2022年初湖南两次灾害性大暴雪成因分析

2022年2月6—7日(简称“2.6”过程)和21—22日(简称“2.22”过程)湖南出现了两次灾害性大暴雪天气过程,利用多源观测资料与再分析资料,通过HYSPLIT v4.9(空气质点轨迹追踪模式)及聚类算法,从环流背景、温度条件及水汽特征探讨两次强降雪特征及成因差异。分析表明:(1)“2.6”过程降雪持续时间短,降雪时段集中,小时雪量大;“2.22”过程强降雪持续时间长,累积降雪量大,部分站点雪深破历史极值,具有显著极端性。(2)两次过程均受南支槽影响,其中“2.22”过程南支槽更深厚,地面上两个强大的高压中心持续补充冷空气,造成长时间的地面低温。(3)温度平流差异明显,“2.6”过程主要受高空和地面冷平流共同作用造成温度下降,“2.22”过程由中层冷平流驱动冷空气下传,长时间维持深厚冷垫和10 m/s以上的边界层东北回流是造成持续性强降雪的重要成因。(4)两次大暴雪过程的主要水汽通道均是来自阿拉伯海的西南输送带,另外,还有一支来自西太平洋的偏东水汽输送带,经南海转为偏南路径向北输送至暴雪区,这也是湖南冬季暴雪需要特别关注的水汽传输路径。

新一代天气雷达远程监控软件设计和实现

本文主要介绍基于B/S模式的新一代天气雷达远程监控软件的总体设计思路以及具体设计实现。该软件主要由信息收集与通信、信息分类入数据库、网页脚本以及短信报警等几部分组成。软件很好的达到了远程、全自动,无需工作人员值守,但又能随时、随地了解雷达运行状态的目的。

新一代天气雷达故障维修资料检索系统设计与实现

由于新一代天气雷达系统较为复杂、型号较多、建设时间跨度大,技术人员水平不一,导致了对于雷达故障上的排除差异和故障排除时间较长。作者基于微软.NET技术及相关平台开发的新一代天气雷达故障维修资料检索系统的设计与实现,可供相关保障技术人员方便的获取雷达故障、测试的相关信息,便于快速地进行故障定位和排除。

AD7793芯片在地温测量中的应用

AD7793芯片采用四线制、多通道切换设计,较好地满足了地温测量中高精度温度测量、多通道测量的要求。介绍了该芯片在地温测量中的应用,并分析了其在测量中容易产生的误差,通过硬件优化和软件设计等方法进行了改进,最终测试结果表明,系统具备较好的测量精度和可重复性。

湖南省长株潭城市群臭氧分布特征研究及分析

利用长沙、株洲、湘潭城市群2015-2019年臭氧质量日浓度资料及同期气象要素数据,对典型城市群臭氧(O_3)浓度变化特征及其与气象条件之间关系进行研究。结果表明:2015-2019年间长株潭城市群臭氧浓度呈上升趋势,年平均浓度增幅和臭氧超标率由高到低的顺序为长沙>湘潭>株洲;臭氧浓度在夏季最高,而月变化特征呈现双峰结构,次高峰和高峰分别出现在5月和9月,臭氧高值区处于5-9月间,且逐月升高;夏季为臭氧最高的季节且;最高气温、平均气温和相对湿度与臭氧变化相关性最高,相对而言,降水量和地面风速与臭氧为弱相关。

2019年主汛期湖南两次致灾暴雨过程对比分析

2019年主汛期湖南出现了两次罕见极端暴雨过程,多个气象观测站雨量突破历史极值,共造成十余人死亡(失踪)。利用美国国家环境预报中心的GDAS资料、观测资料以及再分析资料,基于HYSPLIT4(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory 4)质点轨道模式追踪及聚类算法,对比分析了2019年6月6-9日(简称过程一)、7月6-9日(简称过程二)两次致灾暴雨过程的异同。结果表明:(1)两次过程具有极端性、持续性、对流性等特点,过程二降雨强度更大、强降雨落区更集中,受灾更严重。(2)两次过程环流形势场存在明显差异,过程一副热带高压强度显著偏强、位置偏北,588 dagpm西脊点较历年同期偏西26个经距,东北冷涡发展深厚,850 hPa急流核风速最大达14 m·s^(-1),且存在双低涡、切变线共同影响;过程二副热带高压稳定维持、脊线偏南超8个纬距,850 hPa上存在显著冷式切变,切变南侧风速大,强烈的冷暖交汇使暴雨的对流性特征更清晰。(3)两次过程中尺度云团的发生演变略有不同,过程一表现为人字形切变线东段触发β中尺度对流云团生成,弱冷空气加入后使其得到有组织化的发展壮大;过程二受西风带长波槽槽前暖湿气流与冷空气交汇,不断有α、β、γ中尺度云团新生、合并发展,多尺度对流云团移经同一地点的“列车效应”造成了强致灾性暴雨发生。(4)水汽来源和分布不尽相同,过程一水汽显著汇合中心位于850 hPa,水汽源地为南海海域,有三条水汽传输通道,主要水汽通道为南海的偏南气流;过程二显著汇合中心位于925 hPa,水汽源地为印度洋,有四条水汽传输通道,主要水汽传输通道来自孟加拉湾的西南气流。

