基于多级相似-差额方法制作乡镇气温预报

应用2005年以来的ECMWF资料、地面常规观测资料和分布在石家庄范围内的184个自动站气温资料,基于多级相似一站际间气温差额预报方法,制作石家庄204个乡镇点24小时最高、最低气温预报。为便于该方法的业务运行,建立了ECMWF、地面常规观测资料、自动站气温等历史资料数据库,并实现实时定时追加。该方法在实际业务试验中取得初步的效果,2007年6-9月乡镇点24小时最高、最低气温预报平均绝对误差分别为1.6℃、1.5℃,绝对误差≤2℃准确率平均为75.5%。通过误差成因分析,对该方法的优缺点做了较为全面、客观的讨论,并提出了进一步完善的方向。

石家庄夏季持续高温灾害的气候特征及形成机理

利用石家庄17个站1955-2007年逐日气温资料分析了持续高温出现的天气气候特征,对2002年和2005年的3个时段持续(强)高温出现时的环流形势特征及夏季高温天气的形成机理进行了分析。结果表明:20世纪90年代以后,石家庄持续高温频次明显增多,强度增强;6月中旬-7月上旬为持续高温的多发时段;稳定的大陆暖高压、河套中尺度高压系统及其下沉增温作用,造成西部干旱区强暖气团发展、维持和缓慢东移,是导致持续高温的主要因素;太行山东麓的焚风效应也加大了持续高温强度。

蒙古东部冷涡造成河北中南部雹暴过程的地闪特征分析

应用地面闪电定位系统、多普勒雷达、加密自动雨量站资料，对2007年7月8～9日蒙古东部冷涡天气系统下，发生在河北中南部的两次雹暴过程进行了分析。结果表明：两次雹暴均产生大量地闪活动，且以负地闪占优势，闪电集中发生时段与强对流发生及维持时间相当。雹暴和强降水在时空分布上对应的地闪极性有明显差异，降雹发生在雹暴云团中正地闪最活跃的阶段，正地闪集中出现在强回波中心及其邻近区域，降雹点落在正地闪聚集区附近；对流性强降水云团中负地闪频繁发生，强降水区出现在负地闪密度高值中心附近，负地闪簇集区域预示着对流性强降雨的落区。多单体风暴中，闪电的频率及聚集区域主要取决于雷暴单体的数目、强度和相互接近的程度，其造成的强降雹主要发生在总地闪的活跃期。本次个例分析显示，总闪电频数跃增、正闪频数突增，仅先于降雹数分钟（几乎同时）发生。因此，根据闪电频数变化可监测对流强度的演变和冰雹天气的发生。

石家庄高温的天气气候特征及其预报流程

用石家庄 1 955～ 2 0 0 2年 1 1个站的温、湿、风、云资料 ,查找高温个例 ,统计分析了高温当日及高温前一日的气象要素特征 ;还普查了 1 972～ 2 0 0 0年的历史天气图 ,系统地总结归纳了石家庄高温的气候特点和高温出现的高空、地面形势场特征。在此基础上结合各家数值预报产品提取预报指标 ,建立了经验指标法定性预报流程和高温预报方程及定量预报流程 ,对 4 0℃以上高温有了较好的预报能力。经业务使用检验 。

物候观测资料在小麦收获期预报中的应用

可靠准确的小麦收获期预报是适时收获、最大限度获取产量的前提,物候现象出现的顺序性和同步性,可用来预测作物生长期。本文应用1980-2003年石家庄实测物候资料,通过统计分析得到小麦适时收获期预报指标,并建立了预报模型,方便实用,可为当地小麦收获期预报提供参考。

“96·8”特大暴雨中低层流场的滤波分析

１９９６年８月特大暴雨过程中Ｔ６３模式资料的低层流场进行滤波分析发现：在台风低压的东北象限有一条东北～西南向的辐合线，它的出现是台风低压北上过程中与西风带高压交绥，并相互作用的结果，其生命史与暴雨发生时段相当吻合，是造成“９６·８”暴雨的中尺度系统之一；该辐合线具有东风波的某些结构特征，暴雨区出现于它的东南一侧。

