一次对流云的人工增雨作业条件及雷达物理量变化分析

选取2014年8月23日吉林省四平地区一次对流云火箭增雨作业过程,进行了作业条件及作业前后雷达物理量变化的分析。此次天气过程是在高层干冷、低层暖湿的强不稳定条件下,近地面切变线触发不稳定能量释放产生的对流性天气。云系实况与模式模拟结果对比分析表明,云系宏微观特征有利于开展人工增雨作业。选取作业前发展趋势与作业云体单元相一致的雷达回波作为对比云体单元,对比分析结果表明,催化作业使作业云体单元的冰晶数量增加,改变了降水微物理过程,促进了云体的宏观发展,延长了云体生命期。作业后作业云体单元和对比云体单元的回波参量产生了明显差异,其表征的云体特征变化可作为增雨作业效果的物理证据。采用双比分析方法统计得出本次增雨作业绝对增雨量为3.23 mm,增雨效果显著。

2020年11月吉林省罕见冻雨天气成因分析

利用常规地面观测资料、探空秒数据、微波辐射计资料、ERA5再分析资料等,对2020年11月17—20日吉林省冻雨天气成因进行分析。结果表明:此次冻雨天气过程受高空槽东移加深、蒙古高压向南入侵和地面气旋北上共同影响。低空急流为吉林省输送了充沛的水汽,比湿为3~7 g·kg^(-1)。同时,受850 hPa暖脊影响,0℃等温线长时间停留在吉林中部并缓慢移动,导致冷暖气团持续作用,在对流层中低层形成稳定的逆温层,为长春市、吉林市等地冻雨天气的发生提供了有利温度层结条件。通过分析长春站和吉林站冻雨发生时的温度、湿度层结可知,冻雨发生于自下而上的冷—暖—冷温度层结中,冷垫高度高于950 hPa,厚度为0.7~1.0 km,1000 hPa温度为-3~0℃,850 hPa温度为1~3℃,暖层厚度为950~750 hPa,约1.5 km,中心最高温度大于3℃。同时,中高空(800~350 hPa)固态水含量需高于0.2 g·kg^(-1),中低空(900~700 hPa)液态水含量需大于0.2 g·kg^(-1),上升气流越强,含水量越高,降水越大。通过观测10 m风速骤降为0 m·s^(-1)或缺测,可大致推算冻雨发生时间,以订正或补充人工观测结果。

民居CO中毒事件气象条件分析及数值模拟

应用伯努利原理和CFD应用软件FLUENT,对影响北方民居通风排烟和CO中毒事件的气象因子进行分析和数值模拟,研究基于气象条件的CO中毒事件预警方法。结果表明:影响民居通风排烟的气象条件主要有风速、气温(室内外温度差)、变压和相对湿度等。其中风速是影响通风排烟和CO中毒的主要气象因素;在弱风条件下,室内外温度差和气压的变化对通风排烟也有重要影响。在上述工作基础上,建立了民居通风排烟气象指数的计算方法和基于气象条件的CO中毒事件预警方法,经检验该方法对中毒事件有一定的预警能力。

一次东北冷涡不同阶段强对流天气特征对比分析

利用NCAR/NCEP再分析(1°×1°)资料,区域自动站观测、FY-2D/2E卫星观测和GPS/MET水汽监测等资料,对2012年6月7—18日长春地区发生在同一东北冷涡系统不同演变阶段的3次强对流天气过程进行对比诊断分析。结果表明:在冷涡形成期,高低空急流耦合产生的次级环流上升支,触发锋前不稳定能量释放,导致中β尺度孤立深厚湿对流系统出现;在冷涡发展期,对流层高层干冷空气向对流层中下层侵入,形成高空露点锋,触发有组织的中α尺度对流系统;在冷涡消亡期,低涡减弱为高空槽并快速东移,其后部冷空气置于低层大范围暖湿空气之上,地面中尺度辐合触发不稳定能量释放,形成中β尺度对流系统。

