2013—2020年冀中南地区夏季短时强降水精细化分布特征

选用2013—2020年6—8月河北省中南部(冀中南)地区1115个自动站逐小时降水数据与地形高度资料,统计该地区夏季小时强降水(hourly heavy rainfall,HHR)和暴雨日的发生频次、持续时间、降水强度等方面的分布特征。结果表明:冀中南地区夏季发生频次为2.2~3.0次·a-1的HHR对降水贡献率大于35%,高频区有6个,在沧州东部沿海呈片状分布,在西部山区呈点状分布。小于60 mm·h^(-1)的HHR发生站次日变化特征为单峰、单谷,60 mm·h^(-1)以上发生站次随降水强度增大而锐减,日变化特征不明显。降水性质方面,冀中南地区的西部山区HHR高频区多积状云对流性降水,常发生在12:00—18:00;沧州东部沿海多受台风和切变线影响,HHR为降水强度较大的层状云和积状云混合性降水。

“21·7”特大暴雨系统北上引发太行山中段区域大暴雨成因分析

2021年7月18-22日,河南中北部出现历史罕见特大暴雨(“21·7”特大暴雨),众多学者已有分析和研究。受系统北上影响,20-22日位于太行山中段的河北省中南部也出现区域性大暴雨。本文利用0.25°×0.25°逐小时ERA5再分析资料和2508个地面加密自动站分钟资料、多普勒天气雷达、风廓线雷达、L波段探空、地基GPS水汽等多源高时空分辨率观测资料,对太行山中段区域大暴雨演变特征及暴雨落区成因进行分析,结果表明:(1)强降水主要影响系统为副热带高压、高空涡、切变线、低空急流,“烟花”和“查帕卡”双台风远距离输送也是有利的环流背景,大气环流稳定和低空偏东风长时间维持是降水的主要成因。(2)近乎南北向地面辐合线、地面露点温度锋区、≥30 d Bz雷达强回波带、小时降水量≥10 mm短时强降水带位置吻合,且稳定维持在太行山东麓,位置少动且持续时间长;强降水阶段,低层偏东风分量增大,且最大东风出现高度降低,最大东风分量为8~11.1 m·s^(-1),最大东风出现的高度最低为510 m;低空急流最大高度510~2310 m,最大低空急流指数33.1×10^(-3) s^(-1),0~1 km和0~3 km垂直风切变最大分别为11.9 m·s^(-1)和16.9 m·s^(-1),偏东风表现为迎风坡水平辐合,对太行山东麓降水产生明显增幅作用。(3)深厚湿层从地面持续到400 h Pa,降水过程中抬升凝结高度接近地表,降水前期对流有效位能1925.5 J·kg^(-1);强降水阶段GPS水汽总量处于50 mm以上的高值阶段,高值开始时间提前于降水5~6 h;西部山区中低层水汽通量大值区维持时间长达10 h,水汽辐合西部明显高于东部,强降水出现在西部山区呈带状分布。(4)雷达回波质心低,30 d Bz以上的强回波在西部山区持续时间长达20 h,具有列车效应和暖云降水特点。

电力营销服务中智能电表应用与推广策略研究

本文旨在研究电力营销服务中智能电表的应用与推广策略,通过对智能电表技术概述、在电力营销中的作用和推广策略进行深入研究,并通过实证研究评估其应用效果和推广实施效果。本研究选取某城市的电力公司与用户作为样本,运用数据收集方法和指标设定,从技术角度综合分析了智能电表的基本原理、功能、分类以及特点。

华北地区暖季小时降水量的对比与分析

以中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集(V3.0)为对照,对比分析了中国逐小时融合降水产品CHMPA与CMORPH卫星反演降水产品对华北地区暖季(6~9月)小时降水量时空分布特征的再现能力,进一步研究了华北地区暖季小时降水及日变化特征。研究发现,在2008~2018年间CHMPA和CMORPH的降水时空分布情况与观测情况基本一致,CHMPA对降水的估计整体较观测值偏小,CMORPH较观测值偏大,CHMPA资料空间分辨率高,与实际观测数据差异较小,更有利于强对流天气的诊断分析。华北地区暖季小时降水整体呈现东南多、西北少的特征,常规降水多出现于高原地区,短时强降水多出现于高原和平原之间的丘陵地带及平原地区。华北地区暖季降水存在明显的日变化特征,降水大值中心在午后出现于山区附近,随后逐渐向东南移动,并于夜间在华北平原西部造成大面积降水,次日清晨降水中心到达平原中部,随后降水逐渐减弱。华北地区暖季降水量和降水频次的峰值在高原地区多出现于正午至午后,在平原地区多出现于午夜至凌晨。研究成果可为华北地区的降水预报提供参考。

