河北省太阳能资源开发利用现状及其气象服务分析

利用河北省142个气象台站的总云量、日照时数和太阳总辐射资料分析了河北太阳能资源分布情况,得出张家口、承德和保定的太阳能资源相对丰富,适宜开展光伏电站建设项目。从光伏发电装机容量、空间分布、结构变化详细分析了河北省太阳能资源开发利用情况。通过实地调研,结合我国太阳能资源开发利用气象服务进展,深入分析了河北光伏发电产业对气象服务的需求,提出开展太阳能新能源气象服务的针对性建议。

“23.7”河北罕见特大暴雨过程降水演变与中尺度特征分析

2023年7月29日至8月2日,受台风“杜苏芮”北上减弱低压影响,河北出现罕见特大暴雨天气过程(以下简称“23.7”暴雨过程),其中位于冀南的邢台市梁家庄自动站52 h累积降水量高达1003.4 mm。利用常规地面与探空资料以及区域自动站资料、雷达拼图与ERA5再分析资料等,对“23.7”暴雨过程的降水演变特征、环流形势与环境条件、中尺度特征进行了初步分析。结果表明:此次暴雨过程具有持续时间长、累计雨量大、覆盖范围广等特征;台风“杜苏芮”登陆北上后,受500 hPa华北北部“高压坝”阻挡而停滞,河北大部地区整层水汽总量达到其气候平均态的2倍以上,环境大气具有低的抬升凝结高度和自由对流高度及一定的对流不稳定能量,以及850 hPa倒槽切变线稳定少动提供的持久辐合抬升条件,使得降水回波长时间维持在河北西南部太行山前和河北中部。边界层东南风急流伴随台风倒槽向北发展,急流核风速在河北中部超过22 m·s^(-1),大暴雨过程中地形作用明显。边界层急流影响河北西南部期间,回波强度30~40 dBz、质心高度低于6 km的多个对流单体先后移过梁家庄站上空,造成梁家庄站累计出现24 h的短时强降水;边界层急流北移后,8 m·s^(-1)左右的偏东风使太行山前层积混合云降水回波继续长时间维持造成雨区重叠,是梁家庄站52 h累积降水量超过1000 mm的主要原因。

河北省灾害性天气预警信号传播质量浅析

基于对4家网站和10家手机客户端传播河北灾害性天气预警信号质量抽样调查,对2022年传播质量进行了评价和等级评定,并对评价结果进行分析讨论,总结了存在的问题及其成因,并提出了解决方案,确保公众能收到及时、准确的灾害性天气预警信号,争取更多响应时间,防患于未然。

气象观测设备雷电灾害防御关键技术的应用价值研究

随着科技的快速发展,在气象观测领域研发出了越来越多的设备,这些设备被应用于气象的观测、采集和处理等多个方面。由于气象观测设备多建得高高的,很容易在阴雨天引发雷电的打击,并且设备本身对雷电产生的电压、电流等承受能力较弱,容易因雷击事故而损毁,不仅造成了经济损失,也影响了气象观测的正常执行。为此,需要对气象观测设备做好雷电防御工作,采用有效的雷电灾害防御技术,让气象观测设备能够经受雷电的打击,顺利开展气象观测任务。

“23·7”河北太行山东麓罕见特大暴雨特征及成因

受台风杜苏芮北上减弱的低压影响,2023年7月29日至8月1日,京津冀地区遭受了历史罕见的特大暴雨,海河发生流域性特大洪水并造成人员伤亡和经济损失。利用高空观测、地面自动站、S波段多普勒天气雷达、风廓线雷达、ERA5再分析资料等,对此次天气过程进行了初步分析。结果表明:特大暴雨过程具有累计降水量大、持续时间长、地形作用明显等特征。台风杜苏芮、卡努提供了极为有利的水汽条件,华北北部形成的高压坝阻挡了台风环流北上,华北地区先后经历了阵性降水、台风倒槽降水和倒槽减弱阶段对流性降水三个阶段,降水落区的叠加效应是形成罕见特大暴雨的主要原因。台风倒槽阶段850 hPa切变线受太行山阻挡移动缓慢,降水持续时间长,初期大气处于近中性状态,雨强整体平稳,30日午后对流开始加强,河北中部降水区冷池出流的偏北风与偏东风形成地面辐合线,使得河北东南部高能区中触发的对流单体发展加强为MCS,移入保定后形成“列车效应”;太行山冷池出流的偏北风与地面东南风形成辐合线触发不稳定能量释放,是30日夜间河北西南部降水维持的原因。31日早晨超过20m·s^(-1)的东南风急流再次建立,造成北京南部超过110 mm·h^(-1)的强降水。

