气象自动站雷电防护技术探析——以乌鲁木齐机场自动气象站为例

气象自动站是空管气象行业在气象观测中最为重要的探测手段之一。由于安装位置位于四周无建筑的空旷地带,在气象自动站的使用过程中雷电防护是保障气象自动站正常使用的重中之重。本文依靠相关技术规范以及乌鲁木齐机场自动气象站实际,以乌鲁木齐地窝堡机场自动气象站为例,提出了一种经济可行的雷电防护设计方案,以求做到对自动气象站防雷设计技术的探析。

乌鲁木齐机场风切变特征分析及对新跑道建成后风切变告警系统的思考

本文利用机场AWOS资料、激光测风雷达资料及新疆区域航空器空中报告对2020~2023年新疆空域内航路危险天气事件进行统计,并对风切变进行着重分析,结果表明:1) 风切变是对航路影响最大的危险天气。2) 机场东南大风时风切变强度较强,持续时间长,出现风切变的频数较大。跑道两端风速差越大,风向差越大,水平风切变越强。3) 可利用三条跑道AWOS可实现对机场平面的风切变进行监测和告警,结合激光测风雷达产品,构建时间连续性强、时空分辨率高的机场低空三维风切变监视模型,提供有效的风切变告警产品,对保障机场低空飞行安全来说是有价值的。

乌鲁木齐机场2021年6月11日雷雨大风天气特征分析

本文利用机场自动气象观测系统观测资料、乌鲁木齐机场航空器空中报告及ERA5再分析资料对2021年6月11日的雷雨大风天气进行诊断分析,了解雷雨大风天气形势特征及此类天气条件下风切变的变化特点及其对飞行的影响,以期提高此类对此类天气的预报预警能力。结果表明:(1) 此次雷雨大风天气为区域性强对流天气。500 hPa高空槽槽底不断分裂小股冷空气影响新疆地区,区域雷雨天气提供有利触发机制;700 hpa西南气流输送暖湿气流进入北疆区域,提供热力和水汽条件;850 hpa北疆沿天山一带受西北风带控制,明显的风向风速辐合配合天山北坡地形的强迫抬升作用,造成强上升运动,提供了动力条件。前期北疆大部区域地面气温高,冷空气东移造成冷暖空气交汇,造成此次强对流天气。(2) 雷雨天气初期冷空气进入本场,跑道两端风速骤增,风向变化大时易产生跑道两端水平风切变超标准,虽然风切变超标情况持续时间较短,但仍会造成航空器起降过程中难以保持飞行姿态,严重影响航空器飞行安全。(3) 跑道两端风速差及风向差较小时,不易产生风切变超标;跑道两端风速差大于6 m/s时,无论风向差值大小,均可能出现风切变超标。跑道两端风向差在30˚~90˚之间时,风速差异对风切变的影响权重逐步增大;两端风向差大于90˚时,不论风速差大小,均有可能出现风切变超标情况。

乌鲁木齐机场2021年7月30~31日降水天气过程特征分析

利用ERA5再分析资料、乌鲁木齐机场微波辐射计资料、机场报文分析2021年7月30日~31日乌鲁木齐机场降雨天气形势。结果表明:1) 此次降水天气受乌拉尔山大槽东移南下影响产生,槽后北风带强,持续有冷空气补充;槽前西南气流强盛,为降水提供充足的水汽;高空槽移动速度缓慢,为新疆地区带来了较长时间的持续降雨。2) 低层辐合上升、中层辐散下沉的配置为降水提供了动力条件;相对湿度大值区持续时间长,为机场持续性降水提供了良好的水汽条件。3) 微波辐射计可以较好的展现机场上空垂直方向上水汽的时间变化特征。The rain weather situation of Urumqi Airport from July 30 to 31, 2021 was analyzed by using ERA5 reanalysis data, microwave radiometer data of Urumqi Airport and airport messages. The results show that: 1) the precipitation was influenced by the eastward and southward movement of the Great Ural Trough, and the north wind belt behind the trough was strong and cold air continued to supplement. The southwest airflow in front of the trough is strong, which provides sufficient water vapor for precipitation. The trough moved slowly, bringing a long period of continuous rainfall to Xinjiang. 2) The configuration of convergence rising in low layer and divergence sinking in middle layer provided dynamic conditions for precipitation. The relative humidity high value area lasts for a long time, which provides good water vapor conditions for the continuous precipitation at the airport. 3) The microwave radiometer can better display the temporal variation characteristics of water vapor in the vertical direction over the airport.

