基于气象卫星对贵阳机场一次MCS过程识别研究

中尺度对流系统(MCS)常伴有冰雹、雷暴、龙卷等强烈的对流性灾害天气的产生,对飞行安全及航班准点率有严重影响,当飞机误入其中,对机体结构造成巨大损坏的同时对机组和乘客的人身安全造成威胁。本文研究基于葵花八号气象卫星的MCS识别,对贵阳机场2023年3月16日一次天气过程进行MCS识别,主要根据前人所改进的MCS识别标准,运用python对葵花八号静止气象卫星提供的数据实现计算机自动识别MCS,不仅可以降低由于人工识别带来的主观误差,还为气象工作人员对强对流天气的预报起到辅助作用。

一次梅雨锋特大暴雨中尺度气旋和MCS的分析

利用自动气象站、多普勒雷达、FY4A、ECMWF模式、NCEP再分析资料,对2020年7月17—19日特大暴雨过程进行分析。结果表明:特大暴雨出现在安徽大别山附近和庐江两地,是中尺度气旋扰动环境下准静止的中尺度对流系统(MCS)以及MCS中准静止的涡旋状单体所产生。特大暴雨在高能量、强不稳定背景下,由中部和东部的中尺度气旋传播所致。中尺度气旋传播过程中单体不断新生、合并增强且移动缓慢,配合急流、辐合、干侵入、垂直环流等因素对组织化的MCS发展演变起到相当作用。低层切变线南侧到华南的西南急流,将水汽输送到安徽并在此有强烈辐合;高空、低空和超低空都存在急流,高低空急流耦合加剧MCS的强烈发展;地面辐合线是前期MCS的触发机制,伴随干冷空气的入侵,加大了大气的斜压性和MCS的对流不稳定;梅雨锋南北两侧都有垂直环流圈,即对流与高空急流之间通过对流加热在高空急流入口处产生热成风调整,维持梅雨锋的发展演变,强的上升下沉运动促进MCS的加强和降水的连续发生;大别山地形抬升和上游狭管效应是两地特大暴雨诱因。

桂林“5·22”大暴雨的MCS特征及对短时强降雨的影响

利用常规观测资料、风云气象卫星四号A星(FY4A)资料、欧洲中期天气预报中心全球第五代大气再分析数据集(EAR5)以及桂林和柳州多普勒雷达资料,分析2023年5月22日桂林极端大暴雨过程的中尺度对流系统(MCS)特征及其对短时强降雨的影响。结果表明,此次过程降水时段集中、局地性强、极端性大,强降水时段与对流云团的强烈组织发展阶段基本一致。在“北槽南涡”的环流背景下,高原低涡东移及其切变线诱发MCS生成,地面冷空气和辐合线使其强烈发展。降水回波强度强,质心低,降水效率高,强回波柱在桂林市区维持。MCS具有低层正涡度、负散度,高层负涡度、正散度的垂直结构,上升速度大,利于发展维持。MCS发展前期对流有效位能(CAPE)值迅速增大,桂林处于有利的抬升环境中,大气可降水量峰值出现时间与强降水发生时间对应。

江西省暖切变线暴雨及其过程中MCS统计分析

利用风云卫星TBB资料,对2012—2021年3—6月江西省暖切变线暴雨及其过程中生成的MCS进行了统计分析。结果表明:(1)暖切变线是低层影响江西省暴雨的重要天气系统之一,基本呈东西走向,多位于29°N~30°N附近。暖切变线暴雨有北多南少的特征,强降水主要发生在暖切变线南侧的西南急流中。(2)中尺度对流系统基本是由西向东移动发展的,6月最多,3月最少,以β尺度的MCS为主,MβCC是暖切变暴雨中最常见的中尺度对流系统。午后和夜间是MCS活动频繁、发展消亡的主要时间段,大部分MβCS在1~2 h左右就可以发展成熟,2 h内迅速减弱消亡,而MαCS生命史相对长一些。(3)鄱阳湖流域、罗霄山脉以及罗霄山脉东部的平原地区,是此类暴雨过程中MCS的主要生成区域,这些MCS东移至赣东北和赣中的东部地区达到成熟,其成熟位置对于预报此类暴雨的落区有一定的指示意义。

