河南省人工影响天气业务管理系统的设计与开发

利用PHP+MySQL+Apach组合,开发省、市、县(市)三级人影业务信息采集和管理系统,内容包涵河南省人影管理方面的各个细节,既有历史数据库和演变分析,又有最新数据和统计结果,方便管理者及时掌握全省人工影响天气工作的动态。

APESTS效果评估系统在河南省春季人工影响天气作业中的应用

利用河南省2011年和2012年春季飞机作业信息和2012年春季地面作业信息及自动气象站雨量数据,对中国气象局人工影响天气中心研发的层状云人工增雨(雪)作业效果统计检验系统(APESTS)适用性进行分析.结果表明,该系统用于河南省春季飞机作业效果评估表现出较好的统计显著性特征,能在一定程度上定量反映出增雨(雪)作业效果;用于春季地面作业效果评估,由于受到多重因素的影响,评估结果不理想,系统适用性还需进一步分析和验证.

河南省飞机人工影响天气空地数据传输系统的建设及应用

基于飞机人工影响天气作业机上作业人员与地面指挥中心信息交换的需求,河南省人影中心建立了具有中继能力的远距离无线信息传输系统,实现了飞机作业空、地信息双向和多点实时交换,并且基于Micaps平台开发了一套空、地实时传输数据的显示分析系统,实现了飞机上作业人员实时得到地面各种气象探测资料以及地面人影作业指挥中心实时得到飞机飞行轨迹和机上实时探测数据。

河南省人工影响天气一体化智能业务系统设计思路

河南省人工影响天气(以下简称人影)一体化智能业务系统是在河南人影综合分析和指挥系统(CPAS_HN)的基础上,利用云平台、大数据等技术开发的具有河南特色的人影一体化智能业务系统。根据人影五段实时业务要求,该系统完善了数据采集存储模块、作业条件潜力预报模块、作业条件预警模块和飞机作业跟踪指挥模块,增加了作业过程和作业计划模块和人工防雹系统应用集成及作业效果分析评估功能;升级了地面作业信息管理和作业站点信息管理两个模块;实现了省级人影产品共享发布功能;并通过3G/4G等多种通讯方式,实现了省、市、县人影指挥中心与作业点外场人员之间的信息快速传递。该系统包括8个分系统:人影综合处理分析和指挥系统(CPAS_HN)、产品共享发布系统、综合业务信息管理系统、手机APP系统、地面作业空域申报系统、高炮/火箭安全射界图设计系统、数据产品和业务系统监控系统、作业效果分析评估系统,并与河南省人工防雹系统和人影作业装备弹药物联网管理系统无缝连接,大幅度提升了全省人影作业装备弹药作业指挥的效率与作业实施的及时性和安全性。

人工影响天气国际标准化发展趋势研究

为填补我国人工影响天气标准国际化工作的空白,提升我国在国际标准体系中的地位和影响力,以及增强我国人工影响天气标准在国际社会的认可度,本文对世界气象组织和国际标准化组织的发展现状进行了深入研究,并对气象领域的标准化现状进行了详细分析。基于国外以及我国已制定的人工影响天气标准情况,提出推动我国人工影响天气领域标准国际化工作的具体路径和方法,旨在为人工影响天气领域的国际标准“本地化”和本地标准“国际化”提供有力的技术支撑。

人工影响天气标准体系构建研究

本文从人工影响天气及其标准体系的概念入手,立足于气象战略定位、业务发展需求及标准化管理对国家标准体系框架构建的需求,结合人工影响天气标准体系的构建原则,构建并优化了人工影响天气标准体系。同时,对标准体系中的术语、作业条件、作业实施、装备保障、效果评估和作业安全六大子体系进行了详细阐述,进一步完善了气象标准体系的总体框架。最后,就如何推进人工影响天气标准体系的建设与优化提出了具体建议。