水松纸在线检测系统的设计

为了提升卷烟品质,针对烟支卷制完成后出现的水松纸质量问题,结合卷烟生产的实际情况,基于西门子S7-200PLC,引入机器视觉设计了一款水松纸在线检测系统。该系统采用相机对水松纸图像进行采集,然后通过工业计算机对图像进行处理,从而实现对水松纸质量的在线检测。实际应用结果显示,该系统对于水松纸质量的检测成功率为100%。可以看出,所设计的水松纸在线检测系统具有较高的识别精准度和运行稳定性。

中支滤棒物理指标相关性分析研究

相对于常规滤棒,中支滤棒的压降标准偏差合格率偏低,在烟丝结构稳定的前提下会影响烟支吸阻稳定性。利用物理指标相关性分析,找出影响吸阻指标的关联指标,结合针对KDF4成型机压降波动的改进措施,提出降低压降标偏的方法。

利用雷达回波三维拼图资料识别雷暴大风统计研究

应用雷达回波三维组网拼图数据、加密自动站和地面灾害大风资料,对2008—2012年京津冀地区20次区域性雷暴大风天气过程进行了统计。检验了基于模糊逻辑建立的利用回波强度识别大风的算法,分析了大风出现的位置。该大风识别算法确定了雷暴大风的6个雷达识别指标及其对应的权重系数和不同季节的隶属函数。检验分析块状回波、带状回波和片状回波3类大风过程的识别效果,结果表明:块状回波类大风是由孤立的强单体风暴引发的,风暴单体具有回波强、回波顶高、垂直积分液态水含量大和移动快等特点,雷暴大风多出现在风暴单体附近且二者移动路径一致;带状回波的长度远大于宽度,主要包含飑线和弓状回波,大风影响范围广且多位于带状回波的前沿一带;片状回波多指大面积层云回波中镶嵌着强回波单体块的混合回波,对应出现的雷暴大风多位于风暴单体的周边区域。3类回波识别到的可能出现大风区域与实测大风范围基本吻合,块状、带状和片状3种类型的雷暴大风命中率分别为96.2%、68.6%和45.3%,漏报率分别为3.8%、31.4%和54.7%。由于垂直积分液态水含量偏低和回波强度弱,片状雷暴大风识别漏报相对较多;空报原因除了与测站分布稀疏有很大关系外,也与识别算法本身有关。识别检验证明雷暴大风综合识别方法是合理可靠,切实可行的,可以为雷暴大风的短时临近预警业务和系统开发提供技术支撑,这一工作也为进一步预警大风出现的位置提供了基础。

阵风锋在短时大风预报中的应用

应用石家庄及周边县(市)风自记、多普勒雷达等短时高频资料,对2005年5—8月石家庄出现的短时大风及其与阵风锋、对流降水关系进行统计,侧重分析了2005年6月17日强对流性雷雨云外围产生的阵风锋造成的雷雨大风过程。结果表明:阵风锋在雷达反射率因子图上表现为强对流回波前方近地层的条状或弧状弱窄带回波;在径向速度图上表现为风向、风速急剧变化的辐合带区域;速度图中的风辐合最强处与强度图中阵风锋回波位置相符,并且与风速演变曲线中的峰值有很好对应;阵风锋移向和移速提前预示了主体对流回波传播方向、强对流天气的强弱以及短时大风的时空分布,从而为灾害性天气的短时及临近预报提供参考依据。

基于雷达三维组网数据的对流性地面大风自动识别

应用雷达三维组网数据和地面加密自动站风场资料,统计分析了对流性地面大风的6个主要雷达识别指标:风暴最大反射率因子、风暴最大垂直积分液态水含量、垂直积分液态水含量随时间变率、风暴最大反射率因子下降高度、风暴体移动速度和垂直积分液态水含量密度等参数。根据雷达识别指标和地面大风的相关程度,给出了识别指标的隶属函数和权重系数;采用不等权重法,建立了具有模糊逻辑的对流性地面大风识别方法。并将对流性地面大风的出现概率分为3级:当识别风暴单体的判据小于0.3时,出现对流性地面大风的概率小;当判据在0.3—0.5时,产生对流性地面大风的概率较大;当判据大于0.5时,出现对流性地面大风的概率很大。通过对河北省2012年6月21日线状风暴和2009年7月23日孤立单体风暴引发的灾害大风典型个例的识别效果检验,证明这种方法识别到的风暴单体跟踪效果良好,识别出的大风范围与实况风场基本吻合,命中率、虚警率和临界成功指数分别达81.8%、25.0%和64.3%,利用模糊逻辑原理建立对流性大风的识别算法是切实可行的。