FDR自动土壤水分数据标定问题及解决方法

针对目前FDR自动土壤水分数据可用性低的实际情况,本文从FDR自动土壤水分站传感器原理出发,结合数据处理流程与方法对湖南60个站点不同层次的标定参数及部分站点的相关观测数据进行了分析,指出目前田间标定法在自然条件下几乎无法得到覆盖土壤各个湿度区间的均匀样本数据,导致二次标定参数不合理是造成FDR自动土壤水分站数据可用性差的根本原因。二次标定方程参数不合理主要表现为方程斜率过大、过小、负值3种情况,导致观测数据增幅过大、常年不变、与实际土壤湿度变化趋势完全相反等问题。最后针对该问题提出了大样本原状取土,实验室标定的解决方法,并对方法进行了初步验证,结果表明该方法能从源头上有效改善土壤水分站观测数据质量。

湖南两次不同类型致灾暴雨水汽特征分析

利用NCEP再分析资料,引入气块轨迹追踪模式(HYSPLIT v4.9),分析了湖南省2020年6月21—25日(过程一)、7月5—9日(过程二)两次不同类型强(特强)区域性致灾暴雨过程的成因,比较水汽特征差异。研究发现:①两次过程间隔时间短,落区重叠,洪涝灾害面积广,其中6月21—25日的强降雨产生于纬向环流背景下的副高边缘处,为副高边缘类暴雨;7月5—9日的暴雨产生于环流经向度大、斜压性强的大尺度背景下,为低涡冷槽型暴雨。②过程一水汽主要集中在800 hPa以下的对流层低层,过程二中低层水汽在降雨全阶段均表现为强汇合,最强降水时段水汽汇合层可达500 hPa,湿层深厚,两次过程水汽汇合中心均与暴雨区对应。③两次过程湘中以北暴雨区均有一支源于孟加拉湾的西南气流,比湿较大、传输高度较低。过程一水汽源于西太平洋,沿副高边缘传输的东南气流比湿大,过程二源于巴尔喀什湖的偏北气流比湿较小,这两支气流均是导致该区域持续性暴雨的关键水汽传输通道。④湘中以北区域暴雨主要流入边界是来自南海和孟加拉湾的南边界,南边界和西边界持续稳定向暴雨区输入水汽是长时间降雨的主要成因。

土壤水分传感器实验室校准与一致性分析

介绍了自动土壤水分传感器的测量原理和实验室校准方法,以湖南省气象部门业务运行的26套DZN3型自动土壤水分站逐层传感器实验室校准数据为基础,分析了自动土壤水分传感器的一致性。

湖南春季2次典型强雷暴天气过程的对比分析

对2009年湖南春季2次大范围的强雷暴天气过程进行了分析。结果表明:对流层中低层西南低涡是这2次春季雷暴主要的动力抬升系统,地面辐合线加大了对流出现的可能性;500 hPa槽前有1～3个经距的西南气流且靠近干中心的干区内,未来12 h将有对流云团发展。同时分析相关特征量,并对各个反映不稳定度的物理量进行了比较。

DSC3称重式降水传感器日常维护及典型故障处理

仪器设备能否得到有效维护,故障能否及时准确定位并快速解决,对提高称重式雨量传感器的测量准确度、数据质量及业务可靠性有着非常重要的作用。文章从DSC3型称重式降水传感器的系统组成、工作原理出发,系统介绍了DSC3型称重式降水传感器的日常维修保养方法以及安装维护过程中的重点注意事项,并总结了一些典型故障处理方法,可为气象装备保障人员提供参考。

