台风影响期间养殖海湾的盐度特征分析及预报

利用2012-2018年海湾养殖区盐度、附近的潮汐和气象资料,对台风影响期间海湾盐度变化进行特征分析和预报。结果表明:(1)无台风影响期间,盐度月相变化与潮差具有显著的时滞相关性,盐度与1~2个月之前的降水量和蒸发量相关性最好,进而基于2阶谐波和最优子集回归方程建立日常日均/最高/最低盐度预报模型。(2)强降水型台风影响期间,台风暴雨是导致盐度下降的主要因素,日均/最高/最低盐度变量与日累积降水量呈显著负相关;非强降水型台风影响期间,台风增水作用是导致盐度上升的主要因素,盐度变量与日均潮位增量呈显著正相关。(3)用日累积降水量建立强降水型台风日均/最高/最低盐度变量预报模型,用日均潮位增量建立非强降水型台风盐度变量预报模型,将其与无台风影响期间盐度预报模型叠加,最终得到完整的台风影响期间盐度预报模型。经检验,模拟值和观测值的相关系数在0.9以上,绝对误差不超过1‰,可用于业务实践。

春季西亚地表热力异常与初夏东北冷涡活动年代际变化的联系

基于1979~2015年中国月平均站点温度资料,计算了初夏东北冷涡指数,分析了初夏东北冷涡活动的年代际变化特征。在此基础上,进一步探讨了东北初夏冷涡活动与春季西亚地表热力异常之间的可能联系,并初步讨论了前期西亚地表热力异常影响东北初夏冷涡活动的可能过程。结果表明:(1)1979~2015年间,初夏东北冷涡强度表现出明显的年代际变化特征,2000年前,冷涡活动总体偏强,之后总体减弱。(2)春季西亚地表热力状况在2000年前后也发生了明显的年代际转变:2000年前总体偏冷,之后明显偏暖。(3)春季西亚地区的地表热力异常与东北冷涡活动的在年代际尺度上联系密切。西亚地表异常偏冷,东北冷涡活动偏强;而西亚地表异常偏暖对应了偏弱的冷涡活动。初步分析发现,西亚地表热力因子可能通过影响大气环流分布并通过遥相关型影响我国初夏东北地区冷涡,当然相关的机理还有待深入分析。

我国中部地区夏季干旱的多时间尺度特征及其环流、海温异常

基于CRU逐月降水和NCEP/NCAR再分析等资料,利用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法,分析1948—2016年中国中部地区夏季降水变化的多时间尺度特征及其对应的环流、海温异常,进而解释不同时期影响干旱发生的背景场有何不同。结果表明,中部地区夏季降水以年际变化为主,周期长度为3.8 a和6.9 a,年代际和多年代际变化的方差贡献不足20%。然而,各时间尺度降水变化对不同时期干旱事件的贡献存在较大差异,1960s、1970s,降水年际变化偏弱,相反地,多年代际变化正处于负位相的极小值期;1980s、1990s,多年代际变化位相转正;2000s初,年际变化明显增强。此外,通过分析不同时间尺度降水变化对应的环流、海温背景场,发现热带印度洋海温异常及其引起的西北太平洋副热带高压的变化、大西洋北部海温异常激发的纬向波列以及贝加尔湖地区的阻塞活动、1970s末PDO位相转变伴随的东亚夏季风突变是分别解释降水年际、年代际和多年代际变化的主要原因,进而揭示影响中部地区夏季干旱发生的关键因子及其相对重要性。

