张掖市森林草原火险气象等级预报技术

根据张掖市林业和草原局1988—2021年张掖市发生森林草原火灾实况数据,建立张掖市森林草原火灾数据资料库,选取张掖地区1988—2021年月降水量、平均气温、平均相对湿度和平均2 min风速数据,利用Matlab线性回归分析法,得出张掖市森林草原火灾与气象条件的密切关系,确定各因子的权重系数。研究张掖市森林草原火险气象等级周预报,利用降水实况、GRAPES_GFS数值预报场数据,运用数理统计方法,采用修正后的布龙-戴维斯方案计算森林草原火险气象指数,并应用ArcGIS绘图软件的制图分析功能,融合空间地理信息,实现张掖市森林草原火险气象等级周预报可视化。将预报产品与甘肃省气象局下发产品进行对比分析,并采用张掖市林业和草原局收集的实况数据进行检验,结果表明,该预报技术可靠性较高。

基于小波分析的城轨列车牵引电机电源故障检测

为了实现城轨列车牵引电机在运行时故障隐患的实时监控,根据牵引电机非线性多耦合的特点,在MATLAB/Simulink仿真环境中建立了感应电机模型。针对三相电源电压幅值不对称对电机输出的影响,对电机输出转矩和转速进行了离散小波变换与分析。仿真结果验证了离散小波分析用于牵引电机三相电源故障预测和诊断的有效性和正确性。

基于小波包变换的牵引电机转子断条隐患特征提取方法研究

为了实现城轨列车牵引电机在运行时故障隐患的实时监控,根据牵引电机实际运行情况,在Matlab/Simulink仿真环境中建立起了处在闭环控制系统中的带有转子断条隐患的异步电机模型。对定子侧三相电流进行小波包分解并对各频段信号进行小波包系数重构,计算各频段的能量特征值,最后构建出隐患特征向量对电机转子隐患做出诊断。通过对仿真数据的应用,利用上述方法可以有效地识别出电机的转子断条隐患,为研制地铁列车牵引电机隐患挖掘与评估预警系统提供了技术参考。

基于BP神经网络的张掖国家湿地公园水域结冰厚度预报模型

利用2011年12月2012年3月张掖国家湿地公园水域结冰厚度观测资料和张掖观象台的气温、地温等资料,借助BP神经网络可以逼近任意非线性函数的能力和特点,构建了用于短期预报水域结冰厚度的模型,并验证该模型的预报效果。结果表明,BP神经网络预报模型能够对水域结冰厚度进行有效的短期预报,该结冰厚度的预报模型对结冰厚度的预报效果较理想。流动水域结冰厚度预报历史拟合率高达96.8%,模型试报准确率为85.7%;静止水域结冰厚度预测历史拟合率达87.8%,模型试报准确率为80.0%,其性能指标符合实际要求,具有实际应用价值。

表面氟化的环氧/玻璃纤维复合绝缘的表面性能与耐放电性能

为了研究氟化温度对表面特性和耐放电性能的影响,在实验室反应釜中、使用氟气体积分数为12.5%的F2/N2混合气,对环氧树脂(DGEBA和聚醚胺体系)/玻璃纤维复合试片分别在25、55和85℃下进行了60min的氟化处理。衰减全反射红外分析表明氟化导致了试样表面化学组成和结构的本质变化及这些变化与氟化温度的关联。表面电导率和表面电位衰减测量一致地显示了这些表面氟化的试样比未氟化的试样(原试样)有较高的表面传导,且表面传导随氟化温度的升高而增加。接触角测量揭示了氟化使该复合绝缘的表面润湿性增加,但随着氟化温度的升高表面湿润性呈现降低的趋势。实验室环境中的交流闪络实验进一步表明了,这些表面氟化的试样比原试样有高得多的耐放电降解或起痕能力,但氟化未引起交流闪络电压明显的提高。另外,闪络实验结果同时显示这一耐放电性能与氟化温度的关联。

