基于模糊集合理论的自动雨量站故障树分析方法

为解决自动雨量站故障排查难度大、维修效率低的问题,提出一种基于模糊集合理论和故障树分析相结合的方法,对自动雨量站故障树进行了定性分析和定量分析。首先,将自动雨量站常见故障进行汇总,建立了一个较为完整的故障树,确定了33种最小割集;其次,针对自动雨量站故障树分析时存在底事件失效概率获取不足的问题,利用德尔菲法评估底事件失效概率的模糊性,再通过三角模糊数和梯形模糊数计算出底事件的失效概率;最后,计算得到自动雨量站顶事件的发生概率以及影响其系统稳定性各底事件的概率重要度排序。通过研究,找出了影响自动雨量站可靠性的薄弱环节,并有针对性地提出重点防控措施,为制定相应的故障诊断和维护策略提供了基础数据支撑。

中国龙卷的时空分布特征

基于《中国气象灾害大典》、《中国气象灾害年鉴》和其他有关资料,根据"增强藤田级别"龙卷级别分类标准,对1961—2010年50年间中国EF2或以上级强龙卷(Significant Tornadoes)和2004—2013年10年间中国EF1或以上级龙卷的时空分布、发生频率和灾害特征进行了统计分析。主要结果如下:(1)1961—2010年50年间共记录到165次强龙卷,含EF2级145次、EF3级16次、EF4级4次,年均3.3次;(2)强龙卷主要分布在中国江淮地区、两湖平原、华南地区、东北地区和华北地区东南部等平原地区,具有在某地频发的特征;(3)165次强龙卷中,1986—1990年间的发生最为频繁,此后呈逐渐下降趋势;大多发生在春、夏两季,4—8月的数量占全年的87%;发生起始时间多集中在12—20时;(4)强龙卷发生过程中多伴随有冰雹和/或暴雨等天气现象,其路径长度与强度之间可能存在一定的正相关关系;(5)165次强龙卷至少造成1772人死亡,3.17万人受伤,总结了记录到的最强25次龙卷的灾情特征;(6)2004—2013年10年间共记录到143次EF1或以上级龙卷,含EF1级121次、EF2级19次、EF3级3次,其空间分布与1961—2010年强龙卷的分布相似;10年间,2005年记录到的数量最多,此后呈逐年下降趋势;(7)利用2004—2013年《中国气象灾害年鉴》和其他相关资料记录的龙卷资料中EF1级龙卷和EF2或以上级强龙卷的发生数量之比,以及不完整的EF0级龙卷与EF1或以上级龙卷的发生数量之比,粗略估计得到1961-2010年50年间中国年均发生龙卷的次数不低于85次,EF1或以上级龙卷年均发生21次,不及美国龙卷发生频率的十分之一。

基于FFT的湿度传感器测量不确定度评定方法

目前气象计量领域测量不确定度评定一般采用GUM(Guide to the expression of Uncertainty in Measurement,测量不确定度表示指南)方法,该方法存在置信因子近似估计的问题。为进一步提升测量不确定度评定结果的可靠性,提出了一种基于FFT的卷积评定方法。利用FFT算法得到多个不确定度分量的合成分布,并根据指定置信水平准确求出合成分布的置信因子,进而确定扩展不确定度。利用该方法对一款湿度传感器测量不确定度进行了评定,并与GUM方法评定结果进行对比分析。结果表明,该方法计算得到湿度传感器的扩展不确定度为1.54%RH,比GUM方法评定结果(1.68%RH)更加精确,且能直观显示合成分布情况,有助于提高相关业务人员对测量不确定度的理解水平。

降水现象仪期间核查方法及不确定度评定研究

降水现象仪是气象领域中用于观测降水类天气现象的新型自动化仪器,其测得值的准确性对气象监测、预报预警及气象服务等有着重要影响。本文阐述了降水现象仪的期间核查方法,构建了测量误差的测量模型,分析了其各不确定度来源,并针对粒径、粒速两项关键性指标给出了测量误差不确定度评定的方法。结果表明,降水现象仪测量不确定度主要来源于测量分辨率。该方法对降水现象仪核查结果可信度评定具有参考价值。

