基于多层次灰色方法的宁波森林公园康养潜力评价

基于层次分析法结合灰色理论构建了宁波森林公园康养潜力评价指标体系,分别对四大森林公园的康养潜力进行了评价和排序。结果表明,宁波四大国家级森林公园康养潜力均较大,其开发价值均较高,其中奉化溪口森林公园具有相对最高的康养潜力评分,值得重点发展康养事业。认为森林公园康养潜力多层次灰色评价法中所需的样例数少,对于层次分析法中出现的信息不完备以及信息不确切等问题可加以有效解决,从而使评价结果更加客观可信。

基于逻辑回归法的浙江省低涡型暴雨落区预报研究

大气低涡是造成我国南方地区暴雨洪涝的重要天气系统,大气低涡背景下的暴雨突发性、局地性强,其发生时间、强度和落区一直是气象预报业务的难点。为提高浙江省暴雨预报准确率,本文利用1979—2020年浙江省逐日格点降水观测数据和美国国家环境预测中心气候预测系统再分析数据集,首先分析了浙江省内近42 a由大气低涡造成的区域性暴雨事件(以下简称低涡型暴雨)的气候特征;然后将850 hPa垂直速度、水汽通量散度、速度散度、低空急流、切变线以及700 hPa垂直速度作为预报因子,基于“配料法”并结合逻辑回归方法构建了低涡型暴雨落区预报模型;最后基于该模型利用2021年欧洲中期天气预报中心预报产品进行暴雨落区预报,并使用同期实况降水进行了系统性检验和天气过程检验。结果表明,该模型总体性能较好,提前24 h和12 h时效的暴雨预报能力均有提升,可将12%的准确率和20%左右的命中率分别提升至14%和40%附近,漏报率从75%以上降至60%附近,但存在着一定程度的空报。

晕渲图技术在气象模式数据可视化上的应用

晕渲法根据山体阴影值的原理,利用光照角度和方向、坡度和坡向的关系来计算光通量的明暗值,利用色调的明暗来展现气象模式数据的立体感。晕渲图的着色方法是将每个格点上的明暗值作为HSV色彩模式中的明度,结合饱和度和色度获得HSV色彩值,再通过HSV色彩模式和RGB色彩模型之间的转换,使用RGB色彩模型进行着色,实现气象模式数据彩色晕渲图的绘制。本文在气象模式数据的可视化工作中,利用晕渲图技术,实现对物理概念上与地形类似的气压、位势高度等数据的三维绘制。相比于传统的等值线填色方法,晕渲图技术能够直观表现大气形势场的立体分布,以凹凸效果表现高低值天气系统,通过坡面的陡度体现天气系统的梯度变化;能够展现数据的像素级细节,识别梯度较小的涡流扰动,显示等效地形影响,帮助气象工作者更好地解释数据,为气象模式中数据处理的改进提供参考。

宁波市气候变化对水资源的影响

通过对宁波市水资源有关参数的计算 ,了解宁波水资源状况。根据工农业和生活用水、经济发展规划对水资源的需求 ,分析了宁波市气候和气候变化对水资源的影响。为更好地促进水资源向可利用水资源的转化 ,利用和开发好水资源提出了建议。

浙江宁波地区能见度变化特征和成因

利用浙江宁波7个县(市)区的能见度、雾、霾、风速、相对湿度等气象资料和细颗粒物PM_(2.5)浓度数据,运用统计分析、后向轨迹模拟及聚类分析等方法研究了宁波地区能见度的时空分布特征及其影响因素。结果表明:1980—2013年,宁波地区能见度总体呈由西北到东南逐渐转好的空间分布特征,且中南部呈逐年下降态势,而北部则呈上升趋势,这与风速和相对湿度减少有关,但不同区域其主要影响因子存在差异。能见度和PM_(2.5)浓度均有明显的季节和日变化特征,且二者呈明显反位相,相关系数为-0.532,其中冬季PM_(2.5)浓度最高,能见度最低,夏季反之;13:00—17:00为PM_(2.5)浓度谷值、能见度峰值,01:00—08:00为PM_(2.5)浓度峰值、能见度谷值。气团输送轨迹分析表明,宁波地区共有来自5个方位的6类轨迹气团,其中西北方向的轨迹4对该区PM_(2.5)浓度影响最大,偏东方向的轨迹6对PM_(2.5)浓度影响最小,能见度最好,而对能见度影响最大的是来自西北方向的轨迹2和偏西方向的轨迹3。

