基于自动机器学习的辽宁地区雷雨大风天气预测

针对辽宁地区雷雨大风天气的不确定性和时空差异性的特点,本文提出了一种基于自动机器学习的雷雨大风天气预测方法。首先由历史再分析数据集和地面实况数据集构建了需要的雷雨大风数据集;其次对经过预处理后的数据进行特征工程;然后使用基于多层堆栈集成、重复k-折交叉装袋策略的AutoGluon自动机器学习方法建立雷雨大风预测模型。最后,通过实验结果表明,使用AutoGluon方法构建的最佳模型在多项评估指标中,命中率为96.72%,漏报率为0.46%,误报率为1.62%。

乌鲁木齐机场2021年6月11日雷雨大风天气特征分析

本文利用机场自动气象观测系统观测资料、乌鲁木齐机场航空器空中报告及ERA5再分析资料对2021年6月11日的雷雨大风天气进行诊断分析,了解雷雨大风天气形势特征及此类天气条件下风切变的变化特点及其对飞行的影响,以期提高此类对此类天气的预报预警能力。结果表明:(1) 此次雷雨大风天气为区域性强对流天气。500 hPa高空槽槽底不断分裂小股冷空气影响新疆地区,区域雷雨天气提供有利触发机制;700 hpa西南气流输送暖湿气流进入北疆区域,提供热力和水汽条件;850 hpa北疆沿天山一带受西北风带控制,明显的风向风速辐合配合天山北坡地形的强迫抬升作用,造成强上升运动,提供了动力条件。前期北疆大部区域地面气温高,冷空气东移造成冷暖空气交汇,造成此次强对流天气。(2) 雷雨天气初期冷空气进入本场,跑道两端风速骤增,风向变化大时易产生跑道两端水平风切变超标准,虽然风切变超标情况持续时间较短,但仍会造成航空器起降过程中难以保持飞行姿态,严重影响航空器飞行安全。(3) 跑道两端风速差及风向差较小时,不易产生风切变超标;跑道两端风速差大于6 m/s时,无论风向差值大小,均可能出现风切变超标。跑道两端风向差在30˚~90˚之间时,风速差异对风切变的影响权重逐步增大;两端风向差大于90˚时,不论风速差大小,均有可能出现风切变超标情况。

孟连“5·3”雷雨大风天气过程特征及成因分析

利用地面常规观测资料、孟连X波段及临沧C波段雷达资料,从环流形势、雷达图特征、物理量场等方面,分析2020年5月3日15时至18时发生在孟连县境内的雷雨大风天气过程的特征及形成原因。结果表明:该过程是在南支槽、副高及低空急流等系统共同影响下产生的,并伴随有七级以上瞬时大风、短时强降水、弱雷电及冰雹等灾害性天气。从卫星和雷达图中可以看出,云带后有明显的大风区,有中尺度对流云团的新生和发展,大风出现在中尺度云团前端的强回波区;强回波主要从孟连县西南方向进入并向东北方向移动,存在明显的V型缺口、Tbss、旁瓣回波、“弓型”等特征。西南暖湿气流加剧了不稳定层结的移动,在孟连县国家气象观测站出现长达5分钟的12级瞬时大风,最大瞬时风速达35.7m/s,突破孟连县有气象观测记录以来历史极值。过程具有突发性强、风速大、范围小、致灾明显的特点,属于极端突发性灾害天气。

廊坊市雷雨大风天气螺旋度统计分析

利用ERA5再分析资料,选取廊坊市2012—2021年共15次雷雨大风共存个例,计算了其过程中风暴相对螺旋度和垂直螺旋度的发展演变规律及与过程和影响系统的对应关系,结果表明:(1)过程发生前SRH高和SRH低多为正值,至少提前1 h的SRH低为正值,在降水持续时刻SRH大多维持在正值。总的来看低层SRH的指示意义更好。(2)强对流发生在水平螺旋度分布的中心区域附近和强梯度带附近,并与对流活动结束时间对应较好,总体看水平螺旋度对强对流发生具有一定的指示意义。(3)垂直螺旋度的大值中心和强梯度带与对流活动区域有很好的对应关系,中高层500 hPa和200 hPa系统与垂直螺旋度并没有很好的对应关系,而中低层700 hPa切变线、低涡等影响系统与之对应关系均较好。垂直螺旋度对低层系统的生成和发展具有较好的指示意义,与风暴相对螺旋度有所区别,垂直螺旋度更倾向于反映系统维持、发展状况的研究。

