基于职业体验教育的青少年气象科普活动设计——以宝山区气象局职业体验式科普活动为例

在青少年气象科普教育活动中引入“职业体验”的概念,开展职业体验式科普活动。研发设立四个气象体验岗位,通过创设情境、课程学习、岗位任务执行、成果展示和经验交流环节,形成“沉浸式”体验流程,让学生自主探索、理解和发现科学知识,领略到知识的魅力,丰富学生的综合实践活动内容。同时,通过活动的开展形成“学科渗透、岗位体验、总结反思”三位一体的气象科普职业体验教育活动体系,提升青少年对气象科学知识的理解力和求知欲,进一步深化气象科普的内涵,也为学校持续开展职业体验教育奠定基础。

上海气象综合观测质量管理体系改进初探

上海市气象局综合观测业务质量管理体系于2018年9月正式通过认证,标志着上海气象观测业务已步入标准化、规范化管理通道。随着地面气象观测自动化改革的正式运行,本文在原有体系文件的基础上进行改进,编制了地面观测标准化作业指导书,使地面观测自动化业务流程得到优化,业务质量得到改善,对台站的业务起到了积极的指导作用。

上海吴淞口国际邮轮港气象服务分析

上海吴淞口国际邮轮港是亚太地区邮轮枢纽港,是上海国际航运中心建设的重要组成部分。宝山区气象局围绕吴淞口国际邮轮港建设和运营需求开展了邮轮气象服务工作,在此工作的基础上评估邮轮气象服务现状,分析邮轮气象需求,对进一步深入做好邮轮气象服务保障工作进行初步的探索。

面向业务应用的上海地区毫米波云雷达观测质量评估

基于宝山国家基本气象站部署的毫米波云雷达2019年的观测数据,辅以激光雨滴谱、微雨雷达、探空资料、风云四号卫星产品、地面雨量计等多元观测数据,从探测稳定性、探测能力、基数据和产品数据探测合理性等方面开展了毫米波云雷达观测质量评估。结果表明:毫米波云雷达在试验期间仅出现单次软件故障,且基数据全年获取率高于95%,探测稳定性较好;毫米波云雷达各高度最小可测回波强度位于-40~-20 dBZ,并随高度呈现出与理论相符的指数递减;9 km高度以下最小回波强度变化小于2 dB,最小回波探测能力稳定性较高,在降水率达到4~5 mm/h时,毫米波云雷达会出现强衰减导致的虚假晴空区。虽然多部毫米波云雷达的基数据存在差异,但与地面雨滴谱计算回波强度和微型雨雷达观测回波强度具有一致的垂直分布及时间演变特征。毫米波云雷达探测云顶云底高度与探空资料估算云顶云底高度、风云四号卫星反演云顶高度具有一定的一致性。拼接缝和距离旁瓣虚假回波是较为直观且能够对业务化应用产生直接影响的问题。

针对不同受众的气象科普讲解策略研究——以宝山气象科普教育基地为例

近年来,随着科学技术快速发展,公众对科普需求越来越多样化。面对不同的参观群体提供个性化服务,实施符合不同受众特点的讲解策略,是最大限度发挥科普馆科学普及和科学教育作用的必要手段。文章从受众需求分析、制订精细化讲解方案、创新讲解语言和形式等方面对如何实施气象科普讲解策略进行分析探讨,以期对基层气象科普工作者有所启发和帮助,从而更好地提升气象科普服务水平,深化气象在防灾减灾中的第一道防线作用。