FMCS模型在油田盖层破坏概率预测中的应用

安全注水压力是保持海上油田盖层完整性及控制溢油风险的关键指标之一。为有效降低溢油事故发生的可能性,建立FLAC3D软件和蒙特卡罗模拟(MCS)相结合的(FMCS)盖层破坏概率预测模型。以SZ36-1油田某井注水过程为实例,开展FMCS模型的应用研究。运用FLAC3D软件建立储盖层模型,模拟不同注水压力下的破坏情况,确定保持盖层完整性的最大安全注水压力值。考虑注水井地层物性参数的不确定性对最大安全注水压力的影响,应用MCS预测盖层发生破坏时的注水压力概率分布范围。结果表明,保持盖层封盖完整性的最大安全注水压力值为29 MPa,敏感参数黏聚力对最大安全注水压力值有重要影响,破坏概率分布范围表明盖层发生破坏的风险较低。

湖北省极端短时强降水MCS类型及特征分析

重点利用新一代天气雷达、常规探空和地面中尺度观测等资料,在详细分析湖北省2008-2015年62例极端短时强降水中尺度对流系统演变过程的雷达回波特征基础上,研究归纳了湖北省6类极端短时强降水MCS模态,其中包括4类线状(尾随层状云、平行层状云、后向扩建类、邻近层状云类)和2类非线状(涡旋状类和层状云环绕类)MCS模态。初步研究表明:(1)4类线状MCS的模态和环境风相对对流线分量的垂直分布与早期的研究结果基本一致。(2)非线状的涡旋状类MCS模态典型特征是大范围层状云降水包裹着螺旋式涡旋对流回波带,多形成于西南涡前切变线附近,主要与西南涡前鄂西山地平原过渡带边界层中尺度涡旋系统的触发和组织有关。(3)湖北省后向扩建类MCS常出现在山脉迎风坡一侧,与中尺度地形对冷池的阻挡、冷池对MCS的组织作用等有关。(4)涡旋状MCS持续时间较长、范围较大,而层状云环绕类MCS维持时间较短。

基于静止卫星红外云图的MCS自动识别与追踪

由于缺乏成熟的中尺度对流系统(MCS)自动追踪工具,使基于静止卫星红外云图的MCS研究的深度和广度受到制约。手工目测法识别追踪MCS,工作量大且容易造成误差,无法用于长时间序列卫星云图的MCS普查。该文结合我国中尺度对流天气的特点,在重新定义MCS云团识别标准的基础上,给出了一种基于图像处理和时间序列分析技术的MCS自动识别、存储、追踪和时间序列特征统计方法。通过对2003年淮河大水期间连续时次卫星云图的MCS自动识别、追踪和特征统计,对该方法的应用效果进行了检验,结果表明:该方法不仅能对每个时次的MCS进行快速识别,同时也能对多时次的MCS进行有效追踪。

凝结加热和地表通量对华南中尺度对流系统(MCS)发生发展的影响

通过有无凝结加热和地表通量影响的数值模拟对比研究,分析了非绝热过程对一次华南暴雨MCS发生发展过程的影响。结果表明:(1)凝结加热对MCS的降水影响很大,在MCS发展的各个时期,如不考虑凝结加热,MCS的降水强度很快减弱,无法继续发展。(2)凝结加热在MCS涡旋的形成期最为重要,在涡旋形成之后,影响相对减弱。(3)凝结加热通过对MCS发展过程的影响从而也影响了MCS环境场中尺度低空急流、高层辐散等中尺度结构特征的形成。(4)地表感热、潜热通量等边界层非绝热过程对MCS的形成也有重要影响;在暴雨MCS发生前期,地表非绝热过程造成气压下降,导致华南南部来自海洋的偏南风加大,辐合加强,从而使低层的湿度增大,气层变得更加不稳定,有利于对流的启动。

