基于“App+Web”深圳气象装备运维管理系统设计与实现

为了提高气象装备运维工作的效率。开发一套气象装备运维管理系统,由App端负责维护任务操作流程填写、现场环境拍照和上传等,Web端(服务端)完成数据接收和统计并以可视化展示;该系统简化维护人员的维护操作,使得气象探测装备的维护更加及时、高效和具有可追溯性。

近10年深圳市短时强降水及风险统计分析

利用深圳市近10年全市自动气象站逐时降水量资料,分析深圳市短时强降水气候特征、风险指数、影响系统,结果表明:(1)深圳市短时强降水日数呈现逐年增长的趋势,2009年至今一直处于高位波动中。短时强降水日数月变化呈现倒U型分布,6—8月是防范短时强降水风险的关键时期,中午至傍晚是短时强降水的易发时段。(2)建立了短时强降水风险指数,结果表明该指数可以指示各区的高风险地区。(3)深圳市短时强降水的天气系统分为5种类型:热带气旋和热带扰动外围环流影响、切变线和冷空气影响、季风低压、西南风急流辐合、副高边缘东风波动。

深圳台风灾害综合风险预报预警服务探索与实践

通过对1822号台风“山竹”和2118号台风“圆规”预报预警服务实例进行对比分析,介绍“31631”递进式预报预警气象服务方法在超大城市深圳开展台风灾害综合风险研判的探索与实践,基于深圳台风预警信号为先导的部门应急联动和社会响应机制,提出三种台风灾害宏观风险研判方法即台风风雨影响要素预报分析、基于历史重现期的极端性分析和基于概率预报的不确定性分析,以及台风预警信号分析。本地历史台风灾害库和预报员综合分析能力可为台风灾害综合风险预报预警服务质量提升提供有力支撑。

近60年深圳气候平均值变化特征分析

利用深圳国家基本气象站1953—2010年的观测资料,分析深圳气象要素平均值变化趋势和气候特点。结果表明,深圳总体呈现气温升高、降水量起伏、相对湿度下降和日照时数减少趋势。深圳的夏季延长、秋冬渐短,雷雨影响时段略有延长。另外,冬季平均气温的升高对深圳暖冬年份的判定有较为明显的影响,在气候评价等气候业务中需要注意这些差异。

近20年深圳城市气候环境研究的进展

近20余年来,深圳城市气候环境研究在气候变化、局地气候特征、大气灰霾等问题上取得了显著进展,研究发现:(1)受全球气候变暖和城市化进程的双重影响,深圳气候在过去30多年内发生了显著改变,体现为气温上升、极端气候事件增多、热岛效应明显、持续高温加剧以及汛期强降水显著增多;(2)在2004年以前,深圳的大气能见度总体上呈下降趋势,灰霾日数剧增且大气环境恶化,机动车尾气排放是大气环境恶化的重要原因,而自2004年以后,深圳的灰霾总体上呈好转趋势;(3)气候环境的变化已经对深圳的社会经济、生态环境乃至居民健康都产生了影响。

基于应对局地气候变化需求的深圳城市气候服务

在全球变暖和快速城市化进程的双重作用下,深圳的局地气候环境出现了明显改变并产生了若干不利的影响,包括高温日数增多、短历时暴雨强度增强、灰霾日数增加等等。为了应对局地气候环境的改变,助力城市可持续发展,深圳市气象局组织开展了一系列城市气候服务工作,包括为城市总体规划提供气候评估服务、为海绵城市提供技术服务以及大力推进城市自然通风评估工作体系的建立等。这些工作取得了显著的成效,为深圳在快速发展的同时保持可接受的气候环境质量起到了重要作用。

1952～2008年影响深圳市热带气旋的气候特征

统计分析1952~2008年对深圳造成风雨影响的热带气旋的气候特征,结果表明,影响深圳的热带气旋在20世纪50~80年代处于高频次期,90年代以后处于低频次期。从突变检验结果来看,1993和2005年分别发生了突变。影响深圳的热带气旋年内变化呈现单峰型分布,其中8月份出现对深圳造成严重影响的热带气旋概率最大。