上海组网边界层风廓线雷达与宝山二次雷达测风数据比较分析

文章利用上海边界层风廓线雷达网中3台分别布设在松江泖港和嘉定F1赛车场的TWP3型风廓线雷达以及嘉定外岗的LAP3000型风廓线雷达,在2010年初冬和2011年盛夏各一个月时段的连续原始测风数据,逐个与上海宝山GFE(L)-1型二次探空雷达在相同时段中的原始测风数据进行了对比分析研究。并且还将同布设在嘉定地区的两台不同型号的风廓线雷达进行了测风数据的互比分析。在基本稳定的天气条件下,嘉定F1赛车场、松江泖港以及嘉定外岗风廓线雷达各自与宝山GFE(L)-1型二次雷达探空测风数据进行对比分析的匹配样本数依次是6733、7350和7013对,其在盛夏时段对比统计的各层风速的平均标准差分别是3.34、3.37和4.03 m·s^(-1),在初冬时段则为3.22、3.22和3.42 m·s^(-1)。参与互比分析的F1赛车场TWP3型风廓线雷达和外岗LAP3000型风廓线雷达之间的匹配样本数是71981对,其在盛夏时段互比统计的风速平均标准差是3.63 m·s^(-1),在初冬时段为4.12 m·s^(-1)。有统计曲线表明,本研究中两台TWP3型风廓线雷达与宝山GFE(L)-1型二次雷达探空测风的误差均为2～4 m·s^(-1),其比对精度明显优于嘉定外岗的LAP3000型风廓线雷达。文章还提出了风廓线雷达的"有效探测高度"新概念。

基于L波段探空观测的FY-4A云顶温度产品评估及其在冬季降水相态判识中的应用

利用2019—2021年冬季上海宝山站L波段探空资料对FY-4A云顶温度(CTT)产品进行评估,分析发现,FY-4A的云顶温度产品能够较好地反映单层云的云顶温度,对双层云或多层云的云顶温度则普遍高估(平均高估幅度超过14℃);当探空观测到的云顶高度不超过6 km或云顶温度不低于-20℃时,FY-4A云顶温度产品误差较小,平均偏差约为3℃。根据2021—2022年冬季长三角地区地面站观测的降水现象统计云顶温度与降水相态的关系,并对典型个例进行分析,结果表明,云顶温度低是出现降雪的必要条件之一,绝大部分降雪出现在云顶温度低于-12℃的情况下。FY-4A的云顶温度产品时空分辨率高、精度尚可,可以辅助预报员判识雨雪落区,在雨雪转换过程的预报服务中有较大的应用潜力。

上海地区酸雨气候特征及成因分析

基于宝山及浦东两个气象站的酸雨历史观测资料,分析了上海地区酸雨长期变化的气候特征及其形成原因,并对比分析降水酸度的空间分布差异。宝山站降水总体上呈弱酸性,多年平均p H值为5.21,酸雨率为24%。降水p H值年际变化仅呈现微弱下降趋势,电导率K值呈明显地逐年上升变化,平均每年增加2.0μs·cm-1,而酸雨率波动较大,由2004年8%增至2009年48%。降水p H值在冷季较低,暖季较高,电导率K值正相反。浦东酸雨平均p H值4.38,低于宝山的5.08,酸雨率浦东79.5%,远高于宝山的33%。大气污染物SO2、NO2及PM10浓度与酸雨p H值呈负线性相关,而与电导率K值呈正相关。大气颗粒物含量、污染物化学组成、降水量、风向等对降水p H值及酸雨率变化具有重要的影响作用。

飞机气象探测资料(AMDAR)质量控制与质量分析

文章基于NCEP的AMDAR质控方法,建立了一套业务质量控制系统。选取2014年全球AMDAR资料对系统进行测试,系统运行稳定,并根据质控结果统计分析了AMDAR资料各质量类型演变及分布特征。主要结论如下:(1)2014年全年平均逐小时剔除率为5.79%,其中重复性报文占主要部分。(2)报文数量和报文质量均表现出明显的日变化特征,重复性报文在报文数量密集时剔除率增加,可疑数据和时空不一致性相反。(3)飞机报文质量在各个高度层表现出不同的特征,质量问题主要出现在近地面层、动力调整高度和飞行状态转换及巡航高度。(4)经纬度阈值变化对重复报文剔除结果影响敏感度最高,主要反映在中高层,高度阈值影响表现在中低层。(5)剔除疑误报文后计算的全球平均温度呈现明显正异常,风速负异常。

