基于Spark技术的气象数据分析

近些年来,气象数据规模及复杂性大大增加,这对气象数据的存储、利用及加工分析提出了更高的要求。需采用适当的技术及策略,更好地利用分析气象数据,为天气预报、气候研究及社会公共服务提供更大的价值。通过网络爬虫爬取实时天气数据,发送实时数据到Kafka消息系统中,利用Spark技术从消息队列中获取实时数据并进行数据清洗、转换、归一化、聚合、汇总、分组等操作,实现气象数据的多维度分析,利用Spark计算结果将处理后的数据进行可视化,以图表、图形等形式进行展示。

临潼国家气象观测站夜间异常升温气象要素特征分析

利用2019—2020年临潼国家气象观测站观测资料,对该站3次异常升温过程前后的天气形势及相关气象要素特征进行分析。结果表明:500 hPa受脊前西北气流控制,700 hPa及850 hPa配合温度脊,有明显的暖区,地面受暖高压外围东侧偏北气流影响,高低空稳定环流配置,为升温提供有利的背景场;925 hPa附近存在明显的逆温层结,在大气层结稳定的情况下,下沉运动引起增温效应,当风向转为西南,风速增大2~5 m/s时,升温最明显;升温过程持续时间短,影响范围小。

临潼石榴花期连阴雨灾害等级指标研究

利用1991—2020年临潼石榴花期逐日气象观测数据及1996—2020年临潼石榴产量数据,采用主成分分析和K-means聚类分析方法,研究临潼石榴花期连阴雨灾害等级指标。结果显示:轻、中、重、严重4个灾害等级对应的连阴雨灾害综合指数(Z)的分级阈值分别为:Z≤0.32,0.32<Z≤0.34,0.34<Z≤0.39,Z>0.39。通过对比验证,建立的临潼石榴连阴雨灾害等级指标对连阴雨灾害具有较高识别能力,可为临潼石榴花期连阴雨灾害等级预报提供指导。

潼关气象站周边环境变化对气象要素影响的事实分析

根据潼关县气象站周边环境在1993年发生严重变化的事实,将1981—2010年分为前后两段,对气温、地温、降水、风速等主要气象观测资料对比分析,并与气象要素相关性明显且观测环境变化不大的邻站——华阴气象站的资料对比分析,结果表明:潼关县气象站周边环境变化对气象要素影响最大的是风、气温和地温,其次是蒸发;对降水、水汽压影响不大。

石榴晚霜冻综合气候指标及等级划分

陕西省西安市临潼区现有石榴种植面积8万余亩,果农年均收入万元左右,占当地果农年收入的约80%。因全球气候变暖,近年来,春季低温对石榴生长产生较大影响。曾有研究分析了石榴冻害发生的气象条件,并提出相应的预防措施~([1-8]),但随着精细化气象服务的提出,单一的温度已不能满足当前精细化服务需求,因此,本文在前人研究成果的基础上,结合实地走访、查阅气象资料,确定临潼区石榴晚霜冻临界气温,通过分析晚霜冻实例的致灾因子,构建临潼石榴晚霜冻综合气候指标,为石榴晚霜冻精细化气象服务提供模式支撑。

西安地区玉米主要病虫害的气象预测

根据西安地区2002～2011年玉米主要病虫害总发生面积及相应气象资料，采用相关系数法、逐步回归分析方法，筛选出相关显著的气象因子，建立西安地区玉米各主要病虫害发生程度的预测模型。检验结果表明：各模型预测面积历史回代误差为0.00～0.84万 hm^2，等级历史拟合率达95％，2012年和2013年的预测面积误差为0.16万～0.82万 hm2，等级准确率达100％，预测效果较好。

石榴生长主要物候期气象服务指标分析

对西安市临潼区石榴生长物候期气象因素进行分析,利用统计学方法对石榴生态监测资料、临潼本站气象监测资料、石榴生长发育期调查资料进行统计分析,筛选出影响临潼区石榴生长发育的主要气象因子和这些因子的适宜性、致灾性等气象指标,达到提前预防、降低气象灾害损失的目的。

2011年春季气候对临潼地区石榴生长的影响

2011年石榴坐果后，幼果的萼筒处出现了一种病害，情况较为严重，约占总果量的10％左右，其中：头茬果的感病率在5％～20％。经过调查分析，我们认为主要是2011年春季气温反常所致。

石榴果实膨大与气象条件分析

根据正常年份和受灾年份石榴果实膨大期气象资料对比分析,找出影响石榴果实膨大生长的气象要素,以合理安排生产。

临潼疗养地气候疗养因子变化的调查研究

目的对临潼疗养地1974～2008年气候变化及特点进行调查研究,为进一步保护和开发利用气候疗养因子、开展气候疗法提供理论依据。方法建立疗养院微小气象站,进行气象观测。收集近35年临潼疗养地气候变化资料,进行分析研究。结果临潼气候属暖温带大陆性季风气候,四季冷暖干湿分明;2004～2008年气候有明显变化,气温升高明显,年平均气温14.4℃,较以往升高0.9℃;降水明显减少;大气压变化不明显;风速有所减小;扬尘天气减少;不良气候发生有增多的趋势。结论临潼气候四季分明,变化规律稳定。但近年来气温升高明显,降水减少,不良气候发生有增多的趋势,故应加强环境保护,抑制温室效应,种草种树,改善气候条件。