2002年夏季石家庄两类历史极端高温成因分析

运用常规资料 ,分析了石家庄 2 0 0 2年 7月 15日极端晴热高温和 8月 2日极端闷热高温天气的成因 ,分别受大陆暖高压和副热带高压暖气团控制是造成两类高温出现的根本原因。受地形影响 ,偏西风造成的焚风效应和高压后部偏南风造成的暖湿空气在山前积聚 ,分别加剧了两类高温的强度。强烈的太阳辐射也是造成极端晴热高温的一个重要原因。

石家庄高温闷热天气气候特征与预报方法

针对近年来频繁发生的高温闷热天气,应用石家庄地区17个站近29年的气温、相对湿度和市区8个自动站气温观测资料,采用EOF方法,分析了高温、闷热日数分布特征。结果表明:石家庄地区高温、闷热分布可由气候平均场和第一、第二特征场合成而得,前两个特征场累积方差达80%以上。纬度、海拔高度、地形与高温闷热分布密切相关,城市热岛效应对高温分布的影响可以通过第一特征场反映出来。高温、闷热的第一、第二特征向量场时间系数是日际变化量,它与石家庄市单站风、气温、本区南北向和东西向气压差密切相关,可根据单站要素预报,用回归方程计算得到,据此构成高温、闷热分布预报的EOF方法。经统计检验、拟合检验及预报检验,该方法取得了较为满意的效果,并可投入业务化。

自动站与人工站观测记录的差异分析

应用石家庄 2 0 0 1年 5月～ 2 0 0 2年 3月城区自动站和 2 0 0 3年 1～ 5月CAWS6 0 0自动站的观测资料 ,分别与同步的常规人工站观测资料对比分析。从它们感应器件和测值原理的不同、观测时间的差异、天气条件的影响等方面 ,分析了观测记录差异形成的原因。对城区自动站与人工站气温观测记录差值进行统计学分析认为 ,该测温差值的形成与气象要素有一定关系 ,以此为据建立了统计学差值订正方程 ,经统计检验和 2 0 0 3年 4～ 5月的实际检验均效果显著。自动站与常规站观测记录的差值分析表明 ,自动站虽有许多需要完善的地方 ,但现用仪器所测数据 ,其差值基本都在允许范围内或略超出允许范围 ,能满足日常业务使用。在观测时间的统一性上自动站优于人工站。

一次层状云降水过程人工增雨时机与部位选择探析

应用常规资料、多普勒雷达及卫星云图资料,研究分析了2004年2月20日出现在华北久旱之后的一次大范围较强降雨过程。并探讨了常规探空资料与多普勒雷达探测资料相结合在人工增雨作业中的应用。

石家庄的云、降水和水汽特征

应用1972~2003年石家庄17个站的云、降水资料分析了各类云的发生频率及其降水特征,结果表明:全年而言,积层混合云出现频率高,且降水概率、降水率较大;夏季积状云出现频率高,降水概率、降水率大,对两者增雨机会多。应用2000~2004年常规天气图,对造成石家庄降水的天气系统、云、降水、水汽进行分析,结果显示:西来槽、冷切变、东蒙冷涡和华北低涡出现频率较高,造成的降水次数多,实施增雨的机会多;气旋类、西南涡出现频率低,但过程雨量大,降水持续时间长,是人工增雨不可忽视的天气系统;冷涡类降水时间最短,降水强度大,对其实施人工增雨,作业时机的把握很重要。石家庄上空的水汽含量呈单峰型季节变化,空中水汽资源量明显地受到大气环流和天气系统影响。对水汽通量场分析表明,对流层中高层水汽多来自于孟加拉湾和南海,低层水汽主要来自于东海、黄海,地面近地层水汽源多为黄渤海。