1954—2019年深圳高影响台风气候特征分析

将1954—2019年对深圳风雨影响排名前10%的台风称为高影响台风,并按风、雨的影响分为降雨高影响台风和大风高影响台风。通过统计降水和风速等气象要素的时空分布特征,对比大风高影响台风和降雨高影响台风的强度、位置、路径类型及路径点分布高频区(关键区)等异同点。结果表明:(1)大风高影响台风以西北移动近距离影响深圳的路径为主,深圳西南方150 km沿海和海域为关键区。(2)降雨高影响台风影响路径复杂,有西北移动、东北至偏北以及偏西移动3类路径,分别在珠江口西侧、深圳附近、粤北存在3个关键区,关键区的确定为高影响台风的预报预警提供一定的参考。

1952-2020年影响深圳的热带气旋气候特征

利用1952—2020年历史热带气旋(TC)数据、地面观测资料,分别对进入深圳100、300、500及800 km等4个不同防御圈的TC频次、持续时间、强度和TC影响敏感路径等进行了统计分析,结果表明:影响深圳TC整体呈现“频次减少、影响时段趋于集中、强度明显增强、强TC比例缓慢减少”的变化特征;但值得注意的是,近年来,进入100 km范围的TC呈现“频次增多、TC季节更为集中、强度增大、强TC比例增多”的特征;基于气候特征,根据综合大风指数,确定了台湾岛以北、菲律宾群岛南部以南区域为TC影响高风险通道,珠江口及附近区域为高风险区域,可为深圳防灾减灾决策提供有力支撑。

深圳S波段双偏振和X波段双偏振相控阵雷达定量降水估测组网拼图系统介绍

强对流系统诱发的局地暴雨往往造成城市内涝,带来严重的经济损失,危害人民生命、财产安全。为加强城市内涝预警能力、提高内涝预报精度、改善风险空间描述,急需研发高精度、高时空分辨率的城市降水监测产品。本研究基于深圳市1部S波段双偏振雷达和2部X波段双偏振相控阵雷达观测资料,研发了深圳市S波段双偏振雷达和X波段双偏振相控阵雷达定量降水估测(QPE)组网拼图系统。该系统主要包含以下4个模块:(1)雷达非气象回波的识别与去除;(2)复合平面扫描仰角信息计算;(3)S波段和X波段雷达单站降水率计算;(4)S波段和X波段雷达QPE拼图。基于新研发的S波段和X波段雷达定量降水估测拼图系统,产生时间分辨率1 min、空间分辨率30 m的QPE产品,并以自动气象站观测降水为标准,与深圳市目前天气预报业务QPE产品进行对比分析。结果表明,使用新研发的降水拼图系统产生的QPE产品,在精度和稳定性上优于业务产品。

基于自动气象站的深圳近10年城市气候变化特征研究:2011—2020年

利用广东省深圳市30个自动气象站观测数据对深圳市近10年的气候变化趋势进行了分析,结果表明:(1)深圳市2011—2020年的平均气温增长率约1.47℃/(10 a),比上一个10年显著增加,气候变暖并未停滞;(2)受城市化的影响,深圳市气温日较差在较大范围内呈减小趋势,但在少数地区却反常地呈现了上升趋势;(3)深圳的地面风速总体呈下降趋势,其中发达地区风速下降更快;(4)2011—2020年深圳市的平均相对湿度呈上升趋势,最高每年增长1.33%;(5)统计深圳各区不同时次的极端降雨量数据可以发现,未发展地区的极端降雨量增速较大,年总降水量的增长率也较高,增长率最高为42.41 mm/a,而其他地区的6 h以内的滑动降水量极大值均呈下降趋势;(6)利用多个自动气象站长时间序列数据,可以对深圳局地气候变化特征进行更加精细化的分析,这对国家基本站而言是一种有益的补充,有助于更加深刻地发掘城市化与气候变化的关系。