湖南省自动土壤水分数据订正拟合方法研究

用不同土质的标准土壤样本对土壤水分传感器归一化频率进行第一次订正拟合,进而对比自动、人工土壤水分观测数据进行第二次拟合,分析对比差值、相关系数等,结果表明,二次订正拟合方法能进一步提高自动土壤湿度数据的准确性,其相关性与数据拟合方法和数据选取有关,在拟合时应选取合理的数据。采用二次订正拟合方法对29个观测站的土壤水分监测资料分析发现,拟合后的土壤湿度与实际土壤墒情相关性提高。

风廓线雷达平均噪声功率统计特征分析

风廓线雷达是一种以大气湍流为主要探测对象的晴空测风雷达。近年来,风廓线雷达得到普遍使用,其资料的应用也在逐步扩展,对雷达产品精度越来越高,由于以测风为主要目的设计的风廓线雷达在前期设计中没有充分考虑回波强度信息的定量测量,导致数据越来越难满足需求,主要原因就是平均噪声功率的精确估测。文章根据风廓线雷达信号现行处理流程与方法,在做一定合理假设基础上,得到了平均噪声功率谱的概率分布,并利用北京延庆风廓线雷达实测数据对噪声模型进行验证,结果与理论模型较吻合。

一次典型强对流天气的雷达回波分析

对湖南永州湘南一次强对流天气过程雷达回波进行分析,找出雷达产品中风暴对应的反射率因子、速度场及指数指标值特征,并通过绘制风廓线来找出风暴的动力特征,为今后工作中做出准确的临近预报积累了一定的经验。

长沙地区春、夏季大气电场特征

该文统计了2009—2010年长沙地区4套大气电场仪数据,通过对雷暴天气、稳定性降水天气、雾、霾天气下电场场强值变化的分析,可得到:1电场场强跳变极值的变化能很好反映雷暴活动,春、夏季大气电场雷电临近预警阈值设定不同;2长沙地区晴天大气平均电场夏季明显高于春季;3稳定性降水天气对大气电场有较明显的影响;4大雾或霾等其它气象条件下夏季平均电场也高于春季,气溶胶对场强值影响不大。

2019年初长沙市一次典型重污染天气过程成因分析

利用湖南省生态环境监测中心提供的14个国控站2019年1月5—8日的逐小时空气质量指数(Air quality index,AQI)和6种主要污染物监测数据,对应时段的气象观测资料、风廓线雷达资料以及FY-4卫星资料,结合HYSPLIT4后向轨迹的模拟结果,深入分析了2019年1月上旬长沙市一次重污染天气过程。结果显示,此次长沙市重污染天气过程是一次以PM2.5为首要污染物的过程。后向轨迹分析表明,中低层污染气团轨迹相同,受气团叠加影响,污染物从河南省中部长距离传输影响长沙市,是导致此次污染的主要原因之一。积累和暴发阶段以大范围稳定性中低云为主,TBB大于-10℃。暴发阶段结合风廓线资料分析可知,污染物随东北气流向长沙市传输,外来源输入占主导地位。850~700 hPa中低层有明显逆温层或等温层、高层空气相对湿度小均为本次重污染天气的有利气象因子。

基于MapXtreme的中尺度天气资料应用

在MapXtreme的基础上,构建.NET框架的湖南省中小尺度天气资料应用系统,实现在GIS基础上的中尺度气象站网观测要素地理信息化显示,并实现了等值线颜色填充和报警显示;对全省防汛、山洪地质灾害预警以及局地短时强降水预警发布有重要作用,为各级政府部门尽快提供及时、可靠、直观的气象信息。

“200604”强热带风暴“碧利斯”暴雨过程分析

利用地面加密观测资料、FY-2C卫星TBB资料和多普勒雷达探测等资料,对"200604"强热带风暴"碧利斯"产生大暴雨和特大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:"碧利斯"移动路径特别、填塞缓慢与当时的大气环流形势密切相关;其引发的暴洪与超级单体风暴暴洪有所不同;在其强降雨影响时段中永州上空一直维持着暖平流,低空风速随高度增加,1～4km范围内出现偏北急流,贴地层(1km以内)切变线的阶段性加强,这对补充其在移动过程中的能量和水汽消耗、维持低空的上升辐合和高空辐散是非常有利的。

县级气象技术装备保障工作的现状及发展对策

气象技术装备保障工作对气象事业的良好发展具有推动作用,本研究从当前气象技术装备保障的条件入题,分析县级气象技术装备保障工作的现状,对气象技术装备保障工作中存在的问题进行探讨,并提出一些实质性的措施,以保证县级台站的气象技术装备工作能够正常运行,使综合气象台站的观测技术发挥出最大的效益。