《气象水文观测资料处理方法》课程教学中的一些思考

气象水文观测资料是开展气象海洋保障及科学研究的基础,如何科学合理处理这些资料是大气及海洋科学中非常重要的一环。由于其重要性,我校针对应用气象学专业专门设计了《气象水文观测资料处理方法》课程。本文主要针对该课程的定位、教学目标及教学内容进行介绍,并针对课程特点,讲述了个人在课程设计中的一些思考及体会。希望通过课程的建设,使之成为沟通大气海洋观测技术与气象水文业务及科学研究的“桥梁”,为学员第一岗位任职及深造打下坚实基础。

水文气象信息概述:观测、融合与再分析

高质量的水文气象观测数据是开展气象和水文灾害监测、预报预警及长期气候变化趋势分析的基本支撑。以降水等水分循环基本要素为重点,简要概述部分单源的观测数据集、二维/三维的融合分析产品和多维的再分析产品的研发进展,及其在水文气象监测预报中的应用。分析表明:气象和水文数据是地球系统中水分循环的最重要体现,二者的有效汇聚和协同质量控制,能更有效地促进其在地球系统模式各分量中的应用;经过多源数据融合分析和同化分析形成的多尺度、高精度、高时效、时空连续的格点化分析场,是智能网格天气预报和气候预测的“零时刻”起点,已经成为无缝隙预报业务的组成部分;经过历史数据同化分析产出的长序列大气、陆面等再分析产品,是气候变化演变评估和监测的重要保障,其应用价值远超观测数据本身。

石油平台水文气象观测监控报警系统

在海洋石油平台进行水文气象无人自动观测时,为了避免人为造成的设备损坏,采用现场实时监控、GPRS远程视频监控、GSM信息报警等组成的综合报警系统,减少或避免了设备破坏造成的损失,取得了良好的应用效果。

海洋水文气象观测设备误差校准算法研究

为了提高海洋水文气象数据采集精度,需要对观测设备获得的数据参数进行误差校准标定。本文分别对分段线性化算法、最小二乘法的曲线拟合计算方法和样条函数分段三次多项式算法进行对比分析,最终将通过所有误差标定点且标定点处曲线光滑连续的样条函数分段三次多项式曲线拟合法,作为标准数据与观测数据进行误差校准标定的基本方法。通过实验对比分析,三次样条函数分段拟合误差标定法能够降低数据测量误差,保证观测设备获得较为准确、可靠的数据参数。

“船舶水文气象观测”教学与实际应用比较分析

对船舶驾驶员进行船舶海洋水文气象辅助测报和按照填写"航海日志"的要求进行水文气象信息观测两种情况的技术规范和要求进行对比分析,指出两种水文气象信息观测在内容、要求和记录等方面的异同。在此基础上提出教材修订时应与实际操作情况相结合,增加"航海日志"上要求的观测部分的内容。

气象水文自动观测系统在石油平台的研究与应用

本文介绍了气象水文自动观测系统在石油平台的研究与应用。系统采用ＡＤＣＰ剖面海流计、Ｓ４浪流潮仪等先进传感器。设计了先进的ＰＣ／１０４总线采集设备，采用Ｉｎｍａｒｓａｔ－Ｃ卫星传输方式，获得了大量宝贵的实时观测资料以及存储资料。

