿(1509)进行了高分辨率数值模拟,模式较好地再现了台风灿鸿的发展演变过程和在浙江东北部产生的强降水。观测资料显示台风接近浙江期间,在东北气流下,浙东北地形的摩擦辐合及抬升作用使得大量的对流云团汇集在台风西北侧,对流系统活跃,是浙江东北部产生强降水的重要原因。控制试验也模拟出了在台风接近陆地时,内核区西北侧存在有组织的、切向分布的小尺度对流系统,由地形强迫产生的降雨量和地形走向一致,迎风坡降雨量增加。通过升降地形,改变土地类型和将杭州湾水体用陆地替换等敏感性试验发现:(1)地形的影响对台风降雨量的增幅最为明显。通过降低地形,台风西北侧小尺度雨带明显减弱,浙江东北地区降水也明显减少。可见地形会影响这些中小尺度系统的结构和演变,引起降水异常变化。(2)大暴雨期间,台风一直维持较强的对称性,具有典型的眼墙和暖心结构。

“温比亚”台风登陆前后大暴雨特征及成因分析

利用中尺度自动站加密资料、雷达和卫星资料以及NCEP全球分析资料,诊断分析1818号台风"温比亚"登陆前后大暴雨特征及其成因。结果表明:(1)台风登陆前后,降水具有时间集中、局地性强、雨强大等中尺度降水特征,强降水集中在距台风中心100 km以内的台风前进方向的左前部和后部,主要由两个移动性雨团和1个相对少动雨团产生,距台风中心25~50 km的降水量中心小时降水量普遍较大;(2)杭州湾区域地面辐合一方面加强了低空水汽辐合,另一方面促进了上升运动的发展和维持,使得中尺度对流雨团在宁波东北部至舟山一带发展加强,同时引导气流偏弱和地形作用导致台风在舟山附近移速减慢,延长了影响时间,造成了杭州湾附近区域的大暴雨;(3)地面辐合的增强和减弱对应于其后1 h降水的增大和减小;水汽通量散度的减小、增大与降水的增大、减小有较好的对应关系,水汽通量散度在-16×10^-5g/(cm^2·hPa·s)以下的时段降水较强;垂直螺旋度大值中心所对应区域未来6 h有强降水,垂直螺旋度的减小对应于该区域其后6 h降水的减弱。

浙江省6—9月午后短时强降水空间分布特征分析

利用浙江省2012-2016年6-9月自动气象观测站逐日逐小时资料,分析了浙江省午后短时强降水时空分布特征,基于NCEP全球再分析资料探讨了此类天气发生的环流背景,统计分析其中6个具有地域代表性的高概率发生站点的物理量统计特征。结果表明:浙江北部的杭州和宁波城区、浙江中部和南部的高海拔山区都是午后短时强降水发生概率相对高的区域,浙江东部沿海、金衢盆地以及千岛湖概率较低。6-9月浙江省各月午后短时强降水触发条件有所不同,7、8月短时强降水相对多发,均具有明显的热对流性质,同时边界层的弱辐合、城市热岛效应和山区地形作用对短时强降水落区均有影响。午后短时强降水发生前,平原地区所需要的层结不稳定度以及水汽条件较山区为高,并且低层还需要一定的垂直风切变维持。统计表明:午后短时强降水发生前6 h的CAPE值多数个例有较大的增量,而抬升指数等表征大气不稳定程度和水汽的指标虽无明显变化,但均向利于短时强降水发生的方向发展。