河南省冰雹时空分布及天气形势特征

利用河南省121个气象台站1971—2010年共40a的冰雹资料,应用统计学方法,分析了河南省冰雹日的年际、月际和日变化特征,以及降雹的落区和范围等空间分布特征等,结果表明:河南省冰雹的年际变化较不稳定,20世纪80年代到90年代中期冰雹日出现较多,到21世纪初又出现一个小高峰,2006年之后则保持较低值;每年4—8月为河南省冰雹多发期,而冰雹在一天之内绝大部分发生在午后到傍晚,这是由形成冰雹的热力条件决定的。40a间冰雹主要发生在河南省中北部、西部和西南部山区,而在东部和东南部的平原地区冰雹发生次数较少。通过对1999—2010年45个冰雹日天气形势的分析发现,河南省易产生冰雹的4种主要天气形势分别为西北气流型、东北冷涡型、华北冷涡型和低槽型,西北气流型造成的冰雹日为最多,低槽型冰雹日最少,不同天气形势背景下的降雹落区有较大差异。

液态CO_2播撒催化技术在河南省飞机人工增雨作业中的应用

介绍了液态CO2的催化原理和催化技术,并根据催化后的雷达回波强度和雨量变化,分析了利用液态CO2催化技术实施人工增雨作业的效果。结果表明:对0^-5℃云层实施液态CO2作业后,影响区雷达回波增强,地面雨量增大。

河南省人工增雨飞机云微物理探测设计

人工增雨是一项研究型业务,飞机外场作业、探测是它的重点,只有根据一定目的方案设计下才能体现探测、作业资料的研究价值。根据河南省人工增雨作业、探测分析研究的需要并结合行业专项飞机探测,探讨了5种云微物理探测目的及相应飞机探测设计:1典型锋面云系垂直剖面结构探测;2降水性层状云垂直结构探测;3人工增雨催化作业效果检验飞行探测;4云中过冷水探测;5催化剂在云中的扩散及其物理响应的探测。以2013年3月25日飞机人工增雨探测为例,探讨了飞行探测人工增雨的催化作业效果检验。

人工影响天气高炮(火箭)作业空域自动化申报系统

为解决高炮(火箭)人工影响天气电话申报空域存在的时效性差、人力劳动量大和易出现失误等问题,研究开发了河南省人工影响天气高炮(火箭)作业空域自动化申报系统。该系统充分利用气象基本业务通讯网络,以数据库为核心,采用客户机/服务器(Client/Server)模式,实现了用计算机处理作业空域申报和批复等实时信息,并具有自动保存作业空域申报和批复信息以及保存作业点的作业信息和作业效果信息等功能。该系统还具有根据天气形势,对适合人工影响天气的作业点进行预警,并优先进行空域申报的功能。文中还对该系统的设计思路进行了拓展,提出了利用该系统实时信息交互功能设计全新模式的高炮(火箭)人工影响天气业务技术系统的思路。

河南一次降水天气过程人工增雨作业条件综合分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、卫星、雷达及飞机等探测资料,综合分析了河南省2018年11月5日一次降水过程人工增雨作业条件。结果表明:此次降水过程主要受低空切变线和地面冷锋共同影响,飞机作业区具有较好的水汽条件以及较厚的冰面过饱和层,动力条件有利于促进降水发生发展;飞机作业区主要为层积混合云,云系处于发展阶段。重点对比分析了卫星反演的过冷水区与飞机探测粒子数浓度对应关系,发现当FY-4A卫星可见光通道、3.7μm通道和红外通道资料进行三色合成分析云中存在过冷水时,云气溶胶粒子探头探测的粒子数浓度也高于20个·cm^-3,两者具有较好对应关系,表明三色合成分析云中过冷水方法可应用于人工增雨作业区选择条件之一。