基于探空资料的上海台风季GIIRS/FY-4A卫星温度廓线反演精度研究

利用上海宝山站L波段探空资料,分析台风季无云、有云和全天空条件下不同质量控制以及台风登陆前后24 h内FY--4A干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)温度资料的反演精度。结果表明:(1)GIIRS温度反演产品在无云条件下反演精度最高,质量控制为0的数据均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)为1.74 K,表明该产品在对流层中上层具有一定可信度。(2)云层降低了GIIRS温度反演的精度,有云条件下质量控制为0的数据RMSE为3.57 K,超出了美国环境监测系统给出的标准误差范围。(3)有云天空条件下,当温度大于230 K时,GIIRS反演温度均低于探空数据。(4)台风“安比”、“云雀”登陆前24 h内,在500 hPa高度至近地面附近和对流层顶,GIIRS反演温度偏高;台风“云雀”登陆后24 h内,GIIRS在800 hPa高度至近地面附近反演温度偏低,并且反演会产生大量无效值。

2020年梅雨期上海一次强降水过程垂直结构的综合观测分析

基于微波辐射计、微雨雷达、风廓线雷达和毫米波云雷达获得的高时空分辨率多源新型遥感探测资料,对上海梅雨期一次强降水过程(2020年6月15日)的大气热力、动力、云雨等垂直结构特征进行了分析。主要结论如下:(1)降水发生前一日(6月14日)上午,强西南风为上海地区输送了大量水汽,对流层中低层水汽明显增多、气温偏高,大气不稳定性增加,K指数在降水前10多个小时逐渐增至35℃甚至更高;降水之后,对流层低层气温下降、水汽减少。(2)此次降水过程云层较深厚,主要降水时段云层厚度基本都维持在12 km以上,最厚可达14 km,融化层位于约4.7 km高度。(3)降水各阶段对应的云雨结构特征差异较大。降水前期,强回波垂直方向集中在3 km以下,且时间上间歇出现;降水中期,云体融化层连续且稳定,强回波区持续出现,且垂直方向扩展至4 km及以上,雨滴下降速度稳定维持在6 m·s^-1以上;降水后期,云顶高度下降至9 km及以下,降水回波减弱,弱降水特征明显。

陇南山区干旱气候特征及其对农业生产的影响与灾害风险区划

根据气象干旱等级标准(GB/T20481-2006),统计分析陇南市8县1区九个气象站1971—2010年年平均各类干旱频率得出:近40年陇南市平均出现干旱的年频率为60.3%,其中,春旱39.3%,夏初旱20.5%,伏旱38.5%,秋旱35.3%。利用各站经度、纬度、拔海高度与各站平均干旱年频率建立多元线性回归方程,计算陇南市各地平均干旱年频率,结合各地人口、GDP、耕地比等资料,利用ArcGIS软件,得到干旱灾害危险性图层,再同承灾体易损性评价、灾害的孕灾背景进行叠加、合并以及等级划分操作,最后得到干旱灾害的风险评估及其区划,结果表明:陇南市白龙江、白水江流域低海拔区干热河谷和徽成盆地及文县东南部干旱危险性等级最高,干旱年频率大于60.0%,由此向北向高干旱危险性等级递减,武都区的池坝乡、马营乡高海拔区和宕昌西北部及文县西北部高海拔区干旱危险性等级最低,干旱年频率小于50.0%。徽县、成县、两当中部及西和北部以及武都、文县境内的白龙江、白水江流域低海拔区为干旱高风险区;宕昌与武都池坝乡、马营乡高海拔区和文县西北部高海拔区为干旱低风险区。