中学第二外语听力课中MCS方法的探讨(英文)

本文通过前人对元认知、元认知策略和MCS方法在第二外语听课以及作者的调查探讨MCS方法在第二外语听力课的重要性以及基本原则。本研究发现MCS方法可以帮助学生对MCS方法引起注意并从某些方面提高学生的听力理解的能力,其中包括学习环境、学习计划、选择适合的学习策略、合作学习、检测、评估以及在听力课堂进行策略的调整。

卫星遥感揭示的青藏高原上MCS活动特征及东移传播

利用 1998年 6— 8月日本GMS红外辐射亮温 (Tbb)资料 ,对高原上中尺度对流系统 (MCS)的活动进行了自动追踪 ,得到了高原上夏季MCS的大小、强度、活动区域及生命史、形状特征。在此基础上 ,利用国家气象中心高分辨率有限区域分析预报系统 (HLAFS)的数值分析格点值 ,研究了MCS的东移传播与其周围环境场物理量之间的关系 ,建立了 4 0 0hPa和 5 0 0hPa两个层次上有利于MCS移出高原的物理量场概略模型图。

华南前汛期MCS的活动特征及组织发展形式

利用卫星云图Tbb资料、常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,按照Jirak对中尺度对流系统(MCS)的分类方法,将华南MCS分为MCC(中尺度对流复合体)、PECS(线状或长条状MCS)、MβCCS和MβECS(即β尺度的MCC和β尺度的PECS)4种类型,对华南前汛期MCS的时空变化特征、发生发展的组织形式和天气学背景进行了分析。结果表明:PECS是华南地区MCS的主要发展形式。4—6月MCS的发生个数逐月增多。MCS的日变化呈单峰型,主要集中于下午到上半夜形成,傍晚到半夜之间发展成熟。但具体到不同的4种类型,其日变化特征有一定差异。MCS活动分布特征与地形没有明显对应关系,全区都可有PECS发生。MCS主要以东移为主,其次的移动方向4种不同类型分别略有不同。MCS的发生发展有3种主要天气形势:500 hPa槽前西南风场型、850 hPa切变线南侧的西南风场型和地面低槽配合的Ⅰ型;500 hPa西北风场型、850 hPa切变线型和地面低槽配合的Ⅱ型;500 hPa西风槽过境型、850 hPa切变线南侧的西南风场型和地面低槽配合的Ⅲ型。孤立发展和合并增长是华南MCS的主要组织发展形式。

运用VC++实现微机与MCS-51单片机的串行通信

现代的工业控制现场常常采用分布式控制系统.分布式控制系统由上位机和下位机组成.MCS51单片机具有指令系统丰富、性价比高、抗干扰能力强且便于实时处理,常常用于下位机.而分布式控制系统一般需要对现场数据进行统计、分析、制表、打印、绘图、报警等,因此上位机常用普通微机作为集中管理的中心机器.由单片机完成数据的采集及对装置的控制,微机完成各种复杂的数据处理及对单片机的控制.组成以上系统的关键是如何实现微机与MCS一51单片机之间的数据通讯.

基于静止卫星红外云图的MCS普查研究进展及标准修订

基于静止卫星红外云图的MCS普查标准不统一不利于各种MCS普查结果的对比分析,该文在总结MCS普查研究进展的基础上,依据Orlanski尺度分类标准对MβCS普查的最小尺度标准作了修订,即修订为TBB≤-32℃的连续冷云区直径≥20km。根据马禹等的MβCS普查标准和该文修订的MβCS普查标准,利用GOES-9卫星红外云图普查了2003年6月19日—7月22日淮河大水期间的MCS,结果发现共有10个MαCS和24个MβCS,并对24个MβCS作了普查标准修订前后的统计结果对比,发现新的普查标准比根据马禹等的MβCS普查标准获得的结果多7个MβCS,并且这7个MβCS中有6个都引起强降水,因此这种对比分析结果表明:新MβCS普查标准对揭示淮河大水和MCS的关系更具合理性。此外,还分析了3个因MβCS而引起局地强降水的典型个例,这些MβCS的直径尺度只有几十至一百多公里,不符合马禹等的MβCS普查标准。对这3个MβCS分析结果表明:该文新MβCS普查标准有助于对产生剧烈天气的MCS的普查研究和预报。

