山西省气象探测设备维修平台的研究

随着山西省气象自动化观测设备的陆续列装,气象装备保障故障检测的需求日益突出,设计了基于LabVIEW的山西气象装备保障测试维修平台。系统利用硬件平台和虚拟仪器对故障设备进行检测,提高了检测效率和准确性,为气象装备保障人员提供了技术依据。

山西省中北部地区近地面晴天大气电场特征及其与污染物的关系

对2013—2015年山西省大气电场监测系统8个观测站点的观测数据进行了统计分析。着重分析了山西省中北部地区近地面晴天大气电场的时间变化特征,以及大气电场与SO2、NO2、PM10、PM2.5浓度的相关性。结果表明:8个站的日变化均为双峰双谷型,具有典型的大陆型大气电场特征。第一个波谷均出现在04:00—06:00(北京时,下同),第二个波谷出现在12:00—16:00,下午的波谷略低于早晨;第一个波峰出现在07:00—10:00,第二个波峰出现在19:00—21:00,傍晚的值略低于上午。日变化与太阳对地面的辐射和人类活动保持较好的一致。8个站的大气电场年变化为单峰单谷型,波谷出现在夏季,波峰出现在冬季,春季和夏季、夏季和秋季的交界明显,秋季和冬季、冬季和春季的交界不明显。晴天大气电场的变化与大气中SO_2、PM_(2.5)的浓度有较好的一致性,呈正相关,与NO_2、PM_(10)的相关性较差或不相关。

山西省近23年干旱灾害探讨

采用山西省1977—1999年的自然灾害史料，对全省旱灾进行了全面的分析，以加深对干旱灾害的认识，进一步趋利避害，提供防灾减灾合理化建议与对策。

山西省层状云飞机云物理观测试验结果分析

利用山西省2008年-2010年64架次云结构的粒子测量系统（DMT）探测资料，配合地面观测和卫星资料统计分析了层状云系的宏微观特征。发现：降水性层状云低云含水量垂直方向上平均为0．03g，m^3，中云含水量垂直方向上平均为0．05g／m30对比分析降水云和非降水云系的微物理特征量，两者存在显著的差异，降水性层状云云粒子有效半径要达到10μm-14μm。对云系不同温度层的微物理特征和云中水分按不同粒子尺度的分配特征进行了对比分析，结果表明：降水性层状云在垂直方向上的微物理结构特征非常明显，也是分层的。高层主要是冰相粒子，主要是冰雪晶，随高度降低冰雪晶的尺度增大，在四个典型温度层的观测中，LWC、云粒子及降水的浓度、尺度相较有很大不同。云中水分按不同粒子尺度的分配可以看出，直径20μm、30μm的粒子含水量较高，对云中液态水含量的贡献较大，降水粒子主要由20μm、30μm的粒子转化。

山西省夏季三类典型强降水的集合预报试验

利用我国自主研发的多尺度通用的新一代同化与数值预报系统——GRAPEs模式，通过对4种积云参数化方案的比较，确定集合预报成员，对山西省夏季3类典型强降水过程进行了集合预报试验。试验结果表明：（1）对所模拟的个例，Betts-Miler-Janjic对流调整方案和Kain—Fritsch对流参数化方案优于对流调整方案和郭氏参数化方案；（2）积云参数化方案对降水的影响比边界层参数化方案对降水的影响大，不同个例对2种不同积云参数化方案和3种不同边界层参数化方案的6种组合的反应敏感程度也各不相同；（3）不同集合成员对降水的预报结果各不相同，其预报偏差也各不相同；（4）对于不同的天气系统，不同的方案其预报效果是不同的；（5）通过集合平均，降水预报偏差明显减小，降水预报偏大的情况得到改善，且其24～36h预报效果最好。

山西省玉米低温冷害风险评估与区划研究

本文以玉米作为研究对象,在自然灾害风险理论的基础上,从致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性构建评估模型,对玉米低温冷害进行风险研究。结果表明,山西省玉米致灾因子危险性等级与孕灾环境敏感性等级均是南部地区高于北部地区;承灾体易损性等级为北部地区高于南部地区。对玉米低温冷害风险进行区划,高风险区和次高风险区分布在北部的大同、忻州地区;次低风险区和低风险区分布在南部地区;中等风险区主要位于山西省中部地区。整体而言,北部地区玉米低温冷害风险等级高于南部地区。

基于GIS的山西气象装备保障一体化系统的研究

针对山西省气象技术装备保障工作的需求,设计了B/S结构基于GIS的山西气象技术装备保障一体化系统。系统实现了将山西省内原有运行监控系统、装备管理系统、计量检定系统、测试维修系统进行融合,并将WebGIS引入系统中,提高了山西省气象技术装备保障的信息化水平。