基于多源数据的乌鲁木齐机场高影响降雪天气分析

利用风云四号A星TBB资料、AWOS系统降水资料、微波辐射计资料及多普勒天气雷达资料对2023年1月11日~13日乌鲁木齐机场一次高影响降雪天气进行研究。结果表明:1) TBB值的变化对降雪天气的短时临近预报有较好的指示意义,降雪前TBB值骤降预示着降雪的开始,在降雪过程中,TBB值减小对应降雪强度加强,二TBB值骤增则预示着降雪将结束。2) 雷达回波整体连续,中心范围增大,强度增强时,降水明显上升,并稳定维持;回波减弱消散时,对应降水减弱并结束。3) 微波辐射计可以展现降水过程中垂直方向连续的水汽动态变化,对降水天气的临近预报有较好的辅助参考作用。Using TBB data from Fengyun-4A satellite, precipitation data from AWOS system, microwave radiometer data, and Doppler weather radar data, this study investigates a snowfall event at Urumqi Airport from January 11~13, 2023. The results show that: 1) The change of TBB value has a good indicator significance for the short-time forecast of snowfall weather. The sudden drop of TBB value before snowfall indicates the beginning of snowfall, the decrease of TBB value during snowfall corresponds to the strengthening of snowfall intensity, and the sudden increase of TBB value indicates the end of snowfall. 2) When the radar echo is continuous as a whole, the center range is increased, and the intensity is increased, the precipitation rises obviously and remains stable;When the echo weakens and dissipates, the corresponding precipitation weakens and ends. 3) The microwave radiometer can show the continuous dynamic change of water vapor in the vertical direction during the precipitation process, which has a good auxiliary reference for the precipitation weather forecast.

青藏高原春季土壤湿度异常与我国夏季降水的联系

利用197-2014年GLDAS-CLM(Global Land Data Assimilation System-the Community Land Model)地表参量数据集、中国区域逐日观测资料格点化数据集(CN05.1)和ERA-nterim大气环流再分析数据,研究青藏高原5月(春季)土壤湿度的异常变化特征与6月高原地表热通量的相关关系以及土壤湿度异常与我国夏季(7月)降水的联系和可能机理。结果表明:(1)1979-2014年5月青藏高原0~10 cm区域平均土壤湿度异常偏高年有2000,2001,2004,2005,2006和2013年;异常偏低年有1994,1995,1996,1998和1999年。高原整体土壤湿度2000年前较2000年后干燥。从空间分布来看,藏北高原、三江源地区以及藏南谷地土壤湿度偏高年较偏低年有明显增加,且结果通过了90%的置信度检验。(2)高原5月土壤湿度的异常变化与中国夏季的降水分布存在明显的相关关系,当青藏高原土壤较为湿润(干燥)时,从高纬至低纬地区,相关区呈现"正负正负"("负正负正")带状分布特点。(3)5月高原土壤异常湿润时,6月高原东部感热通量和西部的潜热通量异常增加,其共同作用会加强其大气低层辐合环流和大气高层辐散环流,使整个东亚中高纬地区850 hPa以上受强反气旋环流控制;高原东北部500 hPa及以上为反气旋环流,南部和西部为气旋性环流,环流场配置会使南亚高压加强东移,加强西太平洋副热带高压。(4)7月西太平洋副热带高压北侧黄淮地区伴有垂直上升运动,暖湿气流与东北冷涡西侧南下的干冷气流汇合,高层辐散配合低层辐合有利于黄淮地区降水。西北东部和华北区域由反气旋性环流控制,伴有较强的下沉运动,空气干冷,无充足的水汽输送,不利降水产生。

深度学习在乌鲁木齐机场能见度预测中的应用

机场能见度是民航机场运行的重要天气指标,现有的业务主要通过经验预报、数值预报释用来预报机场能见度。本文尝试使用深度学习方法,利用2000年至2021年乌鲁木齐机场冬季的逐小时能见度观测资料,构建机场能见度的回归预测模型。通过不同的时长的因子训练可以看到,其中过去48 h能见度作为因子训练的模型,其主导能见度的平均绝对误差为322 m左右,逐小时预测结果能够较好地预测机场能见度的维持、变化过程,可以作为机场能见度预测的参考产品。

基于MATLAB的等射束高度图制作方法

等射束高度图直接反映天气雷达站四周地物对雷达探测能力的影响,因此对于天气雷达选址至关重要。根据规范要求在天气雷达建设前期需要向上级主管部门提交拟建站址的等射束高度图,为此本位利用MATLAB实现了等射束高度图的绘制工作,通过此方法可以准确、快速地完成等射束高度图的制作。