能量位涡在雷雨大风天气诊断分析中的应用

从大气基本运动方程及大气总能量概念出发,提出将大气动力学与能量天气学相结合的物理量——干能量位涡与湿能量位涡,并确定其守恒性。通过分析发现,以静力温度表达的能量位涡数学计算更方便,物理意义更明确。以2007年湖北的一次典型雷雨大风天气为例,对雷雨大风天气用能量位涡进行诊断分析。结果表明:本文提出的干能量位涡与湿能量位涡可以较好地预示雷雨大风天气,高空干能量位涡的增强与向下发展使对流层中下层不稳定能量增大,有利于雷雨大风天气发生;低层湿能量位涡的不稳定能量高值区与斜压系统耦合时预示该区域将有雷雨大风发生。

桂林市雷雨大风特征及天气形势分析

通过对桂林市13个气象观测站2004～2008年雷雨大风资料进行普查和统计,研究了桂林市雷雨大风天气的时空分布和变化特征。分析结果表明,桂林雷雨大风主要出现在春夏季节(2～8月),其中以5月最多,其次为3月,而1、9、10、11、12月这5个月基本没有雷雨大风出现。从空间分布来看,雷雨大风有3个多发区,一是"湘桂走廊"入口的全州、兴安县,二是在桂林、临桂附近的中部区,三是以阳朔、荔蒲县为代表的南部区。同时分析了33个雷雨大风个例的天气成因,得到了桂林产生雷雨大风的3种天气形势。这些结论为进一步研究桂林的强对流天气提供了重要依据。

江西冰雹与雷雨大风气候变化特征的对比分析

利用江西省85个气象站46年的监测资料,采用气候统计分析方法,研究江西省冰雹与雷雨大风气候变化特征,结果表明:冰雹易发区主要分布在江西中西部,有4个中心;雷雨大风易发区主要分布于中北部的地势平整地区,有2个中心。冰雹季节变化呈单峰型,3—5月最容易出现冰雹,4月份最多;雷雨大风季节变化呈双峰型,主要出现在3-8月,3-5月为一高峰,6-8月为另一高峰。冰雹1981年以前以12 a周期经历了3次转换,1981年后以18 a周期进行变化,同时还在9 a时间周期进行了4次转换。雷雨大风主要以中高频周期振荡为主,1973年前为12 a的振荡周期,1974年后,振荡周期主要以6 a为主。EOF展开的第一特征向量表明江西冰雹与雷雨大风的变化趋势总体特征是一致的;第二特征向量表明冰雹和雷雨大风在地势平整地区与多山地区都存在反位相变化,而江西南部雷雨大风变化更显著;第三特征向量表明冰雹和雷雨大风在武夷山附近与其他地区都存在反位相的变化。

鄂东地区雷雨大风多普勒天气雷达回波特征

使用多普勒雷达速度场等资料，对2004—2005年发生在武汉附近五次灾害性大风过程进行了分析，同时，利用雷达风廓线产品（VWP）计算的0～1、O～3km的风垂直切变和风暴相对螺旋度（SRH）等物理量，分析了低层环境风垂直切变与中气旋存在的关系。结果表明：（1）多普勒雷达速度图上灾害性大风有两个基本的特征：一是存在于相对孤立的风暴内的小尺度大风核，下击暴流尺度相近，是下击暴流在地面附近的反映；二是弓状回波后的大风区或尾人流急流。（2）强的低层垂直风切变下，风暴相对螺旋度较大，在强风暴发展过程中，强风暴伴随有中气旋的存在，天气也较剧烈。（3）多起下击暴流过程发生时回波顶、强回波中心高度下降，表明风暴减弱的开始是下击暴流开始形成的显著特征。