欧亚大陆土壤焓异常持续性的时空变化特征

土壤焓作为一种综合考虑地表状况(如土壤湿度、土壤温度等)的特殊陆面因子,可以直接从能量角度反映陆地下垫面的热力状况,故探讨土壤焓异常持续性的相关特征,有助于加深理解地表热力异常对气候的影响。本研究基于陆面过程模式CLM4.0模拟的土壤温度、土壤液态水和土壤固态水及土壤物质类型(IGBP地表属性),分别计算了欧亚大陆冬季和夏季土壤干物质焓、土壤液态水焓和土壤固态水焓及土壤焓(前三者之和);由于土壤温度和土壤固、液态水含量的差异,浅层土壤焓及其三个组元表现出明显的区域性和季节性特征;欧亚大陆冬季土壤焓异常持续性总体较夏季强,尤其是中高纬地区;另外,土壤干物质焓、液态水焓的纬度和季节性差异也体现在对近地面大气的热力强迫上,具体表现为土壤干物质焓、液态水焓分别与感热、潜热密切相关。本研究通过较为细致地分析土壤焓异常持续性的时空变化特征,为进一步开展下垫面热力异常(以土壤焓表征)的气候效应提供了重要的信息参考。

基于VTK的雷达基数据交互式三维重建功能及其业务应用

介绍了在自研的《气象雷达基数据结构分析软件》的基础上,通过空间三维插值方法和VTK(Visualization Toolkit)图形图像库显示技术,实现天气雷达基数据三维可视化的功能,该软件可运行于多种操作系统。三维重建功能支持多项交互式操作,能够快速突出雷达回波的结构特征:允许在雷达平面图上选定任意矩形区域进行三维重建;支持地形和雷达回波的叠加;具备缩放、漫游和视角变换功能;提供不同数值区间的透明度和光照系数调整;实现多种类型的切面视图和三视图。最后,本文结合软件在强对流单体、台风等个例中的应用情况,展示了三维重建功能如何帮助预报员快速掌握风暴结构及其演变规律。

宁波舟山港气象灾害风险及服务效益评估

近年来海洋经济和港口快速发展,港口吞吐量不断增长,气象灾害对港口的安全生产和经济效益影响日益显著。对港口气象风险及气象服务效益的评估不仅能促进公众对气象事业的认知,也是各部门制定相关工作规划的重要参考。采用国际减灾战略风险评估模型,基于1974—2019年气象数据和2013—2019年港口险情事故数据,讨论浙江省宁波市舟山港不同重现期下的灾害危险性、承载体脆弱性、自然灾害风险指数。采用对比分析法构建服务效益评估模型,基于致灾因子综合强度指数、港口管制数据、码头计划兑现率数据、气象监测数据,对模型进行量化。评估结果表明,2016年、2019年港口自然灾害风险偏高。2017年以来,气象服务通过提高作业效率、增加作业时间,为港口产生上亿元的服务效益。提出的评估技术已在宁波业务应用,对类似港口有一定借鉴。

宁波城市化进程对夏季极端气温和高温热浪的影响

利用浙江省沿海宁波鄞州站(城区)、台州洪家站(郊区)和宁波石浦站(海岛)19562018年夏季(68月)逐日最高、最低气温和19782017年宁波城市化进程参数资料,研究城市化进程与夏季极端气温及高温热浪之间的关系。结果表明:1)宁波城区夏季的最高、最低气温的增幅分别为0.306℃/10a、0.271℃/10a,台州郊区增幅与之接近,海岛增幅最小;城区气温的突变时间均早于郊区和海岛的;热岛效应对城区的最高、最低气温变化贡献率分别为57.8%和53.5%,不仅对气温增幅占比大,而且其突变时间要早于城区及对比站气温本身的突变时间。2)宁波是高温热浪袭击较为频繁的城市,20世纪90年代开始强高温热浪较集中,21世纪以来高温热浪尤为严重;台州郊区20世纪各级高温热浪频次变化不大,但21世纪较20世纪明显增多。3)宁波城市化发展对高温热浪影响显著,城市化对高温热浪贡献率,相对于郊区站为46.1%,相对于海岛站接近100.0%。4)宁波城市化进程参数K的突变时间与城区的夏季平均最高、最低气温的突变时间一致,与高温日数、平均及极端最高气温、高温热浪频数均显著正相关,其中与平均最高气温的相关性最高。