一次陇东大暴雨的锋生过程及倾斜涡度发展

利用探空、地面加密自动气象站、卫星云图、天气雷达和ECMWF(ERA-interim)0.25°×0.25°再分析资料,从大气环流、云图和雷达回波特征、锋生及倾斜涡度发展等方面对2013年6月20日发生在甘肃陇东地区的大暴雨天气进行了诊断分析。结果表明:高原东北侧低空切变线、副热带高压及冷空气相互作用下,干冷空气和暖湿空气在中低空交汇产生强锋生,使切变线上垂直涡度、辐合快速发展,触发不稳定能量释放产生强对流,导致大暴雨发生。暴雨出现在TBB<-52℃的强对流云带中,雨强随着冷空气的向南侵入和渗透,由北向南在陇东地区逐步增强,进入四川后开始减弱。雷达强回波区高度<5 km,在0℃层以下具有低质心、暖云高效降水回波的特征。降水回波为南北带状,自南向北移动,不断影响同一地区,具有明显的"列车效应"。锋生强度与切变线强度及暴雨强度的增强、维持和减弱变化基本一致。分析锋生函数表明,在暴雨增强阶段,散度项锋生和形变项锋生起主要作用,形变项锋生作用更显著,倾斜项锋生作用相对较小;在暴雨持续阶段,散度项锋生和形变项锋生作用旗鼓相当,倾斜项起锋消作用。通过全型垂直涡度方程建立垂直涡度变化与锋生的直接联系,从而诊断锋生对天气系统强度的作用。锋生使得湿等熵面倾斜,在锋区前侧产生显著的正垂直涡度变化,切变线得到快速发展。

一次西北地区东部大暴雨的物理机制分析

利用探空、地面加密自动气象站、卫星云图以及1°×1°NCEP再分析资料,从大气环流、水汽来源、湿斜压矢量、涡度转换、大气非平衡强迫等方面对2010年7月23日发生在西北地区东部的大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明,低涡切变线在中、低层形成强辐合,对流层高层南亚高压东部北风急流出口区左侧形成强辐散,这样高层辐散、低层辐合的环流配置在暴雨区上空易形成强大的上升运动。在台风"灿都"和副热带高压的作用下,偏南风低空气流源源不断地向西北地区东部输送水汽。暴雨期间,大气降水率与暴雨不同阶段的雨强变化一致,暴雨最强时段降水率达到50 mm·h-1以上。鞍型流场引导干冷空气和暖湿空气在低涡切变线处汇集,总变形大值区与等相当位温线密集带一致,有利于低涡湿斜压性增强。低涡快速发展期,500 h Pa垂直涡度的增长绝大部分来源于扭转项的贡献,即水平涡度向垂直涡度的转换,且出现最大值比垂直涡度超前6 h,对暴雨预报有一定的指示意义。850h Pa大气非平衡强迫负值中心值越小,雨强越强,在出现极端强降水的区域大气非平衡强迫中心值小于-10.0×10-9s-2。

一次引发河西走廊大暴雨的高原低涡的机制分析

使用NCEP 1°×1°再分析资料、云图、CINRAD-CC多普勒天气雷达、探空、地面加密自动气象站资料,对2012年6月5日发生在河西走廊西部的大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:此次大暴雨是高原低涡加强北移,到达高原北坡时,使河西走廊上空中、低层东风显著加强,与新疆东部东移南下的冷空气在走廊西部产生强烈辐合,同时在高空急流入口区右侧辐散气流的抽吸作用下,产生强大的垂直环流造成的。造成这次大暴雨的水汽主要来源于新疆东部西北气流和高原东北坡偏东气流向走廊中西部的输送。暴雨区上空湿等熵面陡立,大气处于弱不稳定状态,易导致垂直涡度和辐合显著增长。高原低涡发展与高空位涡下传密切相关,同时干冷空气从高原低涡南部侵入中低层,使低涡斜压性增强,有利于低涡发展和向北移出高原。暴雨发生在高原低涡的西北象限内,在低涡逗点云的云头部分,最强暴雨落区在多普勒雷达径向速度图上β中尺度逆风区附近。

张掖气象站新旧站址对比观测资料分析

本文通过对张掖国家基本气象站迁移后新、旧址对比观测资料之气温、相对湿度、风向风速等气象要素进行分析,发现日平均、最高、最低气温新站都比旧站偏低。其中,最低气温最为明显;相对湿度新站比旧站略小;降水量新站比旧站偏少;平均风速新站比旧站偏大,且风向差异较大,相符率低。新站平均值与旧站前20 a资料检验分析结果显示:平均风速及1月、3月气温差异显著。