不同下垫面对宁波市区夏季气温的影响

利用夏季宁波市不同城市典型下垫面的自动气象观测站逐时气温资料,采用对比分析方法,分析不同下垫面对气温的影响。结果表明,夏季代表城市建筑特征的新河路平均气温最高,各站夜间气温较接近,日较差总体差异不大;不同城市下垫面之间的气温日变化总体趋势一致,但白天新河路的高温特点明显;各站平均气温的日变化速率变化趋势差异不大;各种典型天气条件下,不同下垫面气温变化速率总体相似。

宁波市农业热量资源对气候变化的响应特征

对1959-2008年宁波市平均气温、初霜日、终霜日和无霜期进行统计分析。结果表明,宁波气候趋向变暖,特别是20世纪80年代中期起气温升高明显;21世纪终霜日提前,初霜日推迟,无霜期呈延长趋势;90年代后期起,稳定≥10℃的活动积温也逐年增加。这些变化必将影响到农业生产,增加农业生产的不稳定性,进而影响产量波动。

浙江近海冬季大风风速推算和ASCAT风速订正方法探讨

利用2010—2014年12月至次年2月浙江省自动气象站测风资料和ASCAT散射计反演的风场资料,通过模糊聚类空间分型,选取有代表性的站点建立浙江近海冷空气大风的风速推算公式,并对ASCAT近海风场产品进行误差分析和风速订正。结果表明:冷空气影响时浙江北部近海多数自动站与舟山浮标站相比有偏南风矢量差,南部近海自动站比温州浮标站有东南风矢量差,自动站风速一般小于浮标站。海拔高度与自动站和浮标站风速差值δ相关性不显著,站点离岸距离是影响δ的主要因子。冷空气影响时浙江近海ASCAT反演风速与实况相关系数的分布具有平行于海岸线且自西向东增大的特征,相关系数超过0.5的站点一般离岸30 km以上,舟山和温州12个浮标站测风与ASCAT反演风具有较好的相关性。浙江近海ASCAT风速的误差空间差异较大,经订正后的风速分布也具有平行于海岸线、自西向东逐渐增大的特征,且与观测的误差绝对值一般小于2 m·s^(-1)。

浙江北部近海边界层风廓线特征分析

利用2010年12月至2014年5月宁波近海凉帽山370m高塔气象梯度风观测和浙江北部沿海自动气象站测风资料,对浙江北部近海风速垂直廓线进行分析,结果发现:受地形影响,偏南、偏北风时塔基风速一般比上一层风速大。不同天气系统影响下近地边界层风廓线不同,南风型320m以下风速基本遵从对数律。热带气旋影响型和北风型时风廓线可分为3段,常通量层内基本满足对数律,该层向上一段高度热带气旋影响型风速变化不大,北风型反而减小,再往上风速又继续增大。北风型风廓线的这种3段结构表现比热带气旋影响型更为清楚,约80~109m风速出现相对极大值,200~250m间存在风速极小值。满足对数律的近地边界层内小风比大风具有更好的拟合优度。浙江北部沿海自动气象站测风资料不同风型统计分析与高塔风廓线表现基本一致。