山西省谷子低温冷害风险评估与区划

以谷子作为研究对象,在自然灾害风险理论的基础上,从致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性构建评估模型对谷子低温冷害进行风险评估与区划,评估结果为,致灾因子危险性等级为北部地区要明显高于中部与南部地区,低危险区分布范围最大,高危险区分布范围相对较小;敏感性等级为北部地区低于中部与南部地区;易损性等级为中部地区承灾体易损性等级要高于北部与南部地区。区划结果为,山西省北部地区谷子低温冷害风险等级要高于南部与中部地区,并且低风险区与次低风险区在山西省的分布范围最广,中等风险区主要分布于山西省北部且分布范围较小,高风险区分布于五寨、右玉两地,分布范围最小。

地基北斗大气水汽反演及其精度分析

本文研究了基于北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)的大气水汽反演技术及其精度分析。大气水汽是气象演变中的重要参数,对降水、天气系统演变和全球气候变化等具有重要影响。传统的大气水汽探测方法存在成本高、时空分辨率低等问题。因此,本文利用北斗三号地球静止轨道(GEO)卫星播发的PPP-B2b信号,采用实时精密单点定位技术,实现了台站处分布式高时效、高精度对流层延迟解算和大气水汽含量反演。在上海、河池和海口三个地区进行了水汽试验,并利用同址探空和GPS水汽数据进行试验数据准确性比对评估分析。结果表明,实时水汽产品的平均RMS在3 mm左右,与目前准业务运行的GPS水汽产品精度相当。该研究为大气水汽含量反演、水汽业务建设提供了重要的参考依据,对于中小尺度极端强对流天气系统监测、台风监测和短临预报具有重要的应用价值。

山西省雾霾影响因子分析

雾霾属于雾与霾的混合物.随着我国经济发展与环境保护的矛盾日益突出,雾霾已成为我国当前最突出的环境问题之一.山西省是以发展煤矿产业为主的省份,其雾霾治理形势十分严峻.基于此,就山西省雾霾影响因子进行系统研究.

垂直大气湍流影响下的天气雷达回波信号优化检测方法

垂直大气湍流导致回波信号在大气中扩散,使回波信号质量较差,极易被噪声所淹没,因此,提出垂直大气湍流影响下的天气雷达回波信号优化检测方法。通过分析垂直大气湍流对天气雷达回波信号传输特性的影响,匹配滤波优化算法,改善垂直大气湍流影响导致质量下降的回波信号,利用模糊逻辑方法提取回波特征参数并构建对应隶属函数,设定阈值,获取天气雷达回波信号检测结果。实验结果表明:该方法可有效检测不同仰角的天气雷达回波信号,回波信号波形均匀且波动幅度小,检测效果较好。

山西太原地区不同天气过程中的大气电场特征研究

通过对山西太原地区大气电场资料以及同步的气象资料、大气污染物资料的分析,阐述了不同天气过程中大气电场的特征及其变化规律。晴天,近地面大气电场日变化呈双峰双谷变化,峰值分别出现在09:00和21:00;晴天,大气电场同PM_(10)、PM_(2.5)、PM_(1.0)的相关性分别为0.827,0.767,0.753.在雷暴天气条件下,大气电场值和电场极性的变化与闪击点距离大气电场仪的距离有密切的关系,分析了电场变化与闪击距离之间的关系;当大风、雾霾或沙尘等极端天气来临时,大气电场发生剧烈的变化。研究极端天气下大气电场值的变化情况以及大气电场特征,对极端天气的预报预警、生态环境的保护等工作有重要意义。

京昆高速(山西段)交通事故特征及其与气象条件的关系

气象条件会对高速公路行车安全带来影响,尤其是在恶劣的天气条件下。以京昆高速(山西段)为研究对象,分析交通事故时空分布特征,探究事故发生数量与气象条件的关系。结果表明:(1)除晴朗天气条件外,多云和降雨对应的交通事故数量最多,降雪和起雾对应的交通事故数量相对较少。(2)春、秋季是京昆高速(山西段)交通事故发生的高峰时段,夏季次之。(3)京昆高速(山西段)交通事故的发生以太原市和临汾市最多,晋中市、阳泉市和运城市发生的交通事故数量次之,吕梁市发生的交通事故数量最少。(4)春季空气湿度较大或者大风天气条件下容易发生交通事故,夏季和秋季在降水天气条件下容易发生交通事故,冬季降雪(雨)、大风及能见度低时交通事故最容易发生。

大气污染物质量浓度对黄土高原降水云物理影响研究

针对黄土高原实际降水展开研究,探究大气污染物质量浓度对黄土高原降水情况的影响程度。将黄土高原1990年-2019年共30年的气象数据资料作为实验数据,通过计算提取出黄土高原降水的分布特征,根据实际的大气污染物质量浓度,设定不同的大气污染物质量浓度环境,再计算大气污染物质量浓度与黄土高原降水情况的相关度,并对其进行分析。实验结果显示,大气污染物质量浓度越低,黄土高原的降水时间、降水强度和降水次数越高。黄土高原的降水情况会受到多种因素的影响,其中,大气污染物质量浓度对黄土高原降水情况的物理影响较大。