Surfer二次开发实现加密雨量图自动显示与输出

对Surfer软件功能深入研究发现,Surfer与Vb编程语言之间可以实现ActiveX自动化连接,将Surfer强大的绘图功能与Vb编制交互界面程序的优势相结合,通过Vb调用Surfer的绘图函数,实现加密自动雨量资料的填图、等值线绘图及色彩填充,并能动态地显示与输出这些图形。将自动雨量图与火箭作业点图层叠加,并嵌入到人影业务系统中,可及时、准确地了解作业点附近及其上游的降雨情况,为选择合适时机和地点实施人工增雨作业提供参考。此方法也为今后开发具有绘图功能的业务系统提供了一个可参考的方向。

石家庄极端冷暖天气气候事件及其与气候变暖

用石家庄市 195 5～ 2 0 0 2年逐日气温资料 ,取其第 95个和第 5个百分位值作为确定极端高 (低 )温日的阈值来检测极端冷暖事件。对发生在 2 0 0 2年的极端冷暖事件进行检测分析证明 ,上述方法能比较有效地检测极端冷暖事件的发生。计算气温趋势变率表明 ,石家庄气候有明显的增暖趋势 ,随气候变暖夏季持续性强高温和破记录高温事件的出现频次增加 ;寒冷期趋于缩短 ;极端冷日趋于减少 ,极端暖日趋于增加。用季极端冷 (暖 )日数与气温求取相关的方法 ,分析各季极端冷暖事件与气候变暖的联系发现 ,气候变暖对冬季极端冷日减少的影响最甚。城市化效应使城市变暖趋势速率高于郊区 ,尤以最低气温表现明显 ;暖事件增多、冷事件减少的趋势速率也是城市高于郊区 ,且冷事件减少速率高于暖事件增多速率。在气候变暖背景下应特别重视冬季冷事件减少给人类带来的潜在影响。

层状云人工增雨宏观判据在MICAPS平台上的演示与应用

针对地市级普遍缺乏可业务应用的人工增雨潜力实时分析及预测系统的情况,以常规探空资料和T213数值预报产品为基础资料,开发了几种人工增雨宏观诊断场,并实现了这些诊断场的定时自动处理和在MICAPS平台上的实时分析显示.其中,冰面过饱和度可诊断'冰水转化区'的垂直分布,进而为确定合适的播撒高度提供判据.T-Td垂直分布可反映准饱和湿层伸展的高度和厚度,其顶部为合适的播撒高度;特征温度层高度可提供'播云温度窗区'的高度和厚度,也可为进一步确定播撒高度提供判据.几种方法综合应用可确定最佳播撒高度.增雨潜力系数与降水的演变趋势很一致,可为选择合适的作业时机提供参考.以一次典型过程为例,对上述方法做了试用.为了定量确定人工增雨潜力的大小,综合考虑了各种物理量(要素)场对降水的贡献以及降水预报对宏观增雨潜力的指示意义,应用多因子权重集成法,制作人工增雨潜力等级预报,并用2004年2～5月7次层状云降水过程进行实例应用检验,证明具有一定效果.

对华北中尺度低压个例的数值模拟及敏感性试验

选取典型个例 ,用 MM4模式对华北中尺度低压进行模拟分析以及敏感性试验。检验了 MM4模式对行星边界层中尺度系统的预报能力。通过调整风场、温度场、气压场与地形的配置关系 ,设计多种试验方案。并讨论了气流与山脉交角大小、冷暖平流对华北中低压的影响。结果表明 ,气流与山脉交角大、低层暖平流或弱冷平流 ,对华北中低压形成是有利的。反之 ,则不利于华北中低压出现。通过对天气观测事实和模拟试验结果进行分析 ,提出对华北中低压有重要作用的大尺度背景条件。