AMDAR资料质量控制及同化对2020年春季数值预报的影响研究

航空气象数据转发(Aircraft Meteorological Data Relay,AMDAR)资料具有采样频度高、探测层次密集等特点,能够有效补充高空资料时空分辨率的不足。利用2020年3月1日至5月31日(春季)国家气象信息中心提供的中国区域AMDAR资料和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)提供的全球预报模式(Global Forecast System,GFS)资料,对不同高度的AMDAR观测资料进行质量分析和控制,通过两周循环同化对比试验检验同化质量控制后的AMDAR资料对分析场和预报场的影响。结果表明:AMDAR资料风速与GFS资料的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)呈明显的随高度增加而增大趋势,风速、温度的偏差(Bias)也存在随高度增加而增大趋势。对不同高度的AMDAR资料进行质量控制后,AMDAR与GFS资料的RMSE和Bias都有所改进,且AMDAR资料和GFS资料的差值(Observation Minus Background,OMB)更加符合高斯分布。同化质量控制后的AMDAR资料对风、温度和位势高度分析场有一定的改进作用,并且改进可以影响到12 h甚至24 h预报场。同化质量控制后的AMDAR资料能一定程度上提高降水预报技巧,其中中等量级降水预报改进效果明显。

“灿鸿”台风造成浙江东北部大暴雨成因分析

本文利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,分析了2015年7月10—11日1509号台风灿鸿造成其西侧浙江东北部异常强暴雨事件,得到本次大暴雨过程是由于＂灿鸿＂强度强、范围大、直接影响时间长,长时间东北气流下,在浙东北特殊地形作用下,形成地面辐合带造成的。台风影响前期该区域处在对流不稳定状态,水汽含量丰沛,低层辐合,高层辐散且气温低,有利于上升运动,上层水汽冷凝造成强降雨。暴雨区低层MPV1由负值转变为正值,导致垂直涡度加强,925 hPaθse的高能区的长期存在,有利于上升气流增强,水汽长时间大量输送有利于台风的发展和维持,也有利于强降雨的形成。这些物理量的变化与雨量增大和减小有612 h的提前。呈喇叭口状的杭州湾及南面四明山、狭长东北一西南走向的象山港以及南岸的山脉等地形有迎风坡作用和地形辐合,对东北气流参与造成的降雨有增幅作用。

台风灿鸿造成浙江东北部大暴雨地形作用的数值模拟研究

利用中尺度非静力数值模式WRF V3.6.1对台风灿鸿(1509)进行了高分辨率数值模拟,模式较好地再现了台风灿鸿的发展演变过程和在浙江东北部产生的强降水。观测资料显示台风接近浙江期间,在东北气流下,浙东北地形的摩擦辐合及抬升作用使得大量的对流云团汇集在台风西北侧,对流系统活跃,是浙江东北部产生强降水的重要原因。控制试验也模拟出了在台风接近陆地时,内核区西北侧存在有组织的、切向分布的小尺度对流系统,由地形强迫产生的降雨量和地形走向一致,迎风坡降雨量增加。通过升降地形,改变土地类型和将杭州湾水体用陆地替换等敏感性试验发现:(1)地形的影响对台风降雨量的增幅最为明显。通过降低地形,台风西北侧小尺度雨带明显减弱,浙江东北地区降水也明显减少。可见地形会影响这些中小尺度系统的结构和演变,引起降水异常变化。(2)大暴雨期间,台风一直维持较强的对称性,具有典型的眼墙和暖心结构。

两次冰雹过程边界层气象要素变化特征

基于常规气象观测、浙江省自动气象站、宁波多普勒雷达和凉帽山岛370 m高塔边界层资料,对宁波市2012年7月7日(个例1)和2013年3月22日(个例2)两次冰雹过程进行了比较分析,结果表明:两次过程发生在不同季节和天气背景下,个例1由强热对流单体所致,个例2则是具有高架雷暴特征的移动性强对流带所造成。地面流场都显示:雹暴前侧入流辐合带和后侧下沉气流辐散区相对雹暴中心位置变化不大,两次过程前部冷出流边界前沿距离降雹中心约8~10 km及其后约4 km处形成了下沉尾涡。雹暴前侧入流区边界层主要表现为气压下降、气流转向雹暴中心、风速及辐合加大等;而下沉辐散区则表现出天气要素的剧烈变化。个例1高塔处于冰雹前侧入流区,边界层气象要素变化低层先于高层,临近降雹时由于拖曳作用削弱了抽吸作用,近地层各气象要素均有短时间的反向变化。个例2高塔处于低层入流区时,风速增大也最先出现在塔层底部;雹暴过境时,冷高压出流造成高塔处边界层风向、风速剧烈变化,上下各层时间较一致。