多分形波动率预测模型及其MCS检验

以上证综指的5 min高频数据为例,在已有的多分形波动率(multifractal volatility)测度方法基础上,提出了新的波动率测度方法及模型.运用滚动时间窗的样本外预测技术以及比SPA检验更具优势的"模型信度设定检验"(model confidence set,MCS),对比了新的波动率测度模型和主流的GARCH族以及已实现波动率(realized volatility)模型的预测精度.实证结果显示:不论是短记忆模型还是长记忆模型,多分形波动率模型的预测精度明显优于GARCH族模型,且长记忆模型的预测能力要好于短记忆模型.同时,在多数损失函数下,新提出的多分形波动率测度方法及其动力学模型的预测效果都是最优的.

一次强降水过程涡旋状MCS结构特征及成因初步分析

利用新一代天气雷达资料分析了造成2011年6月18日湖北省江汉平原强降水涡旋状中尺度对流系统(MCS)发生发展过程的结构特征,联合常规观测、地面加密观测及雷达四维变分风场反演资料初步研究了MCS可能成因。结果表明:(1)成熟阶段的强降水涡旋状MCS回波表现为气旋性弯曲的多条螺旋对流回波带、周围被大片层状云回波所包裹的结构特征,后期因冷空气侵入演变出冷暖锋式结构。回波合并和旋转式列车效应是产生强降水的主要运动特征。(2)涡旋状MCS是在有利环境场下,主要由鄂西山地一江汉平原过渡带边界层中尺度涡旋系统强烈发展组织的结果。(3)中尺度涡旋系统形成发展与地面暖倒槽发展、西南低涡前侧降水和特殊地形作用有密切关系,来自不同方向气流形成的强烈辐合是其前期形成发展的主要机制,后期发展可能与潜热释放有关,涡旋环流向上发展到700 hPa。

冷涡背景下MCS的统计分析

文章首先给出冷涡的定义,根据冷涡的定义识别出冷涡,2005—2011年4—9月7年共识别出60个冷涡,主要形成在蒙古和我国的东北地区。然后根据中尺度对流系统(MCS)的标准按尺度大小将MCS分类为α中尺度对流系统(M_αCS)和β中尺度对流系统(MβCS),又按MCS的形状将M_αCS分类为中尺度对流复合体(MCC)和持续拉长状对流系统(PECS),MβCS分类为β中尺度对流复合体(MβCC)和p中尺度持续拉长状对流系统(MβECS)。利用FY-2C(2005—2009年)和FY-2E(2010—2011年)的TBB资料对60个冷涡背景下的MCS进行识别并对其时空分布特征及其与冷涡的关系进行统计分析。结果表明:(1)60个冷涡过程识别出61个MCS,MCS通常产生在我国东北和华北.MCC和PECS生成较分散;MβCC主要集中在华北和东北地区;MβECS主要集中在东北地区。(2)6月生成的MCS最多,有16个,9月最少。MCS大多形成于当地的下午和晚上,此时对流发展旺盛,有利于中尺度对流系统的产生,到了夜间MCS发展成熟,至凌晨一日出时分消散。(3)冷涡背景下的MCS的移动路径多数是从西向东偏北的,其生成后主要向东移动,这和我国中纬度西风带天气系统的移动路径基本一致,但由于受冷涡等天气系统的影响,会出现不同的移动方向。位于冷涡东侧且距离冷涡中心距离较近的MCS有向东偏北方向移动的趋势;位于冷涡南侧且距离中心较远的MCS有向东偏南方向移动的趋势。(4)冷涡背景下的MCS主要产生在冷涡的发展阶段,成熟和消散阶段相对较少。(5)冷涡背景下的MCS主要形成在冷涡的东南部.西南部也有一小部分。(6)MβCS系统发展较MαCS系统快,持续的时间也较M_αCS短。