河北气象政务新媒体运营特点探析——以微博微信为例

文章以“河北天气”官方微博、微信为例,就2019年推送数量、时段、内容等进行介绍,分析其运营特点及经验。发现其在运营过程中,能够实时发布气象预警信息,但发布时段与公众阅读习惯不太契合仍需优化;语言风格亲切风趣、形式丰富新颖,但有效互动不够还需提高;有干货的科普资料受欢迎,但发布机制还需规范。

浅谈VR技术在防雷科普中的应用

基于防雷科普宣传的现状,为更好地提升防雷科普效果,探索虚拟现实技术(VR技术)的防雷科普领域的应用。分析VR技术在防雷科普中的应用优势,720°全景模式可以给用户沉浸式体验,交互性特征可以让用户参与其中,VR技术相对于传统科普宣传可提供更为真实、更加深入的感受。结合雷电防御相关特征,从雷电的破坏和防护两个方面给出了设计思路,雷电破坏主要由于雷电流高电压、大电流特征,通过真实感受雷击破坏案例了解雷电破坏过程,雷电防护主要引导体验者在雷电环境做出相应动作,得到是否有效保护的后果,让用户沉侵式体验雷电防护效果。最后,从科学内容科学性、用户体验个性化、用户操作简单化角度分析VR技术应用于防雷科普的难点,提出应用展望。

Excel开发工具在调查问卷中的应用研究

采用Excel办公软件及其内置的开发工具,实践得出一种调查问卷设计及答案自动汇总的方法,在不宜使用网络问卷工具的情况下,该方法可作为替代解决方案。

副热带高压控制下河北局地强降水触发与维持机制分析

2018年8月5日晚上,河北中部局地强降水引发山洪并造成2人死亡。利用常规观测资料、地面自动站资料、NCEP再分析资料、VDRAS资料、风云四号气象卫星和多普勒天气雷达资料等,分析了强降水发生的环流背景及触发与维持机制。结果表明:强降水发生在500 hPa偏强偏北的西太平洋副热带高压控制之下,受北上台风云雀影响,河北上空水汽含量异常充沛:地面露点温度高达28~29℃,大气可降水量偏离气候平均达4σ以上,同时对流有效位能CAPE很大,0~6 km深层垂直风切变很弱,环境条件有利于产生强降水。河北中部三处强降水形成的物理过程各不相同:保定东南部强降水的触发和增强系统为阵风锋,阵风锋向南、向东推进形成中尺度辐合中心,雷暴单体经过辐合中心合并增强、后向传播形成准静止雨带;保定西部强降水由边界层增强的偏东气流在太行山前迎风坡抬升触发,降水形成的冷池与偏东风对峙使回波在山前维持;保定东北部强降水经历了南北向对流云带和东西向对流云带两个阶段,是夜间最强降水阶段。6日01时保定东侧低空(距地1500 m)加强的东南气流与其西侧正南气流形成的南北向辐合线使得南北向回波发展,随着东南气流转为正南气流,其与北侧偏东气流形成的准东西向暖式切变线使得回波转为东西向,夜间增强的低空偏南气流主导了保定东北部强降水回波的加强和维持,是决定强降水落区的关键因子。