一次与台风相关联的浙江东北部暴雨成因及预报难点分析

1720号台风"卡努"在南海活动期间,浙江东北部地区出现暴雨,降雨持续时间和强降雨带移动轨迹是本次暴雨预报的难点。利用常规观测和自动站加密观测资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,综合诊断分析了此次暴雨过程的成因和预报难点。结论如下:本次浙江东北部降雨过程分14日08:00至15日13:00和15日14:00至17日08:00两个阶段,第一阶段是"卡努"台风倒槽顶部东南气流和东北气流汇合,以及弱冷空气参与影响造成的降雨,随着"卡努"的西移,雨区随之西移;第二阶段是低层低压环流发展,且低层有强的水汽输入和辐合造成的暴雨,强降雨区随着低压系统一起东北移。低层水汽收入及其增减,对于降雨的开始及增强或减弱有6~12 h的提前。850 h Pa水汽通量值在25 g·h Pa^(-1)·cm^(-1)·s^(-1)以上,水汽通量散度值在-20 g·h Pa^(-1)·cm^(-2)·s^(-1)以下,对应区域接下来的6~12 h有强降雨。垂直螺旋度正值比较大,对应的浙江东北部地区有很强的流体旋转,且对流系统中有涡度输入,该地区之后6 h将出现强降雨。Q*散度负值对强降雨有6~12 h的提前预示。

标准化气象数据服务接口设计与实现

为统一气象应用系统数据对接方式,规范气象数据使用环境,以国省两级气象信息化行动方案为纲领,采用Spring Boot和Spring Cloud微服务框架,设计和开发了标准化气象数据服务接口。标准化气象数据服务接口遵循气象信息化标准体系,采集和加工各类气象数据后汇入气象数据资源池,统一通过RESTful API发布数据,为全宁波市气象应用系统提供标准化数据对接服务。该接口改变了应用程序直接读取数据库的旧模式,降低了应用系统的开发成本,同时加强了运维部门对各类气象数据访问的监控和管理。文章主要介绍了气象数据服务接口的设计和开发过程,并详细描述了开发过程中涉及的接口规范、业务流程和关键技术。

浙江省6—9月午后短时强降水空间分布特征分析

利用浙江省2012-2016年6-9月自动气象观测站逐日逐小时资料,分析了浙江省午后短时强降水时空分布特征,基于NCEP全球再分析资料探讨了此类天气发生的环流背景,统计分析其中6个具有地域代表性的高概率发生站点的物理量统计特征。结果表明:浙江北部的杭州和宁波城区、浙江中部和南部的高海拔山区都是午后短时强降水发生概率相对高的区域,浙江东部沿海、金衢盆地以及千岛湖概率较低。6-9月浙江省各月午后短时强降水触发条件有所不同,7、8月短时强降水相对多发,均具有明显的热对流性质,同时边界层的弱辐合、城市热岛效应和山区地形作用对短时强降水落区均有影响。午后短时强降水发生前,平原地区所需要的层结不稳定度以及水汽条件较山区为高,并且低层还需要一定的垂直风切变维持。统计表明:午后短时强降水发生前6 h的CAPE值多数个例有较大的增量,而抬升指数等表征大气不稳定程度和水汽的指标虽无明显变化,但均向利于短时强降水发生的方向发展。