ERA-Interim和NCEP/NCAR再分析资料在我国东南近海适用性分析

利用我国东南近海5个浮标站观测资料,对2012—2016年ERA-Interim和NCEP/NCAR再分析资料10 m风、2 m气温、海平面气压的适用性进行了评估。结果表明:NCEP/NCAR的再分析10 m风适用性更好,ERA-Interim的2 m气温适用性更好,海平面气压两者差异不大。风速再分析值与观测值具有较好的一致性,相关系数达0.8～0.9,但再分析风速总体上有偏小的趋势,平均偏差在-1.3～0 m/s之间,均方根误差在1.5～3 m/s。再分析资料的平均风向有顺时针偏差的趋势,温州浮标偏右达14°以上,均方根误差大多在40°～50°。不管风速还是风向,5个浮标站中均以舟山浮标的再分析值与观测值最为接近;分析还表明,再分析资料的冬季风代表性相对较差,这是造成风速和风向系统性偏差的主要原因。再分析资料与观测2 m气温相关系数均在0.95以上,且有偏高的趋势,NCEP偏高更为明显,有4个浮标站平均偏差达1～2℃,而ERA-I仅1个浮标站偏差1～2℃,4个在1℃以内。春季和冬季气温偏高最为明显,春季升温过程存在异常偏高的可能,秋季气温与观测值最为接近。海平面气压适用性较好,总体优于10 m风和2 m气温,且季节间差异也不大。

台风“利奇马”影响期间浙江沿海海浪特征分析

利用浮标资料,对“利奇马”影响期间浙江沿海风和海浪特征及其关系进行分析,并对欧洲中心模式预报与实况进行对比,基于模式预报分析海浪的空间结构。结果发现:(1)随着台风靠近、登陆和远离,海浪波型经历了混合浪—风浪—混合浪的变化,且最大波高越大周期越长,浙江南部沿海海浪较北部沿海更具风浪特点;(2)浪高受风速影响大,北部沿海更为明显,持续风向对浪高增大有明显作用,当风向由向岸转为与海岸线平行、或由与海岸线平行转为离岸时,浪高迅速减小,反之浪高迅速增大;(3)台风靠近和影响浙江时,有效波高与风速的等值线平行,7、8、10级风分别与巨浪、狂浪、狂涛区有很好的对应,有效波高越高,风速对波高的决定作用越明显。

浙江大暴雨与南海台风“山竹”相关性数值研究

2018年9月17日前后浙江东北部出现了大暴雨,与此同时,1822号台风“山竹”登陆广东并向西移动,为了研究浙江东北部大暴雨是否与“山竹”有关,利用云图资料、ERA-Interim再分析资料和自动站加密资料,先分析了2018年9月17日前后浙江东北部暴雨的天气形势,后通过WRF模式对此次过程进行了数值模拟,并做了将台风“山竹”去掉、增大一倍、缩小一半三个敏感性试验。表明此次暴雨过程出现在台风“山竹”倒槽东北顶端,是对流云系发展引发的。“山竹”的存在使得偏南气流输送到浙江东北部地区,且偏南风输送大小与“山竹”是否存在及其尺度密切相关。同时“山竹”使得浙江东北部区域存在着大范围深厚的高湿区,“山竹”越大,高湿区越深厚。“山竹”使得该区域低层有明显辐合,高层明显辐散,且尺度越大,辐合层高度越高。“山竹”还造成垂直运动旺盛,且尺度越大,上升运动越强。“山竹”使得浙江东北部大气层垂直螺旋度明显增大,且“山竹”越大,中低层垂直螺旋度越大,垂直螺旋度的大小对接下来6小时该区域降水量有很好的指示作用。由此,浙江暴雨预报需考虑同时出现的南海台风活动情况。

“杜鹃”登陆减弱后所致的宁波大暴雨成因分析

利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图、雷达及NCEP再分析资料,诊断分析1521号台风"杜鹃"登陆福建减弱过程中造成宁波异常强降水原因,结果表明:本次宁波强降雨是由"杜鹃"减弱后的外围云系在加强西进的副高边缘通过对流发展引发的,伴有强雷电,具有低质心降水特点;中低层大范围、长时间持续的水汽能量输送给本次强降水提供了必要的水汽条件,水汽通量散度出现负值、极小值、变大与强降水的开始、增幅、结束有提前12 h的预示期;能量场的梯度大小和位置对台风暴雨的预报有较好的指示作用,强降水发生在能量场梯度大值区出现12 h之后;本次大暴雨过程发生在对流不稳定条件下,并伴有和暖湿气流相联系的湿位涡水平分量的发展,触发了垂直涡度的增长;中尺度辐合线的位置和强度对未来1 h降水预报有非常好的指示作用。