实时闪电电磁场同步观测系统

阐述如何对亚微秒级的闪电电磁场变化波形进行同步采集。设计制作了量程可调的快、慢电场变化观测系统,用以获取闪电电场变化信息,并结合磁场同步资料实现了不同环境下的闪电观测要求。基于数据采集卡(PCI-5105)和Labwindows/CVI开发平台,研制了闪电波形同步数据采集系统和分析处理软件。整套系统具有高采样率、大容量、多参量、同步观测等特点,并已通过野外试验的验证,为研究闪电放电的微物理过程提供了探测手段。

新型自动气象站装备保障学习板的设计与应用

文章开发了一款低成本、多功能的新型自动气象站装备保障学习板。对学习板的系统整体设计以及功能设计实现进行了详细介绍;同时阐述了应用场合及使用效果,根据调查问卷发现,该学习板的使用效果良好,可有效提高业务人员的实践操作和气象装备保障能力。

澳大利亚的气象行业培训

基于参加澳大利亚气象局岗位资格培训的亲身经历,对澳大利亚气象行业培训的特点进行了论述,提炼了其办学方法和特点。澳大利亚的气象行业培训具有与国际接轨、行业需求导向性明显、信息化程度高、重视实践能力等特点。对澳大利亚的成功经验进行借鉴,无疑对完善我国的职业教育体系具有重要意义。

一种改进的基于背景差算法的运动车辆检测方法

针对背景固定的交通监控视频中的运动车辆检测问题,提出了一种改进的基于背景差算法的运动目标检测方法。该方法改进了混合高斯模型,对图像进行了平滑滤波预处理,并利用形态学滤波方法对二值化的前景图像进行后处理。该方法提高了背景模型的环境适应能力,能够很好地适应背景改变和光照等变化。同时,也改善了视觉效果,使前景检测误差值降低了14%,可为后续交通参数的提取提供更为精确可靠的图像数据信息。

中国龙卷的时空分布与关键环境参数特征

首先,利用中国气象灾害年鉴资料分析了2004—2016年13年间中国EF1或以上级别龙卷的时空分布特征,适当更新和扩展了范雯杰和俞小鼎(2015)的部分工作。然后,选取2002—2016年间70个龙卷超级单体个例(龙卷级别都在EF1级或以上)和144个非龙卷超级单体个例,利用2002—2016年间邻近探空资料和地面观测资料对比分析了龙卷超级单体和非龙卷超级单体的关键环境参数特征。主要结论如下:(1)2004—2016年13年间中国共出现EF1或以上级别龙卷168次,平均每年发生EF1或以上级别龙卷13次;出现EF2或以上级别龙卷39次,平均每年3.0次;(2)2004—2016年间EF1或以上级别龙卷主要发生在中国大陆东半部的平原地区,包括江淮平原、黄淮平原、华南地区平坦地带、东北平原和华北平原;除了东北地区的黑龙江省,以上地区大多为人口稠密,经济相对发达地区;其中江苏省龙卷发生频率最高;(3)龙卷主要发生在4—9月,其他月份也有发生,只是频率很低,每年发生龙卷最多的月份是7月;就日变化而言,龙卷主要发生在12:00—22:00(北京时间,下同),尤其是14:00—20:00,与午后的对流活动峰值是一致的,其中最大峰值出现在14:00—16:00,对应深厚湿对流最为活跃的时段;(4)相对于非龙卷超级单体,龙卷超级单体对应略弱一些的条件不稳定和略大一些的水汽量;龙卷超级单体对应的对流有效位能CAPE分布的25%、50%和75%百分位值分别为1300J/kg、1700J/kg和2400J/kg,非龙卷超级单体对应的相应值分别为1400J/kg、2000J/kg和2700J/kg,前者比后者略低,两者之间分布类似,分布区间重合率较高;龙卷超级单体对应的0~6km风矢量差分布的25%、50%和75%百分位值分别为18m/s、22.5m/s和26m/s,非龙卷超级单体对应的值分别为18m/s、22.5m/s和25m/s,两者之间分布非常类似,分布区间高度重合;试图通过结合CAPE和0~6km垂直风切变来区分龙卷超级单体和非龙卷超级单体环较是困难;(5)对应龙卷超级单体的0~1km风矢量差分布的25%、50%和75%百分位值分别为12m/s、14m/s和17m/s,非龙卷超级单体的0~1km风矢量差分布的相应值分别为4m/s、7m/s和8m/s,前者明显高于后者;对应龙卷超级单体的LCL分布的25%、50%和75%百分位值分别为450m、750m和1200m,对应非龙卷超级单体分布的相应值分别是1000m、1400m和1700m,前者明显小于后者;在相当大程度上,可以通过0~1km垂直风切变和抬升LCL凝结高度的组合对龙卷超级单体和非龙卷超级单体的环境进行区分,但又不能完全区分。