张掖市特强寒潮天气过程分析

本文利用常规地面与高空观测资料对2017年5月2—4日张掖市寒潮过程进行分析。结果表明,此次寒潮天气过程是典型的小槽发展型。乌拉尔山脊建立和加强,并进一步向极地地区扩展,促使来自新地岛的极地强冷空气沿乌拉尔山脊前强北风急流南下,堆积到西西伯利亚上空,形成高空低涡。由于乌拉尔山脊顶部冷空气的侵袭,使乌拉尔山脊向东南方向崩溃,推动西西伯利亚强冷空气大举南下,从而造成此次寒潮天气。强的冷平流促使低层锋区加强,有利于地面大风形成。北支槽前疏散结构有利于高原槽的发展,高原槽前东移北上的西南暖湿气流为强降雪提供了丰富的水汽条件。

2017年6月4—5日张掖市暴雨过程分析

本文利用常规地面与高空观测资料、区域站降水资料、卫星云图和雷达资料对2017年6月4—5日张掖市暴雨过程进行分析。结果表明,此次暴雨过程呈北槽南涡型,是西北地区出现强降水的典型环流形势,500 h Pa低涡和低槽、700 h Pa切变线及地面冷锋造成强烈的上升运动,是此次过程的主要影响系统。中尺度分析表明,较好的抬升条件、充沛的水汽、大气层结处于不稳定状态,有利于强对流和强降水的发生。副热带西风急流云系和高原切变云系在河西上空合并发展,且稳定维持,造成张掖市暴雨天气。从雷达回波图可以看出,辐合线和强回波带稳定少动,维持在民乐县上空,是造成此次暴雨天气过程的主要原因。此次暴雨过程的物理量场表现较好,低层辐合、高层辐散的配置为降水提供了强烈的上升气流,而较强的上升运动为强降水的产生提供了必要的动力条件;500 h Pa和700 h Pa偏南暖湿气流将孟加拉湾和南海的水汽输送至河西地区以及水汽通量散度的辐合,均为降水提供了源源不断的水汽;假相当位温高能舌为强降水的发生发展提供了不稳定能量条件。

河西走廊中部一次区域性寒潮天气分析

利用常规观测资料对2019年11月16日-18日河西走廊中部一次区域性寒潮天气过程的环流背景、影响系统及天气成因进行分析。结果表明:(1)这是一次典型的横槽转竖型寒潮天气,冷空气源自新地岛以东的寒冷洋面,经西北路径影响河西走廊。(2)500hPa和700hPa乌拉尔山高压脊、脊前偏北急流、高空冷涡、横槽,及地面冷高压和冷锋是产生此次寒潮天气的主要影响系统。(3)根据高空冷中心强度、冷平流强度和地面冷高压中心强度等,结合本地前期地面基础温度和天空状况及数值预报,判断寒潮强度。寒潮路径以高空冷中心、地面冷高压中心和冷锋的移动路径等来表示。(4)预报寒潮大风时须考虑地面气压梯度、高空风动量下传、冷平流强度及特殊地形等因素。(5)从水汽条件和垂直运动条件分析是否产生降雪。

2018年8月31-9月1日张掖市区域性暴雨过程分析

本文利用常规观测资料、区域站观测资料等对2018年8月31-9月1日张掖区域性暴雨过程进行分析。结果表明,此次暴雨过程是由北方冷空气和副热带高压外围西南暖湿气流共同作用造成的,500hpa高空槽、副热带高压、700hpa切变系统以及地面冷锋,是此次降水过程的主要影响系统。中尺度分析表明,强烈的上升运动,丰富的水汽供应和大气层结处于不稳定状态,有利于局地强降水的发生。从卫星云图的分析可见,蒙古地区的冷锋云系和高原切变云系不断东移、合并、发展,形成中尺度对流云系,造成张掖地区的区域性暴雨。低层辐合、高层辐散形成强烈的抽吸作用,为此次暴雨提供了动力条件。