基于LAPS资料的一次江西连续性暴雨过程分析

利用LAPS资料,结合地面和高空常规观测资料、雷达资料,从环流背景、影响系统、物理量场等方面对2013年6月27—29日连续性暴雨过程进行分析,得出结论:(1)LAPS输出的产品时效性好,分辨率高,产品多样化,更好地丰富了对天气过程分析的方法,对中尺度天气具有非常明确的解释能力,有利于从更深层次分析天气发生的成因;(2)高纬有阻高建立,低纬度地区受南亚高压控制,系统稳定少动,中纬度地区不断有短波槽东移,引导冷空气南下,副高西北侧强盛的西南气流将暖湿空气源源不断地输入江西中北部,在此形成冷暖交汇,稳定的形势有利于形成连续性暴雨天气;(3)副高西北侧的强西南急流中,风向风速在江西中北部辐合,为强降水提供了抬升条件,并且急流的脉动与降水强度的变化有着密切关系,强降水往往出现在凌晨前后,下午至晚上逐渐减弱。

Time-lapse技术联合一步法培养对胚胎发育及妊娠结局的影响

目的比较时差成像(Time-lapse imaging TLI)系统培养与常规低氧培养的胚胎发育情况和妊娠结局的差异。方法回顾性分析2020年12月至2022年5月在广东医科大学附属医院生殖中心接受体外受精或卵胞浆内单精子注射-胚胎移植(IVF/ICSI-ET)治疗的年轻患者(20≤年龄≤35岁)的临床资料,根据胚胎培养方式分为TLI系统培养组(TLI组,n=254)和常规培养组(常规组,n=317),比较两组患者间基本资料及胚胎发育情况;再根据胚胎移植类型分为D3卵裂期胚胎移植(TLI组127例,常规组127例)和D5囊胚移植(TLI组99例,常规组143例)亚组,分别统计不同胚胎移植类型下两种培养方式的临床妊娠结局差异。结果两组患者的基本资料比较均无显著性差异(P>0.05);常规组的成熟卵母细胞率(87.2%vs.85.5%)、总受精率(77.1%vs.73.1%)、2PN卵裂数[9(6.0,13.5)vs.9(6.0,12.0)]、优胚率(38.7%vs.36.1%)均显著高于TLI组(P<0.05);两组患者间的优胚数、囊胚数、MⅡ卵母细胞数、受精总数、2PN数、卵裂总数、囊胚形成率、2PN率、2PN卵裂率、卵裂胚胎利用率的差异均无统计学意义(P>0.05)。D3卵裂期胚胎移植中,常规组的移植胚胎数显著高于TLI组[(1.80±0.11)vs.(1.68±0.47),P<0.05],两种培养方式组间胚胎着床数、种植率、HCG阳性率、临床妊娠率及双胎妊娠率均无显著性差异(P>0.05),但常规组双胎率稍高于TLI组(33.8%vs.20.3%,P>0.05);D5囊胚移植中,两种培养方式组间胚胎着床数、种植率、临床妊娠率均无显著性差异(P>0.05),但TLI组临床妊娠率稍高于常规组(65.7%vs.55.9%,P>0.05)。结论常规培养方式由于其经济、简便,是目前大多数中心的常用有效培养方法;针对年轻不孕妇女,TLI培养可能有效挑选更有种植潜力的胚胎,可能有助于提高种植率、保证妊娠率,且单胚胎移植有效减少多胎妊娠。

中尺度分析系统LAPS应用雷达资料的个例研究

武汉暴雨所引进国际先进的中尺度分析系统LAPS,经成功本地移植后,该系统能融合华中区域多种非常规观测资料,提供包含丰富中尺度信息的高分辨率中尺度分析场。针对一次梅雨期强降水过程,利用LAPS系统进行中尺度分析,通过对比该系统融合多普勒雷达资料前后各种物理量场的差异,研究了多普勒雷达资料在该系统中的作用。结果表明,LAPS融合雷达径向风后,对风场的改善比较明显,能揭示流场的中尺度信息。融合多种资料后的LAPS中尺度分析场比NCEP再分析场更接近实况,能清楚地反映中尺度特征,可作为分析此次强降水过程发生、发展的工具。融合雷达资料反射率后,LAPS云分析能提供与实况接近的较细致的云信息,有利于了解暴雨过程中云参数的演变,同时也为数值模式热启动提供条件。