城市化对宁波地区极端气温及人体舒适度的影响

利用浙江省沿海宁波市鄞州站(城区)和石浦站(海岛)1956—2018年逐日最高气温、最低气温、相对湿度和风速资料,结合宁波1978—2017年城市化进程参数,研究城市化进程对人体舒适度气象指数(BCMI)及相关气象要素的影响。结果表明:(1)宁波沿海城市城区和海岛年平均最高气温、最低气温均呈增高趋势,城市化进程对城区最高气温、最低气温增幅的贡献率分别为32.3%、48.8%;(2)城市化导致城区年平均相对湿度呈减小趋势,海岛站相对湿度变化不明显;(3)城区和海岛年平均风速均呈减小趋势,城区风速突变年份相对更早,但风速的减小主要是气候自然变化所致,与城市化进程关系不大;(4)气温对人体舒适度指数BCMI的影响最大,城区夏季和冬季极端气温下的BCMI均表现出增大趋势,夏季往炎热不舒适方向发展,冬季则往舒适方向发展;(5)宁波城市化进程参数K与城区BCMI表现出明显的正相关性,城市化进程对城区夏季最高气温和冬季最低气温增幅的贡献率分别为57.8%和46.1%。

台风“利奇马”造成浙江沿海极端强降水的演变特征

利用浙江地面加密观测资料、NCEP FNL再分析资料和FY-2G卫星云图、双偏振雷达资料,探讨分析1909号台风“利奇马”造成浙江沿海极端强降水的演变特征。结果发现:台风强度强、范围广以及登陆后减弱缓慢、移速慢是造成浙江沿海极端强降水的主要原因,云顶亮温TBB低值区长时间与强降水中心相匹配,且列车效应和东南急流增强预示着暴雨增幅。双偏振雷达Z_(H)、K_(DP)、Z_(DR)大值区一致,表明浙江沿海上空含有丰富的大水滴。极端降水区的大气可降水量始终维持在70~80 mm高位,且有持续强盛的西南急流和东风急流水汽输送,加之对流层低层正涡度中心和强散度中心重合,对流发展极高,有利于暴雨增幅。视热源和视水汽汇中垂直运动项占主导,两者的峰值交替出现,且峰值分布前者始终高于后者,有利于潜热释放,强降雨持续。

港口气象服务进展及其效益评估技术研究

为提高港口服务质量和促进港口经济发展,文章基于国内外港口气象服务的发展现状,通过降低灾害风险和延长作业时间评估宁波舟山港的港口气象服务效益,并提出定制式港口气象服务的必要性和技术路线。研究结果表明:降低灾害风险可从致灾因子危险性和承灾体脆弱性2个方面分析,其中致灾因子危险性指数总体呈下降趋势,承灾体脆弱性指数随重现期的增大而快速上升;提供针对性港口气象服务后的港口作业时间不断延长,作业时间延长效益每年可达数亿元且会进一步提高;定制式港口气象服务须关注需求引领、专属产品、综合平台和高效机制。

水上项目竞赛气象服务的需求调研和建议

调研了水上项目(龙舟、帆船)竞赛对气象服务的需求以及存在的问题,并给出了相应的建议。

晕渲图技术在气象模式数据可视化上的应用

晕渲法根据山体阴影值的原理,利用光照角度和方向、坡度和坡向的关系来计算光通量的明暗值,利用色调的明暗来展现气象模式数据的立体感。晕渲图的着色方法是将每个格点上的明暗值作为HSV色彩模式中的明度,结合饱和度和色度获得HSV色彩值,再通过HSV色彩模式和RGB色彩模型之间的转换,使用RGB色彩模型进行着色,实现气象模式数据彩色晕渲图的绘制。本文在气象模式数据的可视化工作中,利用晕渲图技术,实现对物理概念上与地形类似的气压、位势高度等数据的三维绘制。相比于传统的等值线填色方法,晕渲图技术能够直观表现大气形势场的立体分布,以凹凸效果表现高低值天气系统,通过坡面的陡度体现天气系统的梯度变化;能够展现数据的像素级细节,识别梯度较小的涡流扰动,显示等效地形影响,帮助气象工作者更好地解释数据,为气象模式中数据处理的改进提供参考。