不同云系降水过程中GPS可降水量的特征--华北地区典型个例分析

利用石家庄、秦皇岛和张家口2005-2006年4～10月地基GPS反演的可降水量资料和常规天气资料，对可降水量与实际降水的关系进行统计，按降水性质，选取单纯积状云产生的对流降水、单纯层状云产生的稳定性降水及层积混合云产生的暴雨三类样本，对可降水量在三类典型降水过程中的演变趋势进行了分析。结果表明：大气中存在高值可降水量是降水产生的必要条件；可降水量呈阶段性、波状变化特点，其变化幅度、极值水平和持续时间与天气影响系统、降水性质等密切相关；降水强度和可降水量极大值出现时间不一定吻合，但强降水通常出现在可降水量的高值阶段，可降水量的高值阶段往往对应着较高的降水概率。另外，可降水量在以上三类性质降水中表现出不同特征，可为降水的短时临近预报提供参考。

华北地区水汽总量特征及其与地面水汽压关系

利用2004—2005年张家口、邢台和北京三个探空气象站北京时间08、20时的资料,计算了各个站点不同时刻对应的水汽总量,对华北地区水汽总量的特征及其与地面水汽压的关系进行了研究。利用线性回归方法分别建立了四种不同分型下用地面水汽压估算水汽总量的经验公式。检验结果表明,华北地区估测的平均绝对误差和均方根偏差普遍低于4 mm和6 mm;夏季误差较大,而冬半年较小;按天气状况分型时,地面水汽压与水汽总量相关性较好、估计精度也更高,可作为除探空资料积分法和GPS遥感方法之外估计水汽总量的一种备选方案。

一次西太平洋副热带高压进退过程中暴雨的GPS可降水量特征

利用2010年8月石家庄地基GPS反演的可降水量资料、地面加密自动站和常规天气资料,对一次由副热带高压进退引起的强降水天气过程中的GPS可降水量和假相当位温的演变趋势进行了分析。结果表明:1)降水通常出现在GPS可降水量高于基值时,尤其是在GPS可降水量达到极大值前后,极大值阶段对应强降水;GPS可降水量上升后期若有高空槽扰动,则出现对流性强降水;GPS可降水量下降初期仍将维持弱降水。2)非对流稳定性降水的GPS可降水量呈波状变化,变化幅度相对较小,呈多峰型,强降水与GPS可降水量的大值阶段对应;对流性降水过程中,GPS可降水量升降剧烈,GPS可降水量和降水强度的峰值刚好对应。3)降水多发生在GPS可降水量偏离系数为正时,强降水一般出现在偏离系数超过1时。当GPS可降水量剧烈增长,降水性质为对流性雷雨或阵雨时,对应的偏离系数可比稳定性降水的略小。4)前期高能量的积累是降水发生的必要条件,副高降水出现在假相当位温的快速下降阶段或谷值区。假相当位温峰值越高、升降幅度越大、高值持续时间越长,相应的降水就越强。

副高边缘暴雨过程中的GPS可降水量和假相当位温分布特征

利用2010年8月石家庄地基GPS反演的可降水量、地面加密自动站和常规天气资料,对由副高进退引起的河北省中南部一次强降水天气过程中GPS可降水量和地面假相当位温的演变趋势进行了详细分析.结果表明:1)此次暴雨过程是由副高边缘暖湿气流与切变线共同作用造成的,强降水区主要出现在500hPa的584～588dagpm线、700～850hPa切变线之间;2)降水出现时GPS可降水量基本对应于高值阶段,强降水出现时可降水量位于峰值前后;降水出现时GPS可降水量偏离系数为正值,而强降水一般出现在偏离系数超过1时;3)对同一测站而言,GPS可降水量越大对应的实际降水越强.当测站不同时,GPS可降水量高并不一定代表更强的降水,这与测站的地理位置和海拔高度有关.4)降水出现前热力和水汽条件配置好,能量不断积累,假相当位温逐渐升至极大值.随着降水出现与能量的释放,假相当位温回落到谷值阶段,此谷值越低、持续时间越长,对应的降水也越强.