陇南山区近40年农业冰雹灾害发生规律与风险区划研究

从青藏高原东侧边坡地带陇南山区1971—2010年冰雹资料入手,分析得出:陇南山区冰雹主要集中出现在5—8月,5月和8月为2个双峰期,降雹时段主要出现在14:00—20:00时,占86%,该时段造成的损失最为严重;降雹的空间分布是西北部多于东南部、山区多于川区,并由西北向东南呈递减趋势,这种分布和当地地貌地形特点也有着较好的对应关系。结合人口、GDP、耕地比等资料,利用ArcGIS软件,得到冰雹灾害危险性图层,再同承灾体易损性评价、灾害的孕灾背景进行叠加、合并以及等级划分操作,最后得到冰雹灾害的风险评估及其区划,结果表明:陇南市冰雹危险性等级由西北1 800 m以上高海拔区向东南及低海拔区递减,宕昌县、礼县西北部和武都区西北部、文县西北部高海拔区为冰雹高风险区,两当县、徽县、成县、康县、武都区、文县的东南部低海拔区为冰雹低风险区。

武都山区农业连阴雨灾害时空演变气候特征及风险区划

为了指导武都山区农民合理安排农业生产工作,提高应对连阴雨灾害能力,确保农业增产、农民增收之目的,从武都区1971—2010年连阴雨资料入手,分析得出:武都区连阴雨主要集中出现在5—10月。其中,5—7月夏收期和9—10月秋收期连阴雨危害最大,出现频率最高,造成的农业灾损最为严重。结合人口、GDP、耕地比等资料,利用ArcGIS软件,得到连阴雨灾害危险性图层,再与承灾体易损性评价、灾害的孕灾背景进行叠加、合并以及等级划分操作,最后得到连阴雨灾害的风险评估及其区划。结果表明:武都区连阴雨危险性等级由高到低、由东南到西北递减,海拔1600m以上高山区和东南部连阴雨危险性等级最高,为连阴雨高风险区,白龙江流域海拔1300m以下区域连阴雨危险性等级最低,为连阴雨低风险区。研究结果为指导武都山区巧用天时,科学规划、合理布局、周密安排夏收秋收农业生产工作,预防和减轻连阴雨灾害损失提供了科学依据。

陇南山区农业低温冻害气候特征及灾害风险区划

从陇南市1971—2010年低温冻害资料分析得出,陇南山区农业低温冻害主要集中在春季3—5月和秋季9—11月,一般春季低温冻害发生频率较秋季多,农业灾损严重。结合人口、GDP、耕地比等资料,利用ArcGIS软件,得到低温冻害灾害危险性图层,再与承灾体易损性评价及灾害的孕灾背景进行叠加、合并以及等级划分操作,最后得到低温冻害灾害的风险评估及其区划。结果表明,陇南市的低温冻害危险性等级由高到低,自北向南,自西向东递减,宕昌、武都及文县海拔1 800 m以上的高半山区低温冻害危险性等级较高,徽成盆地及武都、文县海拔1 200 m以下的浅山区低温冻害危险性等级较低。低温冻害风险由高到低、自北向南、自西向东递减,宕昌和礼县西北部、武都西北部、文县西南和西北部高海拔区为低温冻害高风险区;康县、两当、成县、徽县以及武都、文县海拔1 200 m以下区域为低温冻害低风险区。

上海移动式风廓线雷达的探测性能评估与分析

基于2018年7月-2019年6月上海宝山移动式风廓线雷达(mobile wind profiler radar,MWPR)资料,从获取率、水平风误差和上海6类典型天气条件下测风数据的可靠性三方面,对其探测性能进行了评估与分析。结果发现:(1)获取率受湍流强度影响最大,受大气温度、湿度影响次之。获取率具有较明显的日变化和季节变化特征,边界层内夏秋季获取率高于冬春季,且有午后获取率高、深夜和清晨低的特点;自由大气中冬春季获取率高于夏秋季。以获取率80%为其业务准入标准,边界层内MWPR的获取率达标。(2)相比L波段探空测风数据,MWPR整层的水平风速均偏小,低模态时有34.4%的数据位于偏小2.0~6.0 m·s^(-1)区间内;风向偏差超过±15°以上的水平风向数据占比为48.9%。(3)定性分析结果显示,MWPR探测到的垂直速度的指向性是合理的。雨强较大时,MWPR探测的垂直速度实际上是降水粒子的下降速度与大气湍流速度之和。MWPR的水平风数据在台风天、雪天等大气均一性强的时段内可靠性高。总体上,上海宝山MWPR的探测性能基本能满足日常监测服务之需,但其测风精度与业务准入标准相比尚有一定差距。

