云空间分布的扫描激光雷达观测

激光雷达在云观测中起着非常重要的作用,是云遥感探测的主要仪器之一。目前,激光雷达大都是固定指向天顶角或者某个角度,对云分布的取样有限。本文建立用于云观测的扫描激光雷达,该系统使用小型固态激光器背负于接收望远镜上,望远镜固定于三维扫描平台,整个系统可以工作于不同的扫描模式以实现全天空云的监测。通过利用该扫描激光雷达对云的分布进行测量,并与已有激光雷达观测数据的对比,结果表明,与传统激光雷达相比扫描激光雷达能够精细的描述出云高和云光学厚度的空间分布,体现了扫描测量激光雷达在云探测方面的优势。

用于激光云高仪的微分增强云检测方法

激光云高仪是对大气中云的时空分布进行自动连续监测的有力工具之一,现有的云检测算法在低信噪比或有气溶胶影响时容易产生误判或漏判。文中分析了激光云高仪回波的原始信号、一阶微分信号和二阶微分信号特征,构造了两个新的信号序列,提出了一种微分增强云检测方法。该算法可以实现对云回波信号中云峰和云边界特征的增强和分离,有效修正了低信噪比和气溶胶层对云检测带来的误差。通过实验对比了微分增强法和微分零交叉法的云检测结果,结果表明:微分增强法在不影响云高判别的情况下,能有效地减少云的漏判和误判。

2022年福州市不同下垫面温度变化特征分析

利用2022年福州市区下垫面温度资料,对比分析城市主要代表性下垫面的温度变化特性。结果表明,水泥、沥青、地砖和大理石温度的季、月、日变化特征明显,月、日平均温度时序变化与空气裸温相近;受持续性降水影响,下垫面月平均温度和日最高温度在5月出现了第二个谷值,下垫面日最高温度差异悬殊,在夏季,沥青温度高达68.1℃;城市下垫面四季日平均温度变化幅度排序为沥青>地砖>水泥>大理石,均远大于空气裸温。

面向同化的探空温度数据质控参数优化及误差特性分析

针对双权重标准差法对探空温度质量控制中阈值参数不确定的问题,提出了以正态波形指标偏度和峰度为判定依据的阈值Z参数优化算法。利用2017年福建3部探空温度资料和ERA5模式再分析温度数据,对探空温度增量数据进行不同数据集质控前后对比分析总结出:峰偏值CKS随阈值Z的分布曲线表明阈值Z偏大则会造成质控不完全,阈值Z偏小则会造成过度质控;以峰偏值CKS所确定的最优阈值Z双权重标准差法比固定阈值的更符合模式同化系统正态分布要求,为探空温度数据在模式同化的应用提供了更好的质控方法。在质控前后温度增量分布特征上,温度观测增量总是以某一固定增量值在整个气压高度上剔除离群值,其中57.15%的离群点主要分布在0~100 hPa范围内,42.85%的离群点均匀分布在100~1000 hPa范围内,其中0~100 hPa范围内温度增量绝对值大于10℃的异常点是由于温度传感器受太阳辐射等因素影响超出了正常探测误差范围,这些异常点可以在质控前提前剔除,进一步提升探空温度数据质量。

台风“苏迪罗”(1513)强降水特征及成因分析

为提高台风强降水预报准确率,减少台风暴雨造成的农业损失,为防灾减灾工作提供决策依据。本研究利用NCEP 1°×1°再分析资料、区域自动站实况观测资料,并结合浙江省地形特征,主要从台风路径、与降水相关的物理量场、近地层辐合和地形作用等方面分析"苏迪罗"在浙江形成强降水的成因。通过分析发现,台风路径与形势场的相互作用密不可分,"苏迪罗"登陆前长时间维持西北向移动主要是由于副高稳定维持;此外正涡度场轴线也在一定程度上指示台风未来走向。通过分析强降水与各物理量场关系可得出以下结论:(1)台风暴雨多处于东南急流与山地迎风坡相交汇的地区。(2)强降水区与水汽通量辐合区、比湿大值区、正涡度大值区和假相当位温的"双峰结构"有一定的对应关系,此外近地层辐合系统的长时间维持、台州东低西高山脉地形和局地喇叭口状地形是局地产生超强降水的重要条件。

气象装备的全链路智能保障管理系统设计

为了实现对气象装备的全寿命跟踪,本文借助物联网技术,构建气象装备保障管理系统。系统主要包含气象基础信息、仓储管理、现场保障和质量评估等四个部分,充分利用信息技术、RFID识别技术及移动程序应用管理,使气象装备保障更加智能化、信息化,从而提高了气象装备保障工作的计划性、预见性和科学性,为建立以预防性保障为主的装备保障管理模式提供基础。

WindSonic型超声测风传感器及其降水环境探测性能评估

为了评估超声测风传感器在实际环境下,特别是不同降水强度情况下探测性能,选用具有代表性的WindSonic型测风传感器评估与机械旋转式测风传感器,开展了长时间实际对比观测。对两种传感器风速观测值的多种数字统计特征进行了对比,利用Wilcoxon符号秩检验了两种传感器风向观测值,并对不同降水强度下风速差值均值、差值标准差、风向一致率等多个指标进行了对比分析。结果表明,WindSonic型测风传感器与机械旋转式测风传感器风速、风向总体无显著性差异,WindSonic型测风传感器风速值总体大于机械旋转式测风传感器,降水对WindSonic型测风传感器的探测性能造成了影响。

多温度传感器自动气象站设计与实现

设计三个温度传感器自动站数据质量控制算法,利用两两温度传感器探测数据相互校验,并设计了基于现有自动站架构的系统设计。通过长时间运行及模拟故障测试,发现采用设备级数据质控技术的温度多模冗余自动站在各种情况均能够有效提高区域站数据的可靠性。