气象探测技术发展趋势的探索与思考

气象信息系统是一个庞大的大气物理探索网,探测单元是组成这个网络的末梢和基础部分,随着信息系统、大数据库和各类现代化探测手段的使用,气象探测从探测项目、数据采集处理、整理传输和存储管理手段等方面都发生了根本性的变化,这些变化直接影响着探测网络的组织结构的改变,同时,"智慧气象"的发展,也带来专业技术转化、智能化预报体系与基层预报实践、专业业务知识更新等问题。正确认识基础探测手段的发展,是前瞻性的抓机遇、找问题、补短板、适应形势的必要手段。

现代气象探测新技术

简要阐述了最新气象探测业务体系的分类(即天基系统、空基系统、地基系统)以及气象领域最新应用的探测大气的各种新技术,详细介绍了地面气象自动站各种要素的采集方法,有利于气象探测技术的应用与推广。

接地电阻受气象因素影响的特性分析

根据重庆歌乐山综合气象观测场2012年4月～2013年3月的接地电阻监测数据,总结土壤使用降阻剂之后,接地装置的接地电阻变化特征;分析不同深度土壤层接地电阻与各气象因素之间的相关关系;建立了各气象因素共同作用对接地电阻的影响的回归模型.结果表明,对于使用降阻剂的土壤,其接地电阻随着土壤深度增加而呈波动减小趋势,并且具有明显的季节变化特征,各层最小值均出现在秋季,土壤浅层（0.2 m、0.4 m、0.8 m）最大值出现在冬季,土壤深层（1.6m、2.4 m）最大值出现在春季;不同土壤层接地电阻发生变化是各气象因素共同作用的结果,温度和降水量是主要影响因素;依据月平均数据建立的回归模型可用来初步估计各层的月平均接地电阻值.

为气象科技决策服务

回良玉省长在中国气象报上撰文指出：省委、省政府清醒地认识到，要在安徽省进一步发展农业，保持全省国民经济快速、健康发展，必须牢固树立防灾、抗灾、减灾意识，高度重视并切实加强气象工作，充分发挥气象科技在防灾、趋利、避害中的重要作用。

基于AM3354的气象观测综合集成控制系统硬件设计

针对目前气象观测站终端数量多,气象观测台站布线复杂、缺乏可扩展能力、缺乏可维护性等诸多问题,提出一种新型通信控制系统对气象数据进行采集和传输,即基于AM3354的气象观测综合集成硬件控制系统。设计采用串口-WiFi数据通信技术、运用硬件模拟电路设计、嵌入式系统硬件设计、网络接口设计、多串口设计等硬件相关知识,最终实现气象观测综合集成硬件控制系统的设计、制作,达到系统设计预期的目的和效果。

无人机在气象服务中的应用

对气象的准确预报离不开大量的观测数据,观测数据越多越全面,时效性和准确性越高,预报的准确性也会越高。按传统的探测区域划分,气象探测主要包括地面观测和高空探测。地面自动气象站和气象应急保障车等设施覆盖地面气象探测,人造卫星影像和高空探测气球等技术覆盖高空探测领域。而对1 km高度范围内的低空气象探测还处于发展阶段。观测方法、观测技术的进步紧随现代技术发展。近年来低空飞行设备技术的不断成熟给气象观测、气象服务能力的提高带来了机遇。本文探讨了将气象探测设备和无人机相结合,利用无人机机动性强,不受地域限制和成本优势,更好地应用于现代气象服务。