雷雨大风与河北电网灾害特征分析

利用1983—2008年26年河北省灾情直报数据资料,统计分析大风灾情记录及大风灾害对河北电网设施损坏的时空分布特征。结果表明:(1)7～12级大风是造成电网安全事故的主要灾害性大风;(2)大风灾害致电网安全事故年变化存在显著差异,最多高达43起/年,最少年仅为2起/年;(3)月分布呈显著的单峰曲线变化,6 8月为大风灾害电网安全事故高峰期,占全年大风灾害总次数的83%;(4)空间分布极不均匀,燕山南麓、太行山东麓以及沿海地区是电网灾害事故相对多发区域;(5)通过典型个例分析、成因分析,提出灾害性天气服务对策,为加强河北省电力行业气象服务及防灾减灾提供参考。

广东两次超强雷雨大风特征分析及服务探讨

通过对2011年4月17日和2005年3月22日前汛期造成广东严重灾情的这2次超强雷雨大风回波的演变进行对比分析,探讨这2次强对流天气的特征,并就目前广东在重大天气预警服务存在的问题作一些探讨。结果表明,造成严重灾害的强对流天气系统其天气背景、环流变化、雷达回波有明显特征;由于这种天气系统移动速度快且呈局部分布,当发现时灾害天气即将发生,预报时效非常短;通过被动的电视、气象电子显示屏、气象网站、天气微博传送预警信息无法覆盖所有公众,提出农村气象大喇叭预警系统的建立可以解决气象信息点对面的覆盖。

杭州地区雷雨大风灾害风险区划

通过对杭州市7个地面气象观测站及200多个自动气象站的观测资料进行筛选,得到杭州地区2004—2010年雷雨大风序列,分析其时空变化特征;从致灾因子、孕灾环境、承灾环境、防灾能力角度对杭州地区雷雨大风灾害进行风险区划。结果表明,雷雨大风多发生在春、夏季节;午后及傍晚,地势较低的平原、河谷、峡谷地带。杭州地区雷雨大风高风险区域主要分布在城区、富阳、余杭、萧山、临安东北部及千岛湖富春江流域一带;低风险区域主要分布于淳安、建德北部以及杭州中部部分地区。

鲁中山区一次雷雨大风天气过程分析

对2010年4月26日鲁中山区的一次雷雨大风天气过程进行了诊断分析。结果表明:高空冷涡较深厚,冷涡后部冷空气势力强,有阶梯槽结构,易于冷空气快速南下;在冷锋前后,变压明显,变压梯度大。与变压梯度相关的变压风是造成本次大风的重要因素。850hPa在华北到山东、鲁东南有两支明显风速带存在,风速大,山东中部处于强下沉气流前沿,表明较大动量的高空干冷空气下沉,同时也造成较大的动量下传。高空冷涡西南部的干冷空气与近地面太阳晴空辐射增温的共同作用,为强对流的产生提供了激发机制。雷达回波上出现弓形回波是引起地面雷雨大风的重要标志。

渤海海峡雷雨大风的多普勒雷达回波特征

通过对烟台北部沿海近5年发生雷电时伴有8级(极大风速达到17.3 m/s)以上大风,烟台多普勒雷达产生的回波进行分析,得出灾害性雷雨大风发生时多普勒雷达径向速度回波有4种类型,分别是大风区型、逆风区型、近地层辐散型、中气旋型;反射率因子回波强度一般在45 dbz以上,反射率因子形状大致分成五类:带状、线状、块状、弓形或飑线、V形或钩状。

桂林雷雨大风的雷达回波特征及预报着眼点

通过对2004-2008年桂林市13个气象观测站33个雷雨大风个例进行普查,并结合历史天气图分析,总结出产生雷雨大风的3种天气形势。分析33个个例的同期桂林多普勒雷达回波资料,发现在3种天气形势下桂林市雷雨大风天气的雷达回波(包括基本反射率、径向速度、风廓线、回波顶高、垂直积分液态水含量)特征和预报着眼点。这些结论为桂林地区的预报服务及防灾减灾提供了重要依据。

1981—2013年辽宁省雷雨大风特征分析

利用1981—2013年辽宁省56个气象观测站地面气象观测资料,分析了辽宁省雷雨大风天气的时空分布特征以及水汽、不稳定度、抬升机制、垂直风切变等对流条件特征。结果表明,1981—2013年辽宁省雷雨大风天气总体呈减少趋势,多发生在渤海湾北部及辽宁北部,东南部为少发区;雷雨大风多出现在春末夏初,其中5—6月为高发期;雷雨大风天气存在明显的日变化特征,多出现在午后至傍晚期间。