河南省人工防雹作业指挥系统研发及应用

利用河南省历史气象资料,结合先进的防雹理论与技术,系统分析和总结了河南省冰雹过程的天气尺度与中尺度概念模型,并根据三维冰雹云数值模式及雷达探测、闪电定位、卫星、自动站数据,研发出河南省人工防雹作业指挥系统。该系统包括天气形势分析子系统和作业决策指挥子系统。天气形势分析子系统可根据大尺度形势背景、中尺度系统特征及三维冰雹云数值模式和卫星、闪电、自动站资料,对可能降雹区进行预测。作业决策指挥子系统通过对雷达数据产品的二次开发,完成雷达资料处理、产品生成及风暴自动识别、分类、预警,并根据参数的变化和雹云的移动方向,对下游作业区进行预警及输出作业方案。整个系统基于VS2005开发平台,使用c++开发语言,利用图层分层管理将地理信息、雷达实时观测资料、雷达二次产品、高空资料、火箭和高炮作业点等信息分层显示。系统自动化程度高,操作简便,为河南省冰雹天气预报预警提供了可参考的技术指标体系。

基于图像识别的人工影响天气业务的研究

在人工影响天气业务中,对人影作业潜力区的划定,目前还没有准确的定量化指标。传统方法依靠人工读图,通过分析卫星云图、雷达回波图、模式资料等来确定适于开展人影作业的潜力区。这些方法对经验依赖性较大,随意性较强,可靠性不高,人影业务的效果受到很大影响。当前基于深度学习的图像识别技术发展迅猛,在学术界和工业界都有了大量应用。深度学习能有效地提取图像中的丰富信息,为解决人影作业潜力区的划定难题提供了新思路和新方向。文中阐述了云雾降水基本机制,分析了卫星云图、雷达回波图在人影领域的应用。介绍了基于深度学习的图像识别原理,分析了三种不同的深度学习结构模型,提出利用卷积神经网络对卫星云图、雷达回波图等海量图片数据进行处理,充分挖掘图片中的重要信息,准确地划定人影作业潜力区,提高人影作业的针对性和时效性,使人影业务发挥更大的作用。

人工影响天气火箭发射系统装退弹安全操作动作研究

根据厂家给出操作程序及注意事项,结合火箭发射系统实际操作特点和人影37高炮成熟标准化操作,研究火箭发射系统火箭弹检查、装弹、退弹、擦拭等安全动作,做到实际使用中站位准确、动作标准、程序规范、操作安全标准化装退弹动作。

人工影响天气作业飞机中语音增强算法的研究

飞机实施人工影响天气作业,具有覆盖范围广,作业效果好的优点,是未来人工影响天气工作的发展方向;但人影作业飞机内部工作环境复杂,工作人员的正常语言交流会受到飞机引擎、机舱内设备、飞机外部等噪声的影响,甚至无法正常交流;因此,需要设计一种语音增强装备或设施来消除噪声,方便人影飞机上工作人员的正常沟通交流;从理论上阐述了参数法、非参数法、统计方法及其他语音增强算法;重点研究了维纳滤波法、谱减法和基于短时对数谱幅度的MMSE算法,并对这3种语音增强算法都进行了实验仿真,对比了各种算法的优缺点;针对人影飞机的特定工作环境,提出基于短时对数谱幅度的MMSE算法比较适合用于人影飞机上进行语音增强,消除噪音。

基于云计算的人工影响天气业务应用的研究

在人工影响天气业务中,对作业时效性和准确性的要求逐渐提高。高效及时的人影作业离不开对作业潜力区的精准分析,传统方法是使用PC机、物理机服务器对大量的观测数据进行分析和复杂的模式计算。这种方法投资较大而且计算效率较低,无法适应智慧人影的发展需要。云计算通过虚拟化、云端存储和分布计算等技术,将分布的数据以及分散的计算资源集中起来,允许用户按需申请服务。云计算作为一种高效的低成本计算模式,具有广阔的应用前景。分析了云计算的基本原理、关键技术和人影作业的科学依据、研究方法。利用气象内网,提出将云计算模式引入到人工影响天气业务中,利用气象信息中心物理服务器,构造了云存储平台,将海量的基础观测数据上云统一管理。克服人影业务研究的瓶颈问题,提高人影业务的效益,使得人影业务发挥更大的作用。