东北夏季月低温事件的定义及大气环流年代际特征分析

利用1960—2009年东北地区150个地面测站的逐日气温资料,定义了东北三省夏季月低温事件(简称MCSE),并将其分为5类。结果表明:MCSE发生频率在20世纪60—70年代较高,80年代逐渐减少,90年代显著减少;6月和8月以第Ⅲ类MCSE为主,而7月则为第Ⅱ类;在冷气候背景下,第Ⅱ类MCSE正涡动能量由高纬向中纬度传播,正常背景下由中纬度向高纬度传播,第Ⅲ类则与之相反,暖背景下第Ⅱ类MCSE的能量传播方向与冷背景一样,而第Ⅲ类则先由低纬度向高低纬度传播,然后由高纬度向低纬度传播;在冷背景下第Ⅱ类和第Ⅲ类MCSE,中国东北地区均处于大范围强冷空气带的覆盖下,而正常期气候背景下这两类MCSE的东北冷涡和乌拉尔山阻塞高压(西阻)均较明显,在暖背景下,第Ⅱ类MCSE的贝加尔湖阻塞高压(中阻)、鄂霍次克海阻塞高压(东阻)以及东北冷涡系统均较明显,而第Ⅲ类MCSE的中阻和东北冷涡明显。

基于全连接神经网络方法的日最高气温预报

为了考察辅助变量、时间滞后变量设置的重要性和神经网络中嵌入层对分类变量处理的有效性,利用2015年1月15日-2020年12月31日欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)高分辨率模式(high resolution,HRES)输出产品及中国2238个国家级地面气象站基本气象要素数据集,在全连接神经网络基础上设计4个试验,构建24 h最高气温预报神经网络模型。结果表明:加入辅助变量、时间滞后变量的特征和带有嵌入层的全连接神经网络结构的深度学习神经网络模型对HRES日最高气温预报误差均有订正效果,均方根误差降低29.72%~47.82%,温度预报准确率提高16.67%~38.89%。加入经过嵌入层处理的辅助变量后,可显著提高青藏高原中南部和西南地区东部的平均绝对偏差不超过2℃的正技巧站点比例(比仅用HRES预报因子建模分别提高21.74%和14.17%),在此基础上加入时间滞后变量显著提高上述两个地区的平均绝对偏差不超过2℃的正技巧站点比例(比仅用HRES预报因子建模分别提高40.98%和20.33%),且预报性能更加稳定。

基于WRF模式的紫外线指数逐小时预报模型

为提升紫外线预报和服务能力,探索长春市紫外线指数的精细化预报方法,以实际业务中易于获取的大气参数为依据,采用易实现的统计预报方法,建立了逐小时的长春市紫外线指数预报模型。建模过程中,针对20122014年长春市紫外线逐小时实况数据,采用以NCEP/FNL资料为初始场的中尺度数值模式WRF进行模拟,在常规气象要素基础上,增加输出与辐射相关的物理量,分别采用以气象要素为因子及以气象要素和辐射要素为因子的两种方式进行建模并对比。结果发现,综合辐射因子和气象因子后得到的模型预报效果更好。因此,以综合气象因子和辐射因子的方式,分季节建立了长春市未来24 h紫外线指数的逐小时预报模型,并进行了试报检验。结果表明:气象因子当中,地面及低层大气气温与紫外线指数呈现较明显的正相关;辐射因子当中,地表接收到的短波辐射通量与地面紫外线观测值统计关系最为密切;部分辐射因子与紫外线指数的相关性比大多数气象因子的更好。综合气象因子和辐射因子且划分季节的预报模型,试报结果1级以内拟合率平均达92%,且秋冬两季的方程稳定性和1级以内拟合效果较不分季节的预报模型的有所提高。

