深圳风廓线雷达与气象梯度塔对风速观测的对比分析

为更好地了解风廓线雷达低层风速观测的准确性,利用356 m气象梯度塔和风廓线设备在深圳石岩气象综合观测基地进行了一次成功的风速观测对比试验(时间为2017年6月1日—8月15日)。试验对两种探测设备测得的风速资料进行了不同时次和不同高度的对比,结果表明:由两种手段获得的所有4层(100、160、300和350 m)匹配高度上风速平均值一致性很好,30 min相关系数在0.6以上,风廓线雷达探测的风速相对偏小。使用矢量法对4层高度上的风向资料进行平均,得到风向的30 min和日平均值,两者的相关系数都在0.75以上。6月12—13日"苗柏"台风影响深圳期间,两者的风速风向变化趋势一致,较好地刻画了台风的变化过程。

深圳气象梯度塔与测风激光雷达观测对比分析

为了更好的了解WindView 10多普勒风廓线激光雷达的准确性,2017年7月在深圳石岩气象综合观测基地进行了一次成功的风速风向观测对比试验(时间为2017年7月20—30日),利用356 m气象梯度塔与测风激光雷达测得的风数据进行了不同时次和不同高度(40、80、100和150 m)的对比,结果表明:梯度塔和雷达在300 m以下高度范围内风速风向的观测结果比较一致,各层风速风向结果的标准差、最小最大值、均值、中位数都非常接近。风速的均值偏差最小为-0.000 09 m/s,标准差偏差最小为0.002 63 m/s,风向均值偏差最小为0.169 83°,标准差偏差最小为-1.304 83°。4层高度风速风向的相关系数都很高,风速的相关系数普遍在0.95以上,风向由于360°的过零问题导致相关系数较低,但也普遍大于0.75。同时,激光雷达测得的风速均值普遍小于梯度塔,风向均值在低层小于梯度塔,在高层则偏大。验证结果表明,该型多普勒测风激光雷达是一款观测结果可靠的低层大气风廓线测量仪器。

上海气象梯度塔观测数据质量控制与运行效能评估

[目的]评估上海气象梯度塔2010～2013年观测数据质量及设备运行效能。[方法]基于上海地区现有的9座气象梯度观测塔2010～2013年的分钟级观测数据，针对气温、相对湿度、水平风向和水平风速等观测要素，根据梯度塔立体垂直的观测特点，建立了梯度观测数据质量控制模型并对梯度数据进行了综合质量控制；从数据获取率、数据疑误率、数据有效性等方面对梯度数据进行了统计与评估，[结果]2010年度的数据接收、存储最为完整，2011年度最差；气温、风速的观测数据异常情况较少，湿度和风向数据的异常较多；极值控制检查出了较多的气温异常情况；分钟连续性和小时连续性可以检查出气温和相对湿度的异常跳变；僵值检查可在每一个要素的质量控制中发挥出重要的作用。[结论]该研究可为上海地区近地层大气的风温结构特征研究提供更加准确、客观的梯度观测数据，

基于气象梯度塔近地层观测的PM_(2.5)与能见度特征

选用深圳气象梯度塔的气象观测数据、石岩自动站气象数据和市环境监测西乡站PM_(2.5)质量浓度数据,对逆温造成的静稳条件进行了分析,结果表明:(1)低能见度的出现与逆温密切相关,月、日变化规律与逆温出现规律一致,但逆温出现并不一定会造成低能见度和污染物质量浓度超标,还与逆温特征、逆温层数有关。(2)污染物质量浓度与逆温层数呈正比,层数越多PM_(2.5)质量浓度越高。(3)在逆温底高不变情况下,顶高越高,逆温强度越强,对污染扩散越不利;逆温厚度越厚,对污染扩散越不利。(4)逆温底风速越大,对污染扩散越有利;PM_(2.5)污染发生时,逆温底主导风向为NW-N-NNE,占总风频38%;清洁时主导风向为ESE-S,占总风频357%。

深圳356米气象塔观测数据的质量控制方法和空气动力学参数研究

气象高塔数据资料弥足珍贵,对其进行质量控制将为后续科学研究和业务工作的开展提供便利;此外,利用塔基观测资料计算空气动力学参数有助于校正模式空气动力学参数理论值。对2017—2018年深圳356 m气象梯度观测塔共13层的每10 s风速、风向、相对湿度、温度探测资料进行数据质量控制,基于莫宁-奥布霍夫相似理论和数据质量控制后的气象梯度观测塔近地层(10 m、20 m、40 m、50 m和80 m)1分钟平均的风温资料,利用最小二乘法拟合迭代计算了近中性条件下深圳气象梯度观测塔下垫面空气动力学粗糙度(z0)和零平面位移(d)。结果表明:深圳气象梯度观测塔的气象探测资料数据质量很高,连续两年平均数据缺失率为1.28%,数据错误率为0.01%。近中性边界层条件下,深圳气象梯度观测塔下垫面空气动力学粗糙度均值为0.35 m,零平面位移均值为5.33 m,结果合理可信。研究表明空气动力学参数受下垫面非均匀性、植株柔软性、气流来向、风速等的共同影响。

季风降雨前后深圳地区地表通量差异分析

为进一步认识夏季西南季风对深圳地区地表通量的影响,采用深圳气象梯度塔的辐射和涡动协方差系统观测资料,研究该地区季风强降水过程中地表通量的变化特征。结果显示:在季风降水期间和降水后,深圳地区近地面太阳辐射明显减弱,同时反照率减小。在降水期间,深圳地区地表感热和潜热通量均明显低于降水前和降水后,而且由碳汇转为碳源。

基于高塔观测的登陆台风边界层风切变指数拟合

利用深圳气象梯度观测塔观测数据,以2017年以来进入深圳150 km范围的7个台风个例为研究对象,基于幂指数律拟合讨论台风边界层风切变指数的变化规律。结果表明:幂指数能较好地拟合台风影响下350 m高度以下风廓线,随着拟合高度范围增加,风切变指数增大,拟合精度基本维持;用深圳气象梯度观测塔等差层数据拟合台风风速效果好于全层次数据和等比层数据拟合;7个台风影响期间拟合风切变指数平均值为0.268,明显高于以往研究(0.1~0.177),主要原因是拟合的高度范围较以往研究明显增大,此外还与强风样本较少以及下垫面更粗糙有关。利用幂函数拟合台风不同风速段最大风切变指数,可在台风过程中预估不同高度极端大风风险。研究还表明:台风眼经过铁塔前后风切变指数明显升高,在抗风设计以及台风防御过程中应充分考虑这一变化。