台风“利奇马”造成浙江沿海极端强降水的演变特征

利用浙江地面加密观测资料、NCEP FNL再分析资料和FY-2G卫星云图、双偏振雷达资料,探讨分析1909号台风“利奇马”造成浙江沿海极端强降水的演变特征。结果发现:台风强度强、范围广以及登陆后减弱缓慢、移速慢是造成浙江沿海极端强降水的主要原因,云顶亮温TBB低值区长时间与强降水中心相匹配,且列车效应和东南急流增强预示着暴雨增幅。双偏振雷达Z_(H)、K_(DP)、Z_(DR)大值区一致,表明浙江沿海上空含有丰富的大水滴。极端降水区的大气可降水量始终维持在70~80 mm高位,且有持续强盛的西南急流和东风急流水汽输送,加之对流层低层正涡度中心和强散度中心重合,对流发展极高,有利于暴雨增幅。视热源和视水汽汇中垂直运动项占主导,两者的峰值交替出现,且峰值分布前者始终高于后者,有利于潜热释放,强降雨持续。

“莫兰蒂”外螺旋雨带在浙江局地发展引发大暴雨成因分析

利用诊断和数值模拟相结合的方法,分析了2016年9月13—16日"莫兰蒂"台风在登陆福建南部北上后给浙江沿海地区带来的局地大暴雨天气,发现这次局地大暴雨发生在台风移动路径右侧,对流层低层强盛的东南气流促进了台风登陆减弱后其东北侧外螺旋雨带局地发展,导致这一区域对流发展旺盛,在浙江引发大暴雨天气。控制试验表明"莫兰蒂"东侧显著的东南到偏南气流导致外螺旋雨带中小尺度对流系统的发生发展,在"莫兰蒂"东北侧存在小尺度的对流耦合系统,小尺度雨带在涡度场和垂直运动场上正、负涡度中心和上升、下降运动交替分布的中小尺度波列结构明显,强降水就发生在此处。台风东侧显著的东南到偏南气流与"莫兰蒂"东南侧的"马勒卡"台风以及10～20 d的带通滤波场上台湾岛附近的气旋性涡旋密切相关。敏感性试验表明"马勒卡"台风和准双周振荡都对"莫兰蒂"路径有很重要的西北行引导作用,进而影响东南气流水汽输送和降水分布。

涡旋追踪技术在浙江区域模式台风定位定强中的应用研究

针对搜寻海平面气压最小值位置确定热带气旋(TC)位置的方法(MSLP)应用于数值模式预报台风定位方法存在的不足,开展GFDL涡旋追踪技术(GVT)在本地化模式应用研究,采用GVT和MSLP、搜寻500 hPa最大相对涡度值(VT500)和搜寻最小位势高度值(H500)等四种方法对四类不同路径台风定位定强分析结果表明:H500、VT500、MSLP方法定位路径均会出现不同程度的“锯齿”形不规则的摆动,尤其是VT500不规则摆动幅度最大,定位效果最差;GVT方法可以较好地修正“锯齿”形不规则的摆动,使得模式预报路径更接近实况,定位效果最好;在远离海岸线地区,H500、MSLP和GVT定位效果比较接近。从不同方法对台风中心最低气压定强误差可见,VT500方法误差最大,GVT方法误差最小,MSLP、H500方法误差介于VT500和GVT之间。四种方法对台风中心附近最大风速定强误差差别不大。2016—2018年业务应用评估结果表明:采用GVT技术建立的浙江台风定位定强系统对浙江区域中尺度模式和浙江快速更新同化预报系统台风预报质量有改进作用。

宁波北仑港区一次航道海雾地基多源信息观测特征分析

结合天气形势、高空风场、370m高塔、地面要素、激光云高仪、毫米波雷达等资料,对宁波北仑港区航道2018年2月15日海雾过程进行分析。结果表明,这是一次以锋前雾为主的海雾过程,在上暖下冷的锋面背景下,地面水汽充沛、风力温和,近地层逆温结构,都为海雾的形成和维持提供了有利条件。上下大气风向不一致,不利于垂直方向空气交换,有利于雾霾的产生。激光云高仪后向散射系数、颗粒物的消光系数及退偏振比,可以比较清晰地得出雾滴粒子的光学特性和过程演变趋势。随着海雾的生成、发展、消散,后向散射系数强度也呈增强、强、逐渐减弱的变化。雾天气现象下雾滴粒子小且轻,波动幅度比较大,某一高度粒子的傅里叶变换频率谱对应频率较高,高频所占比多数大于50%。