利用VB6.0编程控制surfer8.0实现气象数据快速可视化

1引言 气象工作中，经常要对大量的要素数据进行系统分析，在诸多的分析方法中，绘制等值线是最直观、最有效的手段之一。现阶段对于大量气象数据的等值线分析，虽说已有Micaps专业气象资料分析软件，但需要对数据进行格式化处理和许多二次开发二作，程序灵活性和延展性有限。

国家气象中心集合降水概率预报产品的初步检验与释用

采用国家气象中心集合降水概率预报产品与吉林省区域站、自动站降水实况资料,针对T213、WRF模式集合的概率预报进行了主观和初步的客观分析,发现:暴雨概率预报的等值线对暴雨的落区具有指示意义;大多数情况下,预报值为0时,降水量小于该预报量级,在日常工作中根据模式概率预报进行确定预报时,中雨概率预报值达20%、大雨概率预报值达40%更为可取,也可适当降低半个量级进行预报;在0.1mm以上降水的概率预报中,基本上模式对较大量级降水给出了较高的概率预报值;不同量级的概率预报对暴雨有不同程度的反应,实际工作中也可将其结合释用。

两次倒槽暴雨过程的对比分析

利用常规探空、地面观测、雷达回波和卫星云图等资料,应用天气学分析和物理量诊断方法,对长春地区两次地面倒槽形势下的暴雨过程进行了对比分析。结果表明:两次过程降水实况与环流形势具有共性,但分别为对流性局地暴雨和稳定性区域暴雨,在其发展过程中不稳定条件与水汽条件分别起主导作用。

日本数值预报产品在温度预报中的释用

从概率统计的思路出发,应用1994年1月～1995年8月日本数值预报产品资料,选取与温度相关较好的因子,利用SPSS统计软件进行统计分析,建立了长春地区各季度各测站以日本要素预报值及实况温度值为自变量因子,以24小时预报时效内极端温度实况值为因变量的多元线性逐步回归方程。利用VB语言编写了温度预报软件,该软件运行时通过自动调用起始场实况温度值与日本要素预报值,输入上面所得回归方程运算,可得出24小时时效内极端温度的预报值,基本实现了24小时温度预报的客观化与自动化。

市(县)级预报服务平台的开发与应用

利用VB语言,通过集成现有预报服务工具和系统,建立了分别适于地(市)级和县级预报台站日常业务使用的预报服务平台,实现从查看资料、制作预报和服务产品到预报检验的一体化工作流程。

基于WRF模式产品的长春市紫外线等级逐时预报模型的建立

以NCAR/NCEP提供的2012-2014年逐日FNL资料为初始场,采用WRF模式计算输出数十种物理量的逐小时预报值,结合长春市紫外线观测逐小时资料,经统计分析,筛选部分物理量作为预报因子,初步建立了长春市紫外线逐小时等级预报模型。通过试报结果显示:0级拟合率为49.6%,1级拟合率为48.7%,1级以内拟合率为98.3%,预报效果较为理想,逐小时1级以内误差不到10%。

长春市农业气象周年服务方案业务化系统

1引言 随着社会经济的迅速发展、科学生产和管理水平的不断提高，政府和相关生产管理部门在生产安排、管理、决策等各项工作中，尤其是在防灾减灾工作中对气象服务的需求大大增加。农业气象服务涉及的内容更加广泛、技术含量和服务难度也大大增加。而长春市作为吉林省重要的粮食生产基地，在农业气象服务方面还尚未建立科学、

基于卡尔曼滤波原理对长春市温、湿度的网格预报试验

利用区域数值模式WRF和陆面同化系统CLADS数据,采用卡尔曼滤波、递减平均法,对长春市气温和相对湿度的格点预报进行订正预报建模试验,建立了两种时间分辨率为1h、空间分辨率为3km×3km的滤波模型。结果表明:两种滤波模型均具有显著的误差订正效果,且效果好于一元线性回归模型;在原始模式具有较大预报误差的情况下,滤波模型也能够通过快速调整,达到预报与实况基本吻合;采用递减平均法建立的滤波模型效果更好,选择其作为气温和湿度的网格预报模型,进行试报,气温预报的MAE在大部分时段内均在2℃以内,相对湿度预报MAE基本在5%以下。