武都山区干旱气候特征与灾害风险区划

根据气象干旱等级标准（GB/T20481-2006）,统计分析陇南市8县1区9个气象站1971～2010年年平均各类干旱频率,并利用各站经度、纬度、海拔高度与各站年平均干旱频率建立多元线性回归方程,计算武都区各地年平均干旱频率,结合各地人口、GDP、耕地比等资料,利用AreGIS软件,得到干旱灾害危险性图层,再同承灾体易损性评价、灾害的孕灾背景进行叠加、合并以及等级划分操作,最后得到干旱灾害的风险评估及其区划.结果表明,近40年武都区有30年均有干旱出现,共出现各类干旱49次,其中,发生频率春旱40.0％、春末夏初旱20.0％、伏旱35.0％、秋旱27.5％,年际出现干旱的频率为75.0％.武都区白龙江流域半山河谷和东南部低海拔区干旱危险性等级最高,年际干旱频率＞62.3％,由此向北向高干旱危险性等级递减,干旱灾害风险由白龙江干热河谷向四周递减.

1971—2010年陇南山区高温天气时空分布特征及灾害风险区划

从1971—2010年陇南市高温天气日数资料入手,分析得出:陇南市山区每年都有高温天气出现,9个气象站平均每年合计出现70.4 d,其中,武都区平均每年出现约21 d,为全市出现高温日数最多的站,高温天气一般出现在5—9月,其峰值主要集中出现在6—8月,该时段高温天气灾损最为严重。目前,受全球气候变暖背景的影响,陇南市山区高温天气日数呈现出明显的增多趋势。因此,结合人口、GDP、耕地比等资料,利用ArcGIS软件,得到高温天气灾害危险性图层,结合承灾体易损性评价、灾害的孕灾背景得到高温天气灾害的风险评估及其区划。结果表明:陇南市高温天气灾害危险性等级白龙江、白水江流域海拔1 100 m以下浅山河谷区、文县东南部、成县中部和康县东南部最高,海拔1 800 m以上高山区高温热海危险性等级最低,大多数年份不会出现高温天气。高温天气灾害风险由高到低、由西北向东南递增,白龙江、白水江干热河谷及康县东南部、文县东南部和成县中部低海拔区为高温天气灾害高风险区;宕昌县西部、礼县西北部、武都区西北部、文县西北部和两当县南部高海拔区为高温天气灾害低风险区。

陇南山区近40年大风气候特征及其对农业生产的影响与灾害风险区划

从陇南市1971-2010年大风资料分析得出,陇南市大风一年四季均可出现,尤以4～8月出现频数最多,占总次数的80％,20世纪70-80年代为大风多发时期,进入90年代以后大风日数明显减少,结合人口、GDP、耕地比等资料,利用ArcGIS软件,得到大风灾害危险性图层,再与承灾体易损性评价、灾害的孕灾背景进行叠加、合并以及等级划分操作,最后得到大风灾害的风险评估及其区划,结果表明：白龙江流域、西汉水流域和白水江流域大风危险性等级最高,年平均大风日数大于6d;礼县西北部、两当县东北部和南部、文县南部和北部高海拔区大风危险性等级最低,年平均大风日数小于1d.武都区白龙江流域、西和县北部、成县东北部、徽县西部、文县中部部分乡镇为大风高风险区；康县、宕昌东部和西南部、礼县西部、两当东北和东南部为大风低风险区.