低温雨雪冰冻灾害对我省石榴影响分析

根据对我省临潼地区2008年1月份出现的历史罕见低温雨雪冰冻天气过程分析,研究了该区低温冻害的特点:降温快、低温持续时间长、降水显著偏多、积雪持续时间长等,提出了该区石榴冻害发生的特点和分布,针对冻害对该区主产石榴的危害和影响,提出了几点防灾减灾建议。

基于遗传算法的暴雨强度公式参数计算

暴雨强度公式是城市排水防洪设计和规划的基础,收集陕西某县1961—2017年分钟降水资料,质量控制后按照年最大值法取样,对比分析不同分布曲线模拟误差,选择耿贝尔分布拟合实测资料,采用遗传算法求得暴雨强度公式,计算得到的公式精度满足国标要求。

地闪过程与降水量及雷达回波相关性特征分析

针对2006年7月31日发生于陕西省的强雷暴灾害性天气过程,对闪电定位监测资料、多普勒雷达资料以及自动站降水资料之间的相关特征进行了分析。研究表明:局地性短时暴雨天气发生前,地闪频数有一个"跃增";短时暴雨发生时,地闪频数较高,正闪与负闪的比例较低,各区最大正负闪比例仅6.7%,强度较大的地闪多分布于地闪密集区。空间上,地闪密度大值区与短时暴雨中心落区基本一致;时间上,地闪最大频率出现比短时强降水的发生提前30 min以上,说明地闪最大频率的出现对强降水发生有指示意义。通过地闪与不同仰角多普勒雷达基本反射率回波的叠加分析,发现1.5°仰角上二者具有很好的对应关系,地闪演变对30 dBz以上雷达回波的强度和移动演变有引导作用。

西安地区小麦病虫害发生程度预测研究

根据2001～ 2011年西安地区小麦主要病虫害总发生面积,选取对应年有关气象资料,利用相关统计分析方法,确定关键气象因子,采用模糊数学原理对西安地区小麦病虫害发生程度进行分析预测,建立了简单易行,适于基层推广使用的模糊数学预测模型.结果表明,该模型预测效果较好,且历史拟合率极高,具有较强的实用价值.

西安市秋雨气候特征及预测

利用1961—2014年西安市7个区县地面气象观测站8月21日—10月31日的逐日降水量和国家气候中心提供的74项环流特征量资料,采用线性倾向估计、滑动t检验、Mann-Kendal、Morlet小波及相关分析方法,分析了西安秋雨的变化趋势、变化周期、气候突变和气候响应,研究了西安秋雨与前期环流特征量间的相关关系,并建立了秋雨预测模型.结果表明,1961—2014年西安秋雨呈线性减少趋势,其中1961—1985年为偏多时段,1986—1999年为偏少时段,2000年以来又趋向偏多.秋雨存在显著的2年、4~8年的变化周期以及24年的长周期震荡,在20世纪80年代中期和60年代、90年代末期发生了突变.秋雨强度指数与厄尔尼诺/拉尼娜气候事件年有很好的对应关系,厄尔尼诺事件对应的是秋雨偏弱,拉尼娜事件对应的是秋雨偏强.秋雨量偏少/多的气候背景下发生厄尔尼诺/拉尼娜气候事件,其秋雨强度指数偏弱的可能性极大/较小.

夜间云观测辅助方法

在夜间灯光很弱或者没有灯光、星光、月光的情况下,云的目测是比较困难的。常规夜间观测云的方法是,根据视觉,结合星光疏密、空气清晰程度、云体的颜色、移动速度以及伴见的天气现象和实测云高,参照傍晚时云的状况来判别云状。为了能够在夜间快速准确地识别所在测站云状,以现代化探测设备为手段,对夜间云的观测方法进行了总结,介绍了用大气辐射、大气电场、气象卫星云图、多普勒天气雷达回波资料来辅助观云,可较好地弥补夜间目测云的不足。

安塞山地苹果初花期预报研究

安塞山地苹果初花期霜冻灾害多发,开展苹果初花期预测,以期为农业生产提供指导,减少灾害损失。采用直线回归方程求导法,对安塞山地苹果的生物学零度、花期活动积温、花期有效积温进行分析,对初花前50天各旬气温积算值与初花期的相关性进行分析。用相关显著的气温积算值回归方程式,对初花日进行检验和预测。结果表明:苹果初花期前4旬旬平均气温积算值和旬最高气温积算值与初花日相关显著,旬平均气温生物学零度值为2.9℃。通过检验,2006—2015年苹果初花日的预报准确率较高。通过预报,2018年苹果初花日预报值与实际观测值吻合。初花期前4旬旬平均气温和旬最高气温积算值回归方程式可应用到后期苹果初花期预报中,为苹果花期防御气象灾害和科学管理提供依据。

“7·28”渭河区域性大暴雨天气过程分析

应用常规气象观测资料、FY-2D气象卫星资料、雷达资料,对2011年7月28—29日发生在陕西渭河流域的强降水天气进行分析,结果表明:副热带高压加强北抬,高原低槽东移,副热带高压外围暖湿气流与高原槽前西南气流合并,为暴雨形成提供了有利的条件;低层切变线、低涡、低空急流是暴雨产生的主要影响系统;卫星云图上在低槽云系中有暴雨云团特征;雷达反射率因子强回波与液态含水量大值区总是与大降水对应。