东北冷涡诱发的一次MCS结构特征数值模拟

应用MM5模式对2002年7月12日东北冷涡诱发的强风暴进行了数值模拟,较成功地模拟出了MCS强对流风暴结构.东北冷涡南部锋区斜压扰动及有利的潜在不稳定层结为MCS产生提供了环境条件.MCS在发展阶段,天气尺度抬升使不稳定能量积累,低层中尺度能量锋区及中尺度气旋性环流加强使中尺度辐合加强,产生中尺度强上升气流冲破中层稳定层结,倾斜上升逐渐发展为垂直上升.MCS强风暴成熟阶段地面气压场表现为强的雷暴高压,并有弱的前导低压和尾随低压配合.对应于雷暴高压的边界层冷丘与南部的暖湿气流形成的θe不连续线加强了低层气流的辐合抬升.前导低压与800～700 hPa暖心低压扰动合并在一起,是由地面辐合、上升气流抽吸、潜热增温共同形成的低压扰动,对对流系统的维持和移动有重要作用.

基于跳跃和符号跳跃变差的HAR-RV预测模型及其MCS检验

以沪深300指数的高频数据为例,运用滚动时间窗的样本外预测方法以及比SPA检验更具优势的模型信度设定检验(MCS),实证分析了跳跃、符号跳跃变差及符号正负向跳跃变差对HAR-RV、HAR-RV-J、HAR-RV-CJ和HAR-RV-TCJ等4种基础波动率模型预测能力的影响。研究发现:符号跳跃变差不仅可以提高各波动率模型的拟合精度,而且还可以提高模型的预测精度;符号正向和负向跳跃变差相比符号跳跃变差对未来波动率具有更好的解释能力,且它们对未来波动率的影响是不对称的;加入符号正、负向跳跃变差的HARRV-TCJ模型的预测效果是众多模型中表现最好的,尤其是它的对数形式。

“12.7.22”四川暴雨的MCS特征及对短时强降雨的影响

利用FY2D卫星云图云顶亮温(TBB)资料、雷达回波产品和常规气象观测资料、地面自动站降水资料及NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,对2012年7月21-22日四川暴雨中的中尺度对流系统(MCS)特征及其对短时强降雨影响进行分析,结果表明:(1)这次暴雨过程在21日00-06时和21日21时至22日03时有两个明显的6 h短时强降雨阶段。第一阶段中,500 hPa高原涡与700 hPa低涡切变线、低空急流作用,引发盆地西部短时强降雨;第二阶段中,500 hPa高原涡与700 hPa西南涡作用,引发盆地南部短时强降雨。(2)短时强降雨通常由MCS中的深对流特征造成,水平尺度多为β中尺度或更小的γ中尺度系统,具有云顶亮温低、雷达反射率因子大和垂直累积液态水含量高等特点。(3)探空资料分析表明,MCS增长初期,大气不稳定能量高,存在风垂直切变,在低层冷暖平流交汇明显且温度梯度大的区域,有利于激发MCS生成,另外高低层系统作用产生的深厚正涡度对其发生发展亦具有重要作用。在演变过程中MCS具有低层正涡度、负散度,高层负涡度、正散度的垂直结构,且上升速度明显,这种结构特征可能是MCS发展维持的重要因素,亦是产生强降雨的机制之一。

一次MCS过程的卫星云图和数值模拟分析

本文应用卫星云图与数值模拟结果对 2 0 0 0年 6月 2日发生的一次影响江苏的江淮气旋暴雨过程进行研究分析 ,阐述了这次暴雨过程表现的 MCS基本特征。分析表明 :MCS的形成可以由几个中β尺度对流云或对流带开始 ,在特定的环境场中汇合或合并 ;在其发展过程中必须维持湿度平流 ,低层到中层有暖平流 ,有强偏南风急流伸向形成区 ,同时在其东北方向有一支高空西风急流相耦合 ;低层的辐合、整层凝结潜热的释放、垂直运动的增强、高层的辐散引起的正反馈机制是