基于相控阵多普勒雷达技术的强对流天气预警系统设计

为了避免突发性灾害对人身以及财产安全造成的影响,针对天气预警过程的干扰因素较多、雷达成像像素精度较低等问题,设计基于相控阵多普勒雷达技术的强对流天气预警系统。设计数据采集芯片和电路混频器,通过不同的电压获取双通道接口的稳定运行。基于相控阵多普勒雷达技术,采集强对流天气数据并进行前期处理,通过多普勒雷达格式数据计算水平反射率结构以及梯度垂直反射率,避免干扰因素影响,计算最大模糊速度与最大模糊距离,得到雷达退速度模糊参数,建立强对流天气预警模型,得到一个新的强对流天气预警系统。实验结果表明,该系统所得到的不同径向距离以及不同方位角度的像素精度均小于0.03,提高雷达成像精度可以得到更准确地预警结果。

山西一次大暴雨过程云图及环境场的特征分析

利用卫星资料、自动站资料、L波段探空秒数据和常规探测资料,对2011年7月2-3日发生在山西中南部的一次大暴雨过程的云图及环境场特征进行了分析。结果表明:(1)此次大暴雨过程发生在500hPa两槽一脊、副热带高压稳定,200hPa反气旋的大尺度环流背景下;高能高湿、高层辐散、低层辐合以及较强的上升运动是云团初生的基本环境场特征,但其动热力结构和强度的差异以及中尺度环境的不同,决定了云团后期的发展;4个区域的大暴雨是由不同性质的云团造成的,其降水性质和特征差异明显。(2)L波段探空秒数据分析显示,云系分层现象消失,云顶高度降低,湿层厚度加大,凝结高度降低,0℃层降低,逆温层消失,均有可能是MCC形成的先兆信息。(3)此次大暴雨过程中,低空急流变窄、急流分支消失,同时高空西北风急流减弱、低层偏北风加强,干冷空气下传,大气不稳定度增大;地面锋面南侧暖区里,水汽的突然增大和气压的持续增强,均有可能是MCC发展的重要信号。(4)低层比湿和南北风分量诊断分析表明,MCC是在湿度锋的强迫抬升下,由于干冷空气的侵入而在湿中心附近生成的对流云团发展加强而成的。

山西中部一次暴雪天气过程分析

利用常规气象观测资料和NCEP全球再分析资料,对2013年4月19日出现在山西中部的一次暴雪天气过程进行了综合分析。结果表明:高原槽、低空低涡切变线、地面回流以及河套气旋等的共同存在为暴雪天气提供了有利的流型配置;700 h Pa西南急流、850 h Pa偏东南急流和925 h Pa偏东急流为此次暴雪天气提供了强的水汽输送和补充;500 h Pa偏西北急流和850 h Pa偏东北强气流耦合加强,且高层正涡度输送以及低层辐合、高层辐散的倾斜垂直结构使得上升运动加强,触发低层不稳定能量释放,导致暴雪天气的发生。低层和近地层温度变化、0℃层高度下降、逆温层增厚以及垂直风切变加大是判断此次降水过程相态变化和降雪强度增强的重要指标。

3次回流倒槽作用下山西大(暴)雪天气比较分析

为进一步做好山西省降雪天气预报,为农业生产提供更为精细的气象服务,满足农业防灾减灾和政府决策需求。选取2011年2月9—10日、2月25—28日和2010年3月13—14日的3次回流与倒槽作用下产生的大雪或暴雪天气过程,利用多种探测资料,全面比较分析了3次过程的降雪特征、环流形势演变及流型配置、各种物理量特征及其差异。结果表明:(1)由于高低空流型配置、水汽输送特征和动热力结构特征存在较大差异,造成3次过程的降雪强度、强降雪落区和持续时间不同。(2)强降雪过程中,地面存在中尺度切变、中尺度涡旋和中尺度辐合3种结构,3种结构的降雪特征差异较大。(3)卫星云图上分别表现为高空槽云系过境型、槽后云团发展型和锋面云系影响型,TBB的变化和对流层中上层水汽含量的增加对预报强降雪有指示意义。因此,充分掌握这些特征及其差异,并提炼关键的预报技术指标,才是做好此类天气精细化预报的重要途径。

某常规弹载体感应磁场分布的仿真技术研究

在常规弹的地磁导航系统中,载体磁场是影响磁传感器测量精度的主要干扰因素。为了准确地对这一干扰磁场加以消除或者补偿,文中对载体磁场中感应磁场的分布规律进行了仿真研究。文中采用磁标量法求解磁场,研究了常规弹的三维静态磁场仿真技术,使用有限元工具ANSYS仿真得到了弹体上各点磁感应强度的数值解,根据绘制的云图和数据变化曲线图,分析得到了匀强磁场中弹体内部以及沿弹壁轴向和横截面上感应磁场的变化规律。

山西近45年降水变化对旱涝的影响分析

采用z指数及距平百分率等计算方法,对山西年降水、主要降水期的降水量进行分析,结果表明,1964年是山西年降水量最多年份,1988年是暴雨最多年份,1965,1997年是山西北、中部与中、南部降水量最少年份。近45年,山西年降水量与主要降水期的降水量明显减少,干旱趋势呈增多趋势,且旱年造成的影响大于涝年,这应引起政府部门的高度重视,进一步趋利避害,为农业生产提供防灾减灾合理化建议及对策。