深圳市气象灾害预警信号与联动响应机制探索与实践

介绍了1993年以来深圳市在气象灾害预警信号发布制度和以气象灾害预警信号为先导的联动响应机制等方面开展的探索和实践。近30年来,深圳市建立了台风、暴雨等气象灾害预警信号与市区三防指挥部防台风、防汛的自动响应机制,气象灾害预警信号已成为深圳市各级政府、企业和社会公众防御气象灾害的消息树和发令枪,在防御和减轻灾害损失、保护人民群众生命财产安全等方面起了重要作用。通过回顾深圳市气象灾害预警信号和联动响应机制的探索和实践,以期为全国各地防御气象灾害提供参考。

深圳市“龙舟水”的时空特征及致灾风险分析

为了解深圳“龙舟水”期间降雨时空分布及致灾风险,利用深圳市国家基本气象站长序列资料和高时空分辨率的区域自动气象站资料,开展了深圳市“龙舟水”降雨时空分布及精细至街道的强降雨致灾风险分析。研究结果表明:1953—2021年深圳“龙舟水”雨量和雨日均呈略减少趋势,但2000年以来雨强呈增强趋势;“龙舟水”期间降雨呈“前少后多”的特点,6月6—14日是“龙舟水”最集中时期。降雨空间差异性大,呈东多西少分布:东南部大鹏新区雨量最多,西部宝安、光明、南山最少;“龙舟水”期间短时雨强大,1和3 h雨量极值普遍超过50和100 mm,分别达到深圳暴雨橙色和红色预警信号发布标准;1、3、24 h雨量极值呈由东南(大鹏-盐田)、西北(宝安-光明)向中部逐渐减小的分布,东南沿海是“龙舟水”期间极端短时强降水和持续性强降雨叠加区。基于精细到街道的降雨积涝阈值,深圳北部和中部是龙舟水强降雨致灾高风险区,“龙舟水”强降水期间需重点防范。

“31631”递进式气象服务在深圳2022年5月暴雨过程的应用

以2022年5月11—13日深圳出现大暴雨局部特大暴雨过程为例,介绍“31631”递进式气象服务在大范围暴雨灾害防御过程中的应用。一是提前3 d预测暴雨过程,基于概率预报等开展暴雨灾害综合风险研判,引起了市委市政府主要领导的高度重视;二是提前1 d精准预报暴雨落区、主要影响时段,高级别停课暴雨预警信号研判,将停课3 d改为停课2 d,有效保障社会安全稳定有序运行;三是提前6或3或1 h跟进式精细服务,按世界气象组织(WMO)5W格式提供暴雨短时临近监测预报预警信息,确保信息简单明了有用;四是参照世界气象组织推进预警模式给出了大范围暴雨灾害“31631”递进式预报预警和风险研判示范案例;五是在暴雨过程中与应急三防、教育等部门开展全方位联动,将气象监测预报预警信息转化为各级政府和社会公众的防灾减灾行动力。

“31631”递进式气象服务模式及其在深圳的实践

“31631”递进式气象服务模式是指,提前3 d定量预测过程风雨,提前1 d预报风雨落区和影响时段,提前6 h定位高风险区,提前3 h分区预警,提前1 h发布精细到街道的定量预报。该模式既是“递进式”滚动提供精密、精准、精细的气象信息和风险研判信息,也是气象部门与党委政府、防灾部门及时联防联动的模式,各部门依据尽可能精准的预报有针对性地进行部署调度,实现气象预警与防御联动的“零时差”,守护人民安全。

近50年深圳龙舟水暴雨环境参量统计分析

利用深圳国家基本气象站雨量数据和香港地区(45003)探空资料,对1973—2020年近50年龙舟水期间(每年5月21日—6月20日)深圳暴雨(12 h雨量≥30 mm)过程中表征温湿条件、能量和动力条件的物理量进行统计分析,基于25百分位提取了龙舟水暴雨过程的关键环境参数阈值。结果表明:(1)表征水汽条件的大气可降水量PW、500 hPa温度露点差(t-td)500、850 hPa温度露点差(t-td)850以及表征能量条件的K指数对龙舟水期间深圳暴雨的发生具有更明显的指示作用,暴雨发生前的大气可降水量充沛,整层水汽均接近饱和,大气能量充足;(2)对比分析了白天和夜间暴雨发生前的环境参量特征,在龙舟水期间,当08:00大气环境满足大气可降水量PW≥62 mm、(t-td)500≤3.5℃、(t-td)850≤2.8℃、K指数≥35℃,有利于白天出现暴雨;当20:00大气可降水量PW≥61 mm、(t-td)500≤3.1℃、(t-td)850≤3.4℃、K指数≥34℃,有利于夜间暴雨发生。