利用雷达回波三维拼图资料识别雷暴大风统计研究

应用雷达回波三维组网拼图数据、加密自动站和地面灾害大风资料,对2008—2012年京津冀地区20次区域性雷暴大风天气过程进行了统计。检验了基于模糊逻辑建立的利用回波强度识别大风的算法,分析了大风出现的位置。该大风识别算法确定了雷暴大风的6个雷达识别指标及其对应的权重系数和不同季节的隶属函数。检验分析块状回波、带状回波和片状回波3类大风过程的识别效果,结果表明:块状回波类大风是由孤立的强单体风暴引发的,风暴单体具有回波强、回波顶高、垂直积分液态水含量大和移动快等特点,雷暴大风多出现在风暴单体附近且二者移动路径一致;带状回波的长度远大于宽度,主要包含飑线和弓状回波,大风影响范围广且多位于带状回波的前沿一带;片状回波多指大面积层云回波中镶嵌着强回波单体块的混合回波,对应出现的雷暴大风多位于风暴单体的周边区域。3类回波识别到的可能出现大风区域与实测大风范围基本吻合,块状、带状和片状3种类型的雷暴大风命中率分别为96.2%、68.6%和45.3%,漏报率分别为3.8%、31.4%和54.7%。由于垂直积分液态水含量偏低和回波强度弱,片状雷暴大风识别漏报相对较多;空报原因除了与测站分布稀疏有很大关系外,也与识别算法本身有关。识别检验证明雷暴大风综合识别方法是合理可靠,切实可行的,可以为雷暴大风的短时临近预警业务和系统开发提供技术支撑,这一工作也为进一步预警大风出现的位置提供了基础。

不同云系降水过程中GPS可降水量的特征--华北地区典型个例分析

利用石家庄、秦皇岛和张家口2005-2006年4～10月地基GPS反演的可降水量资料和常规天气资料，对可降水量与实际降水的关系进行统计，按降水性质，选取单纯积状云产生的对流降水、单纯层状云产生的稳定性降水及层积混合云产生的暴雨三类样本，对可降水量在三类典型降水过程中的演变趋势进行了分析。结果表明：大气中存在高值可降水量是降水产生的必要条件；可降水量呈阶段性、波状变化特点，其变化幅度、极值水平和持续时间与天气影响系统、降水性质等密切相关；降水强度和可降水量极大值出现时间不一定吻合，但强降水通常出现在可降水量的高值阶段，可降水量的高值阶段往往对应着较高的降水概率。另外，可降水量在以上三类性质降水中表现出不同特征，可为降水的短时临近预报提供参考。

河北省中南部一次大雾天气过程分析

对2 0 0 3年1 1月河北省中南部大雾天气进行了分析,结果表明与稳定度有关的物理量场的变化不仅是强对流等灾害性天气的预报指标,对大雾天气也有一定的指示意义:雾是在稳定的大气层结下出现的天气现象,根据大气稳定层结的状况及变化,可以判断大雾天气的有无及其生消时间。另外,前期湿度条件的积累也是影响大雾生成的主要原因。

石家庄城市与郊县站地面平均最低、最高气温差异

应用石家庄地区17个站1955—2006年逐日最低、最高气温资料,统计分析了16个郊县站与石家庄市区站最低、最高气温的差值。结果表明:各郊县站年平均最低、最高气温均比石家庄市站低,最低气温偏低0.17～2.07℃,16个站平均偏低1.02℃;最高气温偏低0.01～0.55℃,16个站平均偏低0.28℃。郊县站平均最低气温偏低程度在冬季更明显,1月平均达到1.69℃,夏季偏低程度比较弱,但最弱的7月也有0.49℃;最高气温的偏低程度也在冬季明显,但季节性差异没有最低气温大。不论最低气温,还是最高气温,各县(市)站与石家庄市区站之间的差异均存在明显的随时间增大现象,最低气温20世纪90年代初以来增大尤其明显。石家庄市区站地面最低、最高气温记录反映出明显的城市热岛效应影响。

石家庄温度预报检验及影响因子分析

对石家庄2004年11月—2008年3月的温度预报进行了质量检验。结果表明:石家庄最低气温和最高气温的平均绝对误差均低于2℃,均方根误差低于3℃,最低气温预报准确率明显优于最高气温。进而对温度预报误差较大的样本出现原因进行了逐日客观分析,并通过自然正交函数分解(EOF)法,对不同情形下石家庄及周边县站极端最高、最低气温EOF分解特征向量场的变化特征对比,推断出影响气温预报偏差的主要因子大致相同,焚风是导致温度预报出现较大误差的重要原因。