河南省春季一次人工增雨作业效果分析

利用河南省自动雨量站逐时降水资料、天气图资料及郑州新一代天气雷达产品,分析了2007年3月23日河南省飞机、高炮、火箭人工增雨作业效果,结果表明:飞机和高炮、火箭影响区1 h雨量增加0~4 mm,且作业时段内影响区维持较大降水。春季低槽、切变线天气过程,K指数在24℃左右、850 hPasθe在40℃左右时,850 hPa水汽通量散度在0^-16 g.s-1.cm-2.hPa-1之间的区域为最佳作业区;雷达反射率因子在30 dB z左右的降水发展阶段,作业效果明显。

基于降雪识别的河南省降雪及降雪比率时空变化特征

使用河南省119个国家级地面气象观测站近52年(1968-2019年)的气象资料,利用日天气现象对日降水相态进行标记,运用加入指数方程拟合的双温度阈值法,构建了本地化分区域的降雪识别方法,通过降雪识别得到较为准确的降雪量后,研究了河南省近52年降雪和降雪比率时空变化特征。结果表明,加入指数方程拟合的双温度阈值法在河南省降雪识别中具有较高的精度,降雪识别指数方程估算的年降雪量和总降雪量在5个区域的相关系数均达到0.96以上。河南省近52年年平均降雪量为10~50 mm,降雪大值区位于豫西区域东南部和豫南区域东南部;全省年降雪量以-0.87 mm/10a的速率减少,各区域的年降雪量下降速率按照豫北、豫中、豫西、豫东、豫南的顺序依次增大;降雪期内各月份降雪量按照4月、11月、3月、12月、2月、1月的顺序递增,其中11月降雪量呈增长趋势,12月、2月和3月降雪量呈减小趋势。近52年降雪期内降雪比率为0.13~0.44,呈现出西高东低、北高南低的特征;降雪期内全省降雪比率以-0.0092/10a的速率下降,各区域降雪比率下降速率按照豫西、豫北、豫中、豫南、豫东的顺序依次增大,降雪比率较大的豫西、豫北区域下降速率较小,降雪比率较小的豫南、豫东区域下降速率较大;从站点分布来看,全省78%的站点降雪比率呈下降趋势,22%的站点呈上升趋势,呈上升趋势的站点位于豫西区域和豫北区域,呈下降趋势的站点位于豫东、豫南和豫中区域。

河南省一次人工增雨作业分析

利用欧洲预报场、GRAPES模式预报及雷达等资料,分析2017年4月4日河南省人工影响天气中心开展的一次人工增雨作业过程。结果发现,低槽东移是此次降水的主要影响系统;此次过程全省大部分地区均有过冷水存在,北部、中部垂直累积过冷水含量较高,中部地区作业潜力最好;增雨作业结束后30 min,作业区及下风向回波增强,30 d Bz以上强回波区范围增大;比较对比区降水量,增雨效果显著。

2010年3月14日河南省飞机增雨作业效果分析

利用天气图资料、河南省自动站降水资料、郑州新一代天气雷达产品等分析了2010年3月14日影响河南省的降水过程,以及当日飞机增雨作业效果,结果表明:由于受高空低槽东移影响,冷暖空气在河南交汇,且水汽输送良好、不稳定能量小,因而河南全省范围内产生了稳定的层状云降水;层状云降水,具备了飞机增雨作业的天气条件。此次增雨作业后,作业区及下风方向的雷达回波强度增强,面积扩大,降水范围及降水量均增大,且增雨效果能维持3 h左右。说明河南省春季,在有利的大尺度天气背景下,K指数在20～24℃,沙氏指数在6～10℃,雷达基本反射率在20～35 dBz,水汽条件较好时,在降水云系发展的区域进行飞机增雨作业效果比较明显。