冷涡背景下河北雷暴大风环境条件与对流风暴演变个例分析

2017年7月9日河北中南部出现一次区域性雷暴大风天气过程,该过程属于典型的高空冷平流强迫型强对流天气,对流云团先后影响河北中南部的南(Ⅰ)、北(Ⅱ)两个区域。利用常规地面高空观测资料以及卫星云图、多普勒天气雷达、区域自动站与NCEP 1°×1°再分析资料,分析了此过程发生的环境条件以及对流风暴的演变特征。结果表明:(1)本次过程发生在蒙古冷涡天气背景下,冷涡后部冷空气与低层暖湿空气在河北南部形成“上干冷下暖湿”的不稳定层结以及较强垂直风切变,区域Ⅰ对流由地形抬升触发,并在高空西北气流作用下向东南方向移动,而区域Ⅱ对流由冷锋直接触发,在平流和传播的共同作用下向东偏北方向移动。(2)造成区域Ⅰ大风的对流系统有飑线、与中气旋伴随的超级单体,飑线成熟阶段后侧入流急流在1 km以下超过31 m·s^-1,地面大风出现在大风速核前沿、雷暴高压移向的前方和小时正变压中心附近;造成区域Ⅱ大风的对流系统有多种形态,如超级单体、块状回波和飑线,飑线大风出现在阵风锋后侧到小时正变压中心之间。飑线回波强度减弱后冷池密度流、动量下传和变压风共同作用仍可造成地面大风。(3)雷达低仰角径向速度图超过30m·s^-1的大风速核配合地面5 hPa以上的小时正变压,风廓线雷达5 km以下的7~10 m·s^-1下沉速度伴随1 km以下强的西北风,可作为地面8级以上雷暴大风0~2 h临近预警的参考指标。

2017年秋季河北一次飑线引发的雷暴大风过程分析

利用常规地面高空观测资料、地面自动站资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图、多普勒天气雷达资料等,对2017年秋季发生在河北省中部的一次由飑线引发的雷暴大风天气进行分析。结果表明:本次雷暴大风过程发生在高空冷涡底部,槽后冷空气与低层暖平流叠加配合地面冷锋的有利天气背景下,由飑线回波直接造成。环境条件中水汽和热力达到了中国华北地区产生强雷暴大风的平均值,大气温度直减率和垂直风切变比夏季更适宜,但能量不如夏季充足。飑线的强度、形态与夏季产生雷暴大风的雷达回波特征无异,但依据低层径向速度大值区预警秋季飑线大风需提高阈值。秋季飑线过程中地面同样伴随风场辐合、雷暴高压等中尺度系统,冷池密度流作用有利于地面大风产生。

天然气管道场站雷电防护技术研究

考虑天然气管道场站的复杂性、危险性,确定场站雷电防护装置检测的检测内容和检测流程,给出检测内容和检测流程确定的注意事项。

工业厂房雷电灾害风险评估技术要点

针对工业厂房功能明确、结构复杂、布局繁杂的特点,通过与普通建筑物的对比,分析了工业厂房雷电灾害风险评估的特征,并以某卷烟厂为例,分别从截收面积处理、风险区域划分、重点厂房风险处理等方面讨论了工业厂房雷电灾害风险评估的技术要点。

省级气象规划管理信息化系统设计思路探讨

围绕“发挥规划管理信息平台作用”,以河北为例,分析了省级气象规划管理信息化需求,探讨了气象规划管理信息化系统的建设思路。结合河北工作实际提出的规划文本管理、项目流程管理、成果管理、档案管理、规划评估管理、系统管理等六大系统功能以及规划材料库、项目信息库、专家信息库、成果信息库等四个系统信息库,虽有地域局限,但系统总体建设思路仍有普遍参考意义。

基于改进层次分析法的雷电防护能力模糊综合评价

为科学评价雷电防护措施的防护能力,分析国内外多种评价方法的优劣,结合雷电防护措施的特点提出基于改进层次分析法的模糊综合评价。依据雷电防护相关技术标准和规范,综合考虑雷电环境、承载体特征、自然因素的影响,建立雷电防护能力评价指标体系。利用改进层次分析法计算各级指标的权重,采用模糊综合评价法确定雷电防护能力评价等级。运用此方法对采取多种雷电防护措施的油气集输站进行雷电防护能力评价,评价等级与实际情况和有关文献案例相符,表明该方法适用于雷电防护能力的评价。

我国雷电相关标准和标准体系现状及发展建议

雷电及其防御技术内容涉及设计、安装、检测、检验、雷电监测、预警和产品等内容,行业涉及电力、电信、铁路、气象、建筑和计算机网络等各方面,雷电相关标准体系复杂但不够完善。该文对我国雷电相关国家标准、行业标准、地方标准制修订现状以及标准体系现状进行研究分析,在此基础上,梳理出标准发展存在的交叉重复、体系不完整、体系不平衡及推广力度不足等问题,并提出相应对策建议,以期推动雷电相关标准体系健康发展。