1951—2015年东北地区8月降水气候特征分析

本文选取1951—2015年东北地区24个代表站降水量观测数据,分析东北地区8月降水气候变化特征。研究结果显示,东北地区8月平均降水量存在西少东多的分布特征,且近65年降水量趋于减少,气候倾向率为-4.03 mm/10年;小波分析降水序列可得东北地区降水量出现了明显的16年和4年左右的变化周期,该周期性通过了95%置信度检验。1951—2015年,东北地区存在3个多雨到少雨的阶段性变化,多雨期时长为6~18年,平均为10.3年;少雨期时长为5~11年,平均为7.3年,而且多雨期连续多雨和少雨期连续少雨情况基本一致。

近50年长春市农业气象条件变化特征分析

利用长春市1959～2008年的气温、降水、日照等气象资料,采用气候统计方法分析作物生长期内光资源、热量资源、水分条件及常见农业气象灾害的变化特征及气候趋势。结果表明:长春市作物生长期内日照时数呈下降趋势,但光照条件能满足作物生长需求;热量条件呈增加趋势,气温显著升高,初霜延后、终霜提前,无霜期延长,活动积温增加;水分条件呈下降趋势,降水减少,暖干化的趋势比较明显;洪涝、低温冷害、冰雹等农业气象灾害有减少的趋势,但干旱灾害趋于频繁而严重。

一次纬向型持续性暴雨过程中的多尺度作用

应用NCEP资料(2.5°×2.5°和1°×1°)、WRF V3.3.1模式预报(3km×3km)、FY2卫星产品等资料,对2013年8月12-17日吉林省中东部持续性暴雨过程进行分析,发现:此次过程是在多种尺度天气系统共同作用下形成的。环流背景上,纬向型环流形势的稳定维持,使西风带上的天气尺度系统重复影响东北地区,并为暴雨区提供了源源不断的水汽供应。天气尺度上,低空急流提供了中小尺度上升运动发生发展的环境条件,且多次触发了暴雨中尺度系统。中尺度对流系统的主体上升运动出现在低空急流核左前方,对应高空辐散中心和降水云团TBB极值区,出口区上升运动对应低层强辐合中心和TBB梯度区,而强降水落区对应中尺度系统的上升运动,即中尺度对流系统内部不同机制造成的上升运动产生了地面不同的中尺度雨带。

农业气象周年服务方案及业务系统开发

根据基层气象台站开展农业气象服务工作的需求,建立了内容比较全面的农业气象周年服务方案;依据吉林省玉米、水稻和大豆等主要农作物生育期的适宜气象条件分析,建立了农业气象服务及方案应用指南;开发了基于农业气象周年服务方案的农业气象服务业务系统,提高了农业气象服务的科学、客观和自动化程度。

非常规气象要素在紫外线预报中的应用

利用吉林省业务运行的WRF模式,计算了与紫外线指数相关的气温、湿度、云量、风速等常规气象要素和地表向下的短波辐射通量、地面热通量、反照率等非常规气象要素,利用长春市紫外线观测资料,分析了紫外线辐射与常规和非常规气象要素的相关性。基于长春市紫外线观测实况,以常规气象要素、非常规气象要素、混合气象要素为因子,利用相同的统计建模方法,分别建立紫外线预报模型。结果表明:大气短波辐射等非常规气象要素与紫外线指数的相关性,明显高于气温、云量、比湿、风速等常规气象要素;应用非常规气象要素和混合气象要素的紫外线预报方程,显著优于常规气象要素;基于混合气象要素的紫外线预报方程,与基于非常规气象要素的预报方程比较,预报性能差异不大。此外,应用常规气象要素建立的分季节紫外线预报方程,其预报效果明显优于全年预报方程。应用非常规气象要素建立的分季节紫外线预报方程,与全年预报方程相比,预报效果差异不大。