江门地区雷雨大风天气的气候特征分析

应用江门地区6个气象站的雷雨大风历史观测资料,对江门市雷雨大风天气的气候特征进行了分析。结果表明:江门地区雷雨大风天气具有南部多于北部,沿海多于陆地的明显的地域性特征;雷雨大风年均日数为6.4 d,具有明显的年代际特征;雷雨大风月变化具有单峰型特征,且主要集中在汛期(4—9月);一天中任何时段都有可能出现雷雨大风天气,主峰值在13:00—15:00之间;发生7—8级的雷雨大风最多,占总数的88.9%,且多出现在6—7月;风力达到11级以上的雷雨大风只出现过6次,占总数的1.3%,且均出现在9月份。

长春市雷雨大风的影响系统及环境场特征分析

1引言 雷雨大风是雷暴和大风两种天气现象相伴出现的灾害性天气，由于破坏性很强，常常给人们的生命财产安全带来严重威胁。2006年7月13日夜间，吉林省出现了大范围的雷雨大风天气，从13日20时到14日08时，有17个县（市）出现了雷雨大风，长春市瞬问最大风速达到29m／s，相当于11级风力，大风造成长春市内部分树木折断，

渤海西部雷雨大风统计特征及对流参数指标分析

使用2011—2016年5—9月渤海西部7个海岛、平台、浮标站加密资料等,对渤海西部雷雨大风统计特征进行分析,结果表明:渤海西部雷雨大风以8~9级为主,主要发生在渤海西部偏南海区;6月发生最多,其次是7月,5月最少,其中,6月过程主要发生在19—23时,同时,高空冷涡影响过程是低槽影响过程次数的两倍,且以带状回波影响最多,占68.8%;大风发生前6~12 h,渤海西部比上游陆地站温度每经度低6℃,而在大风发生前1~2 h,比上游沿岸温度每经度高4℃以上,气压每经度低2 hPa;同时,使用订正探空资料分析渤海西部雷雨大风发生前对流参数指标及其参考阈值,结果表明:抬升指数、大风指数、最佳对流有效位能和0~3 km垂直风切变在渤海西部相对华北陆地更明显,分别给出渤海西部6—9月逐月以及高空冷涡和高空低槽背景下的抬升指数、大风指数、最佳对流有效位能和0~3 km垂直风切变参考阈值,为渤海西部雷雨大风预报提供参考。

下垫面对渤海西部雷雨大风影响的数值模拟分析

利用天津WRF中尺度数值预报业务模式系统,对2016年6月10日夜间渤海西部的一次强对流大风过程进行控制预报和敏感性试验预报(渤海到海峡修改为陆地)的对比分析。结果表明:海洋下垫面对渤海前半夜生成的雷雨大风有增强作用,增幅在5~6 m/s。海洋下垫面会使冷池出流边界具有更明显的温度梯度和气压梯度,增幅分别为3℃/经度,2 hPa/经度;海洋下垫面在雷达回波刚入海时对其强度变化没有明显影响,当回波持续一段时间(4 h以上)后,海洋下垫面对回波强度有减弱作用,可能是由于下垫面对近地面风速的增幅作用,使垂直风切变小,回波倾斜度和垂直速度也相应减小造成。

一次雷雨大风天气的多普勒雷达资料分析

利用常规实时观测资料和雷达产品资料,分析了2010-08-04安阳地区出现的一次雷雨大风天气,结果表明:多普勒雷达基本反射率因子图上多条回波带的合并,形成"人"字型回波带使对流增强,短时强降水和地面较大的风出现在"人"字型回波顶端及其移动路径上;多普勒雷达径向速度图上出现"逆风区"和大的径向速度辐合,是产生雷雨大风的直观表现,且强降雨和大风出现在"逆风区"和大的径向速度辐合区内及其移动路径上;短时强降水、强雷暴和局地大风出现的时间段和落区与雷达回波移动路径上中气旋出现的时间段和位置有很好的对应关系;此次过程出现了较高的雷达回波顶、强回波和大的垂直累积液态水含量,但0℃层高度过高,实况天气以强雷暴、短时强降水和局地短时大风为主,未出现冰雹天气。