石家庄温度预报检验及影响因子分析

对石家庄2004年11月—2008年3月的温度预报进行了质量检验。结果表明:石家庄最低气温和最高气温的平均绝对误差均低于2℃,均方根误差低于3℃,最低气温预报准确率明显优于最高气温。进而对温度预报误差较大的样本出现原因进行了逐日客观分析,并通过自然正交函数分解(EOF)法,对不同情形下石家庄及周边县站极端最高、最低气温EOF分解特征向量场的变化特征对比,推断出影响气温预报偏差的主要因子大致相同,焚风是导致温度预报出现较大误差的重要原因。

2006年春季石家庄市沙尘天气与PM_(10)污染

文章应用气象资料和环境监测逐时资料,对2006年春季石家庄市出现的沙尘天气过程中PM10浓度变化,及其与污染源、天气形势、风、周边环境等的关系进行分析。结果表明,沙尘天气的首要污染物均是PM10,PM10的变化曲线呈正态分布,春季中度及以上污染日均出现在污染日当日或次日。造成石家庄沙尘天气污染源分本地型、外来型以及两者共同影响型三种。本地型沙尘污染强度取决于风速大小及强风持续时间,PM10浓度变化与风速呈正相关。而外来型污染多发生在地面弱气压场,PM10浓度变化与风速呈反相关。文章总结出沙尘天气污染预警的几个必要条件,可供实际的空气质量预警参考。

华北地区地基GPS水汽反演中加权平均温度模型研究

运用几种不同的加权平均温度的算法,计算了华北地区张家口、北京和邢台的加权平均温度。结果表明,对于华北地区而言,常规的计算模型普遍存在一定的系统误差。在对加权平均温度与地面各气象要素的关系分析基础上,分别建立了华北地区基于地面气象要素的单因子和多因子回归方程,较好地满足了GPS遥感水汽总量实时性和高精度的要求。

北京市持续重污染天气分析

通过对2004-2008年北京市空气持续重污染过程的统计及其对非沙尘型持续重污染天气形势的特征分析,得到以下结论：持续重污染过程具有明显的季节分布特征,主要包括春季沙尘型污染和秋冬季节非沙尘型污染;非沙尘型持续重污染过程期间多对应着大雾、轻雾、霾、烟等低能见度天气,过程后期对应的天气现象多为大风或降水天气。其中大雾天气更易引发长时间持续的空气重污染事件。非沙尘型持续重污染的天气形势特点为：高空多为纬向环流,850 hPa多为暖脊控制,地面多处于弱气压场,鞍形场型污染尤为严重。北京持续重污染多对应区域性污染。

地基GPS水汽资料在石家庄一次暴雨过程中的应用

利用石家庄市地基GPS可降水量和逐时高时间分辨率地面气象资料,对2006年8月14日发生在石家庄地区的一次暴雨天气过程进行了分析。结果表明:此次暴雨发生前高能高湿,可降水量有一个缓慢积累过程;暴雨期间可降水量达最大,且可降水量极大值出现时间与降水强度吻合;降水结束后可降水量迅速下降。

华北三站地基GPS反演的大气可降水量及其特征

利用2005年4月—2006年10月石家庄、秦皇岛和张家口三个地基GPS站的观测资料和地面气象资料,根据GPS反演可降水量的原理以及可降水量与地面水汽压的线性对应关系,对不同站点、不同时次的大气可降水量进行了解算和补算,并对河北省GPS可降水量的时空分布特征进行了分析。结果表明:可降水量在时间上先升后降,7、8月达到最大值;在空间上由北向南递增;可降水量的日变化特征不十分显著,仅表现为小幅度波动。

强降雪天气中GPS可降水量与地面空气湿度的综合分析

利用2008-2010年河北省石家庄市地基GPS反演的可降水量资料和常规天气资料,对可降水量在强降雪天气过程中的演变趋势进行了分析。结果表明,回流降雪过程出现前24h,可降水量存在一个极大值,而且这个值越大,对应的过程降水量就越大;在降雪开始前,可降水量经过长时间的酝酿,持续高于月均值;降雪过程结束后,可降水量缓慢下降,这与高空槽降水结束后可降水量呈现迅速下降的趋势不同。与地面温度露点差和水汽压不同的是,GPS可降水量反映的是垂直气柱中的大气水汽总量,因而对降雪过程有较好的指示意义。