基于卫星资料同化和LAPS-WRF模式系统的云天太阳辐射数值模拟改进方法

太阳能光伏发电已成为仅次于水电和风能的第三大可再生能源,光伏发电受云量时空变化的影响较大,因此准确模拟云天太阳辐射的时空变化对电网安全运行至关重要。围绕如何减小中尺度气象模式的云初始场误差,进而改进云天的太阳辐射模拟这一关键科学问题,本文通过研究基于卫星资料同化的LAPS(Local Analysis Prediction System)多时间层三维云分析同化方法,改进三维云结构,并将LAPS模式输出结果作为WRF(Weather Research and Forecasting)模式的初始场,模拟了2008年1月及夏季(6~8月)北京地区的总云量和总辐射的时空分布,重点分析了多云和有降水天气过程总辐射的模拟改进效果及其原因。结果表明,同化前后的总云量模拟值与观测值的时间变化趋势基本一致,但大部分时次总云量的模拟值低于观测值;大部分多云及降水时段同化后总云量模拟值较接近于实测值。1月晴天、多云天以及夏季晴天同化前后总辐射模拟值与实测值的时间变化趋势较一致,但同化前后两者的相关性差异不明显;晴天条件下同化前后总辐射模拟值均低于实测值,1月多云条件下多数时段同化后总辐射模拟误差减小不明显,与总云量的改进效果不显著有关。夏季多云、有降水及6月典型降水三种天气条件下同化前后总辐射模拟值与观测值的相关性稍差,同化后两者的相关性较同化前有所改进,尤其是6月典型降水过程改进效果较明显;同化前总辐射模拟误差较大,而同化后误差显著减小,尤其是6月典型降水过程同化后均方根误差和平均相对误差较同化前分别减小了102.6 W m^(-2)和355.9%,最大相对误差减小更显著;同化后总辐射模拟误差小于同化前的比例高达75%,即大部分时刻同化后模拟误差小于同化前。多云和有降水天气过程总辐射模拟效果的显著改进与总云量的改进密切相关,即同化后总云量模拟值增加,云的反射和散射作用增强,导致模拟总辐射减小,即更接近于实测总辐射值。研究结果对于多云和降水天气条件下太阳辐射的模拟效果改进、太阳能资源客观评估以及光伏电站的发电量预测具有一定的科学和实际应用价值。

LAPS分析场资料在暴雨中尺度分析中的应用

利用常规地面探测、高密度自动雨量站、高空探测资料,并且融合多普勒雷达拼图产品,LAPS可输出比较精细的分析场。针对2008年6月21～22日一次暴雨天气过程,基于LAPS不同时空分辨率的中尺度分析场,分析了雷达回波、风场、高度场以及物理量场,比较不同时空分辨率LAPS分析场之间的差异。结果表明:(1)此次强降水过程可划分为2个阶段。第一阶段雨量集中在沿淮地区,呈纬向带状分布;第二阶段集中在大别山地区,其雨强更大,是中尺度局地性降水。(2)大别山区的地形抬升对低涡增强或减弱的演变具有重要影响,是低涡增强、发展的触发机制。当低涡接近大别山区时,低涡明显加强;当低涡逐渐远离大别山区时,低涡则减弱。(3)第一阶段有风的切变线,第二阶段有风的辐合,说明风场的辐合和切变促进云和降水的发生、发展,因此它们是产生暴雨的触发条件。(4)高分辨率的LAPS结果对于风场和云的变化刻画地更为细致。雷达回波发生在风的切变线处,或者风场辐合处;大别山区暴雨过程中,在其西侧有闭合性的涡旋,低涡缓慢东移,回波位于涡旋东侧,强降水发生在低涡东侧。(5)K指数、沙氏指数、整层可降水量与这次大别山地区暴雨过程具有较好的对应关系,与暴雨落区基本相同。这些指数在暴雨落区预报与应用方面具有一定参考价值。