虚拟实训平台的建设与思考

通过气象教育领域的虚拟实训平台建设,思考和梳理了虚拟实训平台的建设经验,提出了统一设计、统一管理、统一部署的平台建设思路,为提升虚拟实训平台的建设能力做出了积极的探索。

地面气象观测自动化改革对培训工作的思考

地面气象观测自动化改革增强了观测能力、提升了信息化水平、优化了观测业务流程、释放了基层人员。本文拟从全国地面气象观测自动化改革调整的情况出发,对相关地面气象观测培训工作提出几点思考,旨在紧跟业务改革调整的步伐,进一步提高地面气象观测类培训班型的培训质量,促进我国气象观测业务健康发展。

影响福清厂址区域热带气旋工程参数估算

统计和分析了福清核电厂区热带气旋的分布特征及极值气压和风速。以1949—2017年影响福清核电厂区的台风资料为基础,利用Gumbel-Ⅰ型极值分布概率方法和Pearson-Ⅲ型分布函数方法及梯度风公式对影响福清核电厂区最低中心气压和最大风速进行经验拟合,估算出可能最大热带气旋的强度参数,并经比较后得出更加合理的数值,百年一遇的可能最低气压估值为887 hPa。在此基础上估算出的10 m和200 m高度百年一遇的10 min平均最大风速和3 s阵风的极大风速依次为52.7、68.4、87.7和113.8 m/s。

新一代天气雷达机务培训课程实施及效果分析

以新一代天气雷达机务培训班为例,介绍了培训课程体系实施情况;通过学员学情分析,指出未来分层次培训需求;从学员和班主任的角度,对本期培训课程各个模块的师资情况、培训效果进行详尽的介绍和分析,总结了值得借鉴的经验和亟待改进之处。最后指出气象行业新一代天气雷达机务培训面临的挑战和机遇。

浅析气象继续教育在气象业务中的协作——以气象移动校准培训为例

气象管理部门、职能处室、科研机构、相关高校、仪器厂家等经常协作气象培训部门,举办出席各类培训班,但气象继续教育培训部门协作其他部门的情况较少,协同合作程度不够。立足于气象继续教育培训,针对气象继续教育与其他部门协同较少,以四川分院举办的两期气象移动校准维修培训班为例,提出“产学研用管”协同发展,重点阐述了气象教育培训在产学研用管联盟中的桥梁纽带作用,旨在协同其他部门,共同促进中国气象业务蓬勃健康发展。

界壳论探讨生态环境安全

从界壳论来探讨生态环境安全问题,先介绍界壳的概念及其理论,指出界壳论在该安全问题中的可应用性。随后就古文明衰落、全球增暖、生物入侵等问题进行了论述。界壳现象广泛存在于自然界和人类社会中,如栅栏、国界、防火墙、人的衣服等,例如蜗牛长有一个坚硬的壳用以保护自己。界壳被定义为处在系统外围能卫护系统且与环境进行交换的中介体,它是系统的一部分,又和环境相毗邻。界壳论研究界壳的普适性规律,从一般意义上研究界壳的结构、功能和行为。生物入侵是典型的界壳论问题,一个物种离开原来的栖息地,进入到另一个原不是它生息的地方,即从一个该物种生存的界壳进入到另一个新界壳中生活。若大量繁殖,会造成生态环境危害。

ASOM2.0平台国家自动站故障规范填报探讨

综合气象观测运行监控系统(ASOM2.0)是现代气象业务体系的重要组成部分,是气象预报服务和科学研究的基础。通过对ASOM2.0平台中故障填报中存在的不规范现象进行分类总结,探讨国家级自动站维修信息的填报规范并给出建议。维修信息的规范填报可以为管理人员采取措施提高自动站运行的可靠性提供可靠的决策依据。

多通道温湿度采集系统设计

针对多通道温湿度采集的需求,文章介绍了一种以低功耗单片机MSP430F149作为核心处理器,以HMP155A为传感器的温湿度采集系统。重点介绍了系统方案、数模转换模块、温湿度采集模块以及多路信号选择模块的设计。详细说明了系统的软件设计流程。试验测量数据表明,系统设计方案合理,运行可靠,稳定性良好。