雄安新区地闪特征与土地利用相关性分析

为更好地开展雷电灾害防御工作,提升防灾减灾服务水平,基于雄安新区2005—2007年、2009—2015年地闪监测数据,通过数理统计、归一化处理、ArcGIS空间连接分析等方法研究了雄安新区地闪空间分布特征及其与土地利用的相关性。结果表明:①雄安新区地闪发生次数年际呈波动变化趋势,2015年最多,地闪多发于6—8月的傍晚至前半夜,19时达到峰值;②地闪高密度区集中在中南部地区和白洋淀水域;③地闪电流高强度区集中在西部和东部;④地闪高风险区集中在西部区域和白洋淀水域的中南部区域;⑤不同用地类型的地闪发生频次和电流强度不同,农田频次最高,负地闪占比超过90%,水体地闪年均密度最大,裸地地闪年均电流强度最大,灌木区年均密度和电流强度均最小。

海南地区山体地形对地闪回击定位精度的影响

为了将地形地貌带来的误差进行修正,提高闪电的探测效率和定位精度,基于二维时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD),构建了真实地形下的雷电电磁波传播模型,研究了海南地区地形对雷电电磁波传播的影响,然后提出了一种修正闪电定位误差的方法即不同步长的地形包络和时间补偿法。模拟结果表明:山地地形会明显改变切向磁场的波形峰值大小和上升沿时间,与平坦地表情况相比,切向磁场波形峰值变化最大的减小了38%,上升沿时间增加范围在1~3μs,峰值到达时间也滞后于平地情况,而经过滤波处理,磁场峰值减小,波形变陡,上升沿时间变短;对于逐峰法,雷击点在真实地形路径下定位误差相比平地明显增大很多;而对于互相关算法,真实地形路径下定位误差比平地情况下大,但相差不大,相比逐峰法定位误差明显大很多;总体来说,使用5 km包络修订效果较好,定位误差都在百米量级内,相比较其他算法闪电定位精度有很大提高。

京津冀一次暖区大暴雨的成因分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料、NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,以及气象卫星、多普勒天气雷达、风廓线雷达探测资料与北京变分多普勒雷达分析系统(VDRAS)反演资料,对2020年8月12日京津冀地区一次区域性暖区大暴雨过程的降水特征、环流背景、中尺度系统演变特征及其成因进行了分析。结果表明:这次过程发生在副热带高压边缘、500 hPa以下暖气团中,主要影响系统为850 hPa低空急流和暖式切变线。强降水表现出明显的阶段性,主要分两个阶段,分别对应河北南部和京津冀北部两个暴雨区,其形成原因不同。第一阶段强降水由一α中尺度对流系统(MαCS)发生发展造成,降雨前局地水汽和能量充足,地面辐合线触发不稳定能量释放形成线状强回波,对应地面气旋性环流为螺旋状回波,其上的对流单体不断发生发展造成强降水。第二阶段强降水由多个β中尺度云团产生,北上加强的偏南风低空急流为暴雨的发生提供了充足的水汽和动力条件,边界层低空急流及中尺度低涡系统是第二阶段大暴雨的重要影响系统,雄安新区单站125.9 mm极端小时强降水是由“逗点状”回波尾部暖云降水叠加“列车效应”共同造成。

一次太行山焚风对霾强度的影响分析

利用NCEP再分析资料、逐5min地面自动气象站、激光雷达、风廓线仪和微波辐射计等资料,对2015年石家庄冬季一次典型焚风过程中霾强度的变化进行了分析。结果表明,在静稳天气形势下,华北地形槽使太行山东麓发生了明显的焚风现象,焚风带来湿度的快速下降,进而引起水平能见度迅速上升、PM_(2.5)浓度迅速下降,霾强度明显减弱。激光雷达可以直观地反映焚风发生前后边界层结构特征和污染物浓度的变化。风廓线仪分析表明,焚风过程300m以下风向、风速的变化明显,表现为风速的加大和风向的多变,说明风场有强的脉动。焚风现象向平原水平推进的距离大概为25km,垂直影响的高度在1km以下。