基于LAPS分析的WRF模式逐时气温精细化预报释用

为了满足湖北电力和华中电力系统对逐时气温预报的需求,开展气温精细化预报服务,基于局地分析预报系统(LAPS)分析融合的WRF模式精细化数值预报产品,对2011年4月1日至7月20日湖北省内及周边区域站点的逐时气温进行精细化预报释用。比较几种模式释用方案,结果表明:WRF模式预报趋势较好,预报准确率评分50%左右,日间08-20时预报误差小于夜间,最高气温(T_(max))评分54%,最低气温(T_(mm))评分为44%。通过模式释用,提高了预报准确率,可使预报评分提高到60%～70%,对T_(max)评分达到57%,对T_(mm)评分最高达到74%。分时刻建立MOS方程能够有效降低夜间20-07时的预报误差。将实况最高气温引入Kalman滤波方程能进一步提高预报准确率。

多源观测数据在LAPS三维云量场分析中的应用

该文将我国FY-2C气象卫星通道数据、地面观测数据、雷达数据融合进入LAPS(Local Analysis PredictionSystem)三维数据分析系统中,获得了三维云量场分布,并采用北京地区2009年11月9日08:00(北京时,下同)和华南地区2008年6月12日14:00个例,设计了5种试验对LAPS融合的云量场进行分析。结果表明:LAPS云分析中,地面观测对云底结构起主要订正作用,雷达观测对云中、低部信息起主要订正作用,而卫星云图数据对云顶分布订正效果显著,卫星资料是获得客观三维云量场不可或缺的数据。

LAPS同化GPS/PWV资料在暴雨预报中的应用研究

利用LAPS(Local Analysis and Prediction System)系统同化GPS(Global Positioning System)/PWV(Precipitable Water Vapor)资料,分析GPS/PWV资料对LAPS输出场的影响,并结合WRF模式,将LAPS输出场作为其初始场进行降水预报,进一步考察GPS/PWV资料对降水预报的作用。选取2009年6月28日湖北地区的一次强降水过程,设计三种方案进行试验。结果表明:同化GPS/PWV资料后对LAPS湿度场有显著的改善,而对高度场及风场的作用则不明显;GPS/PWV资料对区域平均可降水量的影响比雷达资料大一个量级;与此同时,利用多种评分方法对6 h累计降水做了检验,分析结果表明同化GPS/PWV资料能够有效地改进WRF模式的初始场,增加丰富的中小尺度信息,并对随后的确定性预报产生正影响。

LAPS与STMAS地面气温融合效果对比试验

利用局地分析和预报系统LAPS(Local Analysis and Prediction System)和多时空尺度分析系统STMAS(Space Time Multiscale Analysis System)对北京、华北和中国3个不同区域的区域自动站观测资料和全球预报系统GFS(Global Forecast System)背景场资料,在1,5,10和20 km等4种分辨率的网格上进行融合试验,从算法的角度对比分析LAPS和STMAS在融合效果上的差异,并利用国家级自动站数据对LAPS和STMAS一年内逐时融合结果进行独立性检验。结果表明,在东部观测密集区,LAPS和STMAS都有不错的表现,STMAS能够解析出观测中细小的特征,融合结果更接近实际观测,相对而言LAPS则平滑作用明显,容易损失观测信息;在资料稀疏地区,STMAS的优势更为明显,由粗网格到细网格逐层分尺度进行分析,使粗网格尺度的误差得到快速修正,避免不同尺度观测信息的混淆,青藏高原等地区的融合结果得到有效改善。此外,地形高度调整的不合理性对LAPS、STMAS在山区的融合效果有所影响。

LAPS资料在一次鄂东初夏暴雨分析中的应用

利用常规气象资料和武汉暴雨研究所实时业务运行的LAPS资料,从环流背景、影响天气系统、物理量场、干侵入等方面,对2008年初夏发生在湖北东部的一次暴雨天气过程进行了诊断分析。结果表明:这次强降雨是受西风槽与西南涡东移、地面冷锋南下的影响而发生的;暴雨初期鄂东中高层出现水汽辐合,相应地中高层相对湿度与比湿增加;低层首先出现空气质量辐合,随后高层出现空气质量辐散,低层辐合与高层辐散都比强降水发生要早;鄂东暴雨期间低层维持大量云系活动。暴雨期间有随着高度增加而向东倾斜的干侵入前沿活动,这加强了当地上空中、低层对流不稳定层结,并为强降雨发生蓄积了能量;后期由于动力性条件触发,层结转化为中性,对流发展、能量释放而产生强降雨。通过暴雨个例分析发现,LAPS资料能够比较深刻地揭示出该次强降雨发生、发展的机理。