“深圳天气”递进式公众气象服务策略探讨——以2022年5月10—14日强降雨过程为例

以深圳2022年5月10—14日强降雨过程为例,通过总结分析强降雨过程中气象服务信息传播情况及效益,研究“31631”递进式公众气象服务策略。结果表明:一是要通过多渠道发布信息做到让市民“收得到”;重大灾害性天气过程期间,“深圳天气”融媒体矩阵依托多类自有渠道开展气象服务科普宣传,并积极拓宽辐射范围,联动政府媒体及社会媒体等共同对公众发布天气信息,政务“和声团”同步转发、社会媒体“整点播报”、公众预警短信及行业靶向发布,实现更大社会覆盖率和更高传达效率的气象信息发布。二是开展递进式公众气象服务让市民“看得懂”“用得上”;在融媒体蓬勃发展的大背景下,需紧跟“31631”决策服务节奏围绕“灾前、临灾、灾中、灾后”不同阶段开展公众气象服务宣传;同时在预警信号生效期间恰当地加密服务频次,让公众气象服务信息成为暴雨预警信号的重要补充。

桅杆结构有限元模型修正与参数敏感性研究

基于台风“圆规”激励下的实测加速度响应识别了深圳356 m高气象梯度观测塔的模态参数,结合带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对气象塔有限元模型进行修正。结果表明:气象塔模态非常密集,且纤绳模态的参与程度较为显著。气象塔X向和Y向的基频分别为0.614 Hz和0.603 Hz,其前3阶弯曲模态阻尼比在1%~2%之间。塔身密度、纤绳弹模对塔身模态频率和振型有显著影响,高层纤绳的线质量和塔身弹模对其也有一定影响,但纤绳张力的影响较低。气象塔有限元模型修正后的风致响应高于修正前,并更接近实测结果,验证了修正模型的准确性。

深圳城市气溶胶物理光学特性的观测研究

气溶胶是影响气候变化和空气污染的重要因子.在深圳地区展开气溶胶观测实验,可以获得可靠的光学物理特征,进而有助于准确评估气溶胶在新型超极城市区域的气像和环境效应.本文利用2010年12月至2011年8月太阳光度计、黑碳和浊度计等气溶胶观测资料,分析了新型超级城市深圳地区的气溶胶物理光学特性.深圳地区气溶胶呈明显季节变化,冬、春季由于城市污染性气溶胶的影响,气溶胶光学厚度和Angstrom波长指数都较大,夏季受海盐气溶胶的影响,光学厚度较小,Angstrom波长指数也较小.光学厚度与Angstrom波长指数对比表明城市综合性污染是引起深圳气溶胶高光学厚度的主要原因.深圳地区气溶胶的散射系数、吸收系数的平均值(标准偏差)分别为178.7×10-6 m-1(126.6×10-6 m-1)和32.5×10-6 m-1(18.1×10-6 m-1),均低于珠三角腹地多年观测平均值的二分之一和国内其他大型城市观测值.而单次散射反照率为0.81,与珠三角其他地区得到的结果接近.此外,气溶胶吸收、散射和单次散射反照率呈明显日变化,可能主要受大气边界层变化的影响.

基于自动站观测资料的深圳城市热岛研究

利用103个自动站气温观测资料,对深圳的城市热岛现象进行了研究。分析表明:1)高速的城市化进程造成自动站周边下垫面属性的变化,对气温造成了显著影响,这种影响即使是在仅仅10年内也表现得较为明显。2)由于深圳地处海滨,深圳的近地层气温分布是海陆作用叠加城市热岛效应形成的结果。按照传统定义的深圳城市热岛,其空间分布在不同季节和时段有较大变化。最后,进一步设计了人口密度加权城市热岛指标,该指数空间分布形态较为稳定,不会随季节出现较大变化,适合城市建设管理的需要。