“21·7”河南特大暴雨气象和水文雨量观测对比

2021年“21·7”河南特大暴雨打破我国大陆小时气象观测纪录,该极端天气事件位列2021年中国十大天气气候事件第2位。已有研究使用气象地面站雨量观测资料对此次过程进行雨情分析和极值统计,但降水时空分布不均匀,单一来源资料存在不确定性。通过对比气象站和水文站雨量资料,分析两套业务观测系统记录“21·7”河南特大暴雨过程的异同,发现气象站和水文站雨量在时间和空间分布上具有很好的一致性,两者不同等级的累积降雨落区、逐日和逐时降雨演变趋势均一致性强,但累积雨量和雨强极值的空间分布和数值存在差异,两套资料在暴雨中心(过程雨量大于600 mm)的系统性偏差小于1%。气象站和水文站的融合资料呈现比单一资料更细致的降雨分布、更全面的演变特征。此外,基于融合资料发现累积雨量排名前3位的城市(郑州、鹤壁、新乡)均具有累积雨量大、小时雨强极强、强降雨集中、雨强突然增长的特征,鹤壁和新乡最强降雨时段分别比郑州晚26 h和28 h。

UPS在水文气象自动观测系统中的应用研究

UPS(不间断电源)的合理应用和可靠供电,是保障SXZ2-1型水文气象自动观测系统获取长期、连续海洋水文气象观测数据的重要保障。针对广州海洋站SXZ2-1型水文气象自动观测系统UPS的应用问题,介绍了UPS的工作原理,提出在应用中应注意的问题。

海洋气象观测标准国际化路径:以船舶气象仪为例

船舶气象仪是海洋水文气象观测技术的重要组成部分,其发展对实现全球海洋同步观测至关重要,而主导制定基于共识的相关国际标准,将有力推动我国船舶气象仪制造业的市场规范化和产品国际化。该文从船舶气象仪的重要性入手,分析了国内外船舶气象仪标准的发展历程,概述了相关标准化组织的工作现状,重点阐述了如何从优化关键技术指标和借助海洋技术国际标准化平台这两个方面,来推进船舶气象仪国际标准化工作。

淮河流域能量和水分循环观测系统及作用

淮河流域是中国南北气候重要的过渡带,气象灾害频繁发生。这里水网、农田、丘陵、山地、城镇密布,地-气作用复杂,干冷与暖湿空气时常交汇于此,造成局地或流域旱涝经常发生。淮河流域处于梅雨区,且是中国重要的农业生产基地,具有气象和水文综合观测系统,积累了长序列的气象和水文观测资料。因此,淮河流域是研究能量和水分循环的理想试验区。国家自然科学基金重大项目"淮河流域能量与水分循环试验和研究(HUaihe river Basin Experiment,简称HUBEX)"于1998、1999年夏在淮河流域开展了气象和水文联合观测试验。文中回顾了HUBEX试验的目的、观测网设计与布局,介绍了HUBEX推动下的淮河流域综合观测网的发展,总结了HUBEX观测试验对区域气候事件和暴雨等灾害性天气机理研究、提高模式模拟和预报能力及建立长期连续的气象观测数据集等方面的成果和作用。

基于iCAN网络的海洋观测数据采集系统通用原型设计

对目前国内海洋水文气象观测系统数据采集部分进行了分析,针对数据采集系统结构封闭、传感器互换性差、系统无法灵活升级等存在的问题提出了解决方案。将国际上广泛应用在汽车和电梯控制系统以及其他工业现场的CAN总线技术应用到海洋观测系统当中。根据海洋水文气象观测的业务需求和海洋环境的特殊性并结合CAN总线的特点,以基于CAN2.0B规范的iCAN应用层协议为基础,设计了通用性分布式海洋水文气象观测数据采集系统原型。经过对该原型系统的性能测试及连续运行,验证了该原型的合理性和可用性。该原型结构可根据海洋自动观测站和志愿船等不同的观测环境和业务需求进行适当扩充和裁剪。对提高海洋观测系统的扩展性和通用性具有重要意义。

提高船舶海洋观测质量的对策建议

随着船舶海洋观测自动化和远洋志愿船数量增加,船舶海洋水文气象观测资料质量的考核需求提高。船舶海洋水文气象业务实现观测业务自动化、一体化、集约化,要求海上船舶观测人员能做好保障(网络、设备、信息处理),岸上船舶测报人员能搞好培训服务(公共服务、决策服务、预报预警、渔场监测、突发应急等),对从业人员的综合素质要求较高。