LAPS云分析中卫星资料的应用及对GRAPES模式短时预报的影响

通过2013年5月16日广东暴雨个例,利用LAPS分析系统在GRAPES背景场的基础上融合了地面、探空、雷达和卫星资料,比较了LAPS分析系统是否融合卫星资料的云微物理变量(云水、雨水、云冰、云雪)差异;进一步对比讨论了模式提前6 h滚动预报与LAPS反演的云微物理变量的异同,在此基础上探讨了两者对模式降水预报的影响。结果发现,LAPS分析系统融合了卫星资料后,能较好地再现中尺度云团的形态和强度,且能减少一些云微物理变量(云水、云冰、云雪)的虚假中心,大值中心与强降水中心吻合较好;模式滚动预报与LAPS反演的云微物理变量水平和垂直分布差异较大,后者的分布形态基本与观测降水、雷达回波相似,大值中心与强降水中心吻合较好;从两者对模式降水预报的效果来看,LAPS分析的云微物理变量作为模式初始场中的云参数,能改善模式1 h的降水预报,而模式滚动预报的云微物理变量对模式降水预报基本没改善。

LAPS在冰雹云模拟中的应用

LAPS是中国气象局武汉暴雨研究所引进的中尺度分析系统,能融合区域内多种非常规观测资料,提供高分辨率中尺度分析场。该文对探空资料和LAPS分析场两种初始场的大气层结和环境风场信息进行了比较,并应用探空资料和不同时次的降雹点的LAPS分析场作为三维对流云模式的初始场对2008年7月27日、28日湖北西部山区冰雹天气过程进行数值模拟,并将模拟结果与观测实况进行了对比分析,最后对27日降雹过程应用临近降雹时次的LAPS分析场作为云模式初始场模拟的回波、风场和垂直速度等特征进行了分析,以探讨LAPS用于云数值模式的适用性、优越性以及冰雹云发生发展特点。结果表明:LAPS输出场用于云模式初始场进行冰雹云数值模拟具有时空上的优势,能更好地模拟出午后局地降雹,可以弥补探空资料作为云模式初始场的不足,应用临近时次的LAPS分析场作为云模式初始场的数值模拟能体现出冰雹云发展过程中多次增强等细节,有利于人工防雹作业预警和催化方案的确定。

利用LAPS系统同化地基GPS水汽资料的应用研究

介绍了武汉暴雨研究所引进的LAPS系统(Local Analysis and Prediction System)在水汽分析中应用GPS水汽资料的方法。设计三种试验方案与实况进行对比分析,并结合WRF模式模拟,研究GPS水汽资料在LAPS系统中的作用以及对预报的影响。结果表明,LAPS同化GPS水汽资料后,对湿度场产生较大调整;对比各方案LAPS输出的可降水量后发现,GPS水汽资料的作用比雷达资料大一个量级;从模式模拟试验结果比较看出,LAPS对GPS水汽的同化能改善GPS测站分布区域降水预报,并对下游暴雨的预报也有正效果,能提高暴雨量级的Ts降水评分。

LAPS的设计原理、模块功能与产品应用

我国中尺度气象观测网数据日益丰富,如何对这些数据进行分析应用以更好地为天气预报服务,是一个亟待解决的问题。局地分析预报系统(LAPS)较好地解决了这一难题,其算法透明,计算速度快,分析场接近实况,满足业务需求,便于预报员直接应用。为了帮助相关气象业务岗位上技术人员了解并较好地应用LAPS(http://www.whihr.com.cn/laps/main.aspx),本文详细介绍了LAPS的各模块功能及设计原理,并对武汉暴雨所应用LAPS的有关情况进行了简要说明。