超快速星历的实测信息和预报信息反演大气可降水量的误差分析

在近实时观测水汽中,需要精确的卫星星历文件。为了确定IGU的实测星历和预报星历对PWV的误差影响,采用陆态网2016年GPS站点的观测数据和GAMIT软件,利用从IGS中心下载IGU的实测星历和预报星历分别反演PWV,并以精度最高的IGF为标准,确定二者对PWV的影响。结果表明:IGU的实测星历和预报星历的轨道误差为4.5 cm,造成PWV的误差约为0.09 mm,用两种方法反演的PWV在均方差上都小于0.3 mm,平均偏差不超过0.06 mm,相关系数达到99%,说明IGU的实测PWV和预报PWV在变化上有很好的一致性。以IGF为标准,最终星历和IGU实测星历的均方根误差约为0.327 mm,与IGU预报星历的均方根误差约为0.16 mm,使用实测星历比预报星历误差增大0.167 mm,差别不大,对PWV的结果影响较小,表明使用IGU的实测星历和预报星历可以满足近实时遥测水汽的需求。

粒子群优化算法对波束形成的效果分析

相控阵雷达的优势之一便是按照一定的幅度、相位或者间距对阵元进行加权后在理论上可得到任意形状的远场方向图。但是,由于所需控制的参数之间存在互相作用,导致其分布特性复杂,致使相控阵雷达波束形成性能受限。以粒子群优化算法为代表的智能算法解决了在特定场合无法利用数学解析推导加权项分布的难题。通过仿真,对粒子群算法在波束形成上的效果进行分析,讨论在不同变量空间下的粒子群算法优化对于波束的性能影响,并对诸多设计细节提出建议。仿真实验结果表明:基于粒子群算法的相位加权不能单独应用于方向图优化。幅度加权收敛速度快,可以较好地完成优化,适合于自适应性的应用场合。幅、相混合加权对于宽波束赋形性能较好,但是收敛速度较慢。

山西地区C波段新一代天气雷达(CC)联合雨量计降水效果对比与分析

雷达联合自动站进行降水估测是当前气象现代化业务应用的重要方向。使用山西4部C波段雷达(CC)和高密度的地面雨量计资料,结合覆盖山西省的3次降水过程,评估和分析山西区域范围内雷达定量降水估测精度,并与南方SA雷达降水估测结果进行对比分析,结果表明:(1)CC雷达估测北方降水时,不同的降水过程,采用单一动态Z-R关系拟合方案和云团Z-R关系拟合方案评估结果基本一致,而SA雷达估测南方降水在不同降水过程却有较大的差距,相比单一动态Z-R关系拟合方案,云团Z-R关系拟合方案平均偏差提高5%左右,平均绝对误差和均方根误差降低了3%,平均相关系数由0.83提高到0.86。因此,南方地区采用云团Z-R关系拟合方案进行QPE的误差分析,取得较好的结果。(2)在弱降水过程中,采用云团Z-R关系拟合方案和单一动态Z-R关系拟合方案的评估结果基本接近,没有太大的改善;(3)对于混合性降水过程,相比相对单一的动态Z-R关系拟合方案,云团Z-R关系拟合方法可以更加有效地实时反映降水观测资料的时空分布特征,这是提高雷达QPE精度的另一个重要原因,这在南方地区的评估中较为显著。

2013-2016年新疆地区闪电活动时空特征分析

针对新疆地区闪电活动特性的研究相对比较少,利用闪电监测定位系统(ADTD)获取的地闪资料,采用数理统计的方法,分析了新疆地区2013-2016年闪电活动的时空分布特征。结果表明:负地闪占闪电总数的85.9%,平均电流强度为39.9 k A;正地闪占闪电总数的14.1%,平均电流强度为71.9 k A;闪电频次月变化呈单峰型分布,主要集中在5-9月,占总闪电频次的96.5%,高发月在6-7月,占总闪电频次的67.5%;闪电频次日变化呈单峰单谷型,高发时段主要集中在15-19时,占闪电总频次的46.3%;闪电强度主要集中在10~50 k A,60%的闪电不大于35 k A,100 k A以上闪电仅占总数的6.2%;闪电主要分布在北疆西北地区,其中吉木乃县是闪电发生的高密度区,南疆闪电发生相对较少。闪电活动特征呈明显的地域性差异。