风传感器智能化接口研究

介绍了应用于大型海洋资料浮标 FZF3- 1系统上的智能风速、风向采集系统 ,论述了该系统的软、硬件的设计原理和性能以及在无人值守。

近50年来长江入海溶解硅通量变化及其影响

对大通、玉树、上海等水文气象观测站近50年来的降雨量、流量、溶解硅(Dsi)、溶解无机氮(DIN)、溶解无机磷(DIP)、输沙量等记录资料进行分析,结果表明,近50年来长江硅通量呈明显下降趋势,1959~1984年减少了53.33μmol/L,主要由流域内众多水利工程建设、化肥农药等工农业生产所产生的富营养化所致;溶解硅通量与输沙量呈正相关、与DIN、DIP呈负相关,但与流量和降雨量的相关性较复杂:当流量、降雨量分别小于27 386m3/s、1210 mm/a时为正相关,当流量、降雨量分别大于27 386m3/s、1210mm/a时为负相关.这种现象将可能导致长江口和东海的生物营养盐限制因素由N限制、P限制向Si限制发展.

淮河流域能量和水分循环研究进展

1998和1999年夏,中国与日本科学家合作在安徽省淮河流域进行了第一次大规模的能量与水循环试验(WCRP/GEWEX/GAME/HUBEX),其重点是研究东亚梅雨锋系的多尺度,多系统结构、特征、生命史、发生发展机理及其引起洪涝灾害的原因。这是第一次中日合作的气象与水文联合观测试验,在此加强观测的基础上,双方进一步进行了长达5年的资料整理分析和科学研究工作,整个淮河流域能量与水循环试验与研究取得了全面和丰硕的成果。文中介绍了该计划所取得的主要成果,并以现在科学进展的视野重新评估这些成果的科学意义和不足,为进一步开展新的淮河与长江中下游梅雨科学联合试验提供经验和新的研究目标。

极区卫星跟踪浮标在北极科学考察中的应用

介绍了两套极区卫星跟踪水文气象自动观测浮标的研制目的、结构组成与功能 ,以及在中国第二次北极科学考察中的现场布放和应用。同时也介绍了由美国进口的 ZENO○R冰浮标的结构、功能和布放情况 ,并将极区卫星跟踪浮标和美国 ZENO○R冰浮标做了相应的比较和分析。

降水分析与长期预报的若干问题

降水是水文气象观测与预报的重要气象要素之一。降水量以及与之有关的旱涝状况的长期预报是安排国民经济长远规划迫切需要的,因而也是水文气象工作者所致力研究的重要课题。到目前为止。

永暑礁站的云与天气现象及8级以上大风

统计分析永暑礁站1989-1998年共10a气象资料，结果表明该站的云和天气现象与8级以上大风关系密切；积雨云和浓积云均可伴有8级以上大风、龙卷和飑等；雨量愈大，愈有利于出现8级以上大风；降雨过程愈长，出现8级以上大风的机率就愈高，但有个限度，超过了这个限度，就会出现相反的情况；雷暴和闪电均具有使8级以上大风机率在有雨日升得更高、在无雨日降得更低的作用；在有龙卷(或飑)的日子里，只要龙卷(或飑)不影响本站，本站就不会出现8级以上大风。

船舶测报标准修订的探讨

本文介绍了GB/T17838-1999《船舶海洋水文气象辅助测报规范》修订的主要内容,结合实际工作情况,指出存在的缺陷和问题,找出解决方法,并提出修订标准的几点建议,为标准的修订提供参考。

船舶测报标准存在的问题及修订建议

文章根据《船舶海洋水文气象辅助测报规范》(GB/T 17838—1999)的使用情况和海上观测技术的发展,针对目前存在的主要问题,提出修订标准的几点建议,探讨进一步完善修订的思路和方法,为标准的修订提供参考。