局地分析和预报系统(LAPS)及其应用

随着探测手段的发展,越来越多的探测资料可以提供给数值天气预报。为了更有效地将这些不同格式的探测资料融合同化为常规物理量,为预报员提供更加直观的中尺度分析场以及为数值模式提供包含丰富中尺度信息的初始场,引进美国的局地分析预报系统LAPS(Local Analysis and Prediction System)。介绍了该系统处理资料的原理、方法。初步试验结果表明,对LAPS系统的局地化比较成功,可以融合T213或NCEP、多普勒雷达、云导风、探空及自动站等多种资料,为预报员提供更好的预报依据。

LAPS资料在人工影响天气中的应用初探

通过对LAPS资料应用于人工影响天气的作业天气预测、作业条件判别、作业技术参数确定、效果评估以及云降水数值模拟研究的可行性分析,初步探讨了其应用方法;以个例分析了LAPS的温度场、高度场资料、水汽、云宏/微观产品以及衍生的对流有效位能、抬升指数、对流抑制能量等物理量资料对防雹作业天气过程的预测潜力及其在人工增雨作业服务中的应用效果。结果表明:LAPS资料提供的物理量产品可为人工影响天气作业指挥提供高时空分辨率的数据信息,在防雹作业天气预测上具有一定优势,并可方便准确地确定增雨作业区域、催化部位和催化剂量,从而增强作业方案设计的科学性和可操作性。

一次暴雨过程的LAPS分析场与多源观测对比分析

结合2014年7月初长江流域梅雨期暴雨过程,将融合多普勒雷达基数据、探空和地面观测资料的LAPS分析场,与长江中游暴雨监测外场试验观测基地的多源探测资料进行对比,并对鄂东南暴雨进行初步诊断分析和数值模拟。结果表明,LAPS可降水量、液态水含量和云底高度随时间演变趋势与咸宁微波辐射计观测基本一致。与GFS背景场相比,LAPS风分析更接近风廓线雷达观测;与边界层风廓线雷达观测相比,LAPS分析的风垂直分布高度更接近对流层风廓线雷达观测。LAPS云体高度与云雷达观测相当,可降水量的水平分布及强度均接近GPS/MET反演的整层水汽;降水发展过程中强弱回波分布与SWAN实况分析一致,可刻画出与风云卫星红外云图接近的云区结构。与GFS背景场相比,暴雨中心单站地面各要素随时间分布形势和强度均接近实况观测,可作为地面分析的依据。暴雨区域三维高空形势场与常规探空实况相当,单站基本要素随高度分布较GFS背景场更接近GPS下投式探空观测。对此次鄂东南暴雨初步诊断表明,LAPS可分析暴雨系统的发展演变以及暴雨中心区域有利的中尺度动力配置结构和水汽条件,揭示降水云的发展过程;数值对比试验表明,融合雷达等观测资料后的LAPS系统可为模式提供更优初值,改进暴雨区域降水模拟。

LAPS分析场在一次强对流天气过程尺度分析中的应用

利用LAPS(local analysis and prediction system)同化系统融合多种观测资料,对2010年8月25日发生在上海的一次强对流天气过程进行中尺度分析。结果表明,这次强对流天气主要是由中、低空中尺度辐合系统直接触发形成的。强对流形成阶段,地面有分散辐合形成并逐渐加强,成为触发中尺度垂直环流的主要机制,垂直结构上出现低层辐合高层辐散的有利配置,风暴中心附近出现明显的上升气流区,中高层相对湿度显著增加。成熟阶段,强对流云体中心附近的对流层底层开始出现下沉气流,上升气流在其拖曳作用下明显倾斜。衰减阶段,下沉气流加强使中尺度环流动力结构和水汽供应受到破坏,垂直结构上转为底层辐散高层辐合。因此,与天气尺度分析相比,基于LAPS的中尺度分析能更深刻地揭示中小尺度系统的三维结构和时空演变特征。

基于数字锁相技术的LAPS光电流信号提取

基于LAPS(光寻址电位传感器)技术的生化传感器中的光生电流是一种微弱的非平稳信号,信噪比低,提取清晰的光电流信号对于LAPS传感器的研制有着重要的意义。针对光电流信号中存在的漏电流等干扰噪声,研制一套基于LabVIEW技术的LAPS信号测量系统。该系统将敏感单元输出的光电流信号通过数据采集卡传送到PC机,采用数字锁相技术,提取了较好的光电流信号。通过信噪比分析表明:采用基于LabVIEW技术构建LAPS信号测量系统是可行的。