基于面向服务架构的港口智慧气象服务系统

随着海洋气象业务不断发展,海洋气象服务也逐渐向专业化、可视化及智慧化方向发展,综合性海洋气象服务已不能满足港口气象服务实际业务需求.为保障港口安全生产,提升港口气象服务效能,本文提出了一种基于面向服务架构(service-oriented architecture,SOA)的港口智慧气象服务系统建设方案.通过对气象、港口、地理信息等多源异构业务数据进行动态集成,结合XML(extensive markup language)、Web service、数据仓库、中间件模式、WebGIS、消息队列等计算机相关技术,实现了港区气象业务数据实时监测,港口专业预报预警,应急预案制作发布、专业用户及气象要素阈值管理等功能.系统业务应用结果表明,该系统满足港口专业气象服务需求,有效减少了海洋气象灾害对港区生产活动的不利影响,同时系统可扩展性强,具有较高应用推广价值.

青岛区域雷电灾害风险评估系统

本文基于层次分析法(AHP)的数学模型,采用HTML、JavaScript、CSS语言编制了青岛区域雷电灾害风险评估系统。本系统包括新建评估方案、管理评估方案、管理指标权重功能,可实现区域雷电灾害风险评估工作的全过程计算。系统在青岛多个功能区项目的风险评估中得到广泛使用,效果良好,提高了工作效率和评估质量。

层次分析法在区域雷电灾害风险评估中的应用

文中详细介绍了层次分析法的原理和计算方法,并举例说明该方法在区域雷电灾害风险评估中的应用。针对传统专家打分法的弊端,结合工作实际,建议采用背对背德尔菲法两轮打分和背对背与集体讨论相结合的两种群判断方法,这样能够减少专家对项目理解的偏差,有效提高评估的客观性,使最终评估结果趋于合理。同时建议建立群判断规则,避免出现分歧较大的打分结果。

上合青岛峰会核心区雷电环境分析

基于青岛的地理位置及气象历史数据,分析了2018年上合峰会举办地青岛的雷暴气候变化规律及闪电的时空分布特征、峰会核心区内2007~2016年雷电流幅值累积概率分布,定量表征了该区域雷电流活动的强弱。得到的青岛地区雷电流幅值—概率拟合曲线表达式可用于计算不同雷电流幅值的累积概率,为雷电防护工程设计提供一定依据。根据峰会核心区内雷电流幅值年最大值的平均值,计算了雷击点与屏蔽空间距离不同时,场馆处无衰减的磁场强度值,为峰会场馆及内部电子信息系统设计提供参考。有力保障了峰会的顺利举办。

FY-4A闪电成像仪在干旱区应用评估及与多源数据对比

为加强多源闪电数据在干旱区的融合应用,利用新疆民航三维地基闪电探测系统(3-Dimension Lightning Location System,3-DLLS)、全球闪电定位网(World-Wide Lightning Location Network,WWLLN)和气象部门ADTD(Advanced Time of Arrival and Direction System)、FY-4A闪电成像仪(Lightning Mapping Imager,LMI)等多源闪电资料,针对新疆地区2019年11次典型雷暴过程,开展FY-4A LMI探测性能的初步评估,并结合FY-4A云顶温度(Cloud Top Temperature,CTT)资料,详细分析2019年7月21日强雷暴过程的闪电特征,探寻CTT与闪电活动的相关关系。结论如下:(1)FY-4A LMI闪电“组”(LMI Group,LMIG)数量约为3-DLLS的1/5、WWLLN的1.02倍、ADTD的1/3。白天,在太阳背景光影响下FY-4A LMI的探测效率有所下降,即使日出后雷暴系统有所加强,但LMIG数量并无增加趋势。(2)在2019年7月21日强雷暴过程中,3-DLLS探测的闪电时空分布与ADTD重合度较高,而WWLLN的闪电定位与前两者在时空上存在一定偏差,这主要是各系统的探测原理(WWLLN主要探测的是强地闪,ADTD主要监测地闪回击,而3-DLLS探测的是全闪)及测站布局和数量不同所致。(3)在强雷暴过程不同发展阶段,闪电发生区域的FY-4A CTT值差异较大,初始阶段、旺盛阶段和消散阶段闪电区域对应的CTT值分别为260~280 K、230~240 K和240~260 K。

一次雷暴过程云闪放电通道三维结构及其始发阶段特征的观测分析

为了定量描述云闪三维通道的结构演变,通常建立闪电脉冲辐射源与雷达回波强度之间的关系,还可为雷电预警提供有益参考依据.本文基于南京地区的低频三维闪电辐射源定位系统,观测研究了2018-08-03一次强对流天气过程中典型的三次云闪,利用波形互相关算法来确定闪电脉冲到达不同测站的时间差这一定位技术,对云闪的脉冲辐射源点进行三维空间定位,并对其放电通道三维结构特征进行详细分析.结果表明:南京地区此次雷暴过程的三次云闪其始发位置均从6 km高度开始,并近似垂直向上发展,平均发展速度为2.9×10^(5)~3.6×10^(5)m/s,在到达10 km高度后,呈现水平发展趋势,而随后的水平发展阶段位于两个高度或集中于同一高度;三次云闪脉冲始发点处的回波强度均小于30 dBZ,且脉冲辐射源点几乎都是从强回波区的上部或者靠近弱回波区处始发,并在弱回波区继续垂直向上发展.利用波形互相关时间差定位技术对云闪的脉冲辐射源进行空间定位,可以较为清晰地描绘云闪的三维通道结构,进而分析得到南京地区云闪始发阶段脉冲辐射源与雷达回波强度之间的定量映射关系.

起伏海面的雷电电磁场传播特征及其对闪电定位精度的影响

为了研究起伏海面对雷电电磁传播的影响,本文利用Barrick表面阻抗理论和Wait近似算法,采用改进二维分形海面模型模拟起伏海面,利用数值模式,分析起伏海面的雷电电磁传播特征,并进一步讨论了起伏海面对时差法闪电定位系统定位精度的影响。结果表明:起伏海面对垂直电场和磁场的峰值的影响不显著,但会引起波形的上升期时间的延长,浪高越大,影响越明显;随着观测距离的增加,雷电垂直电场波形的上升时间逐渐变长;风速的变化与雷电垂直电场波形的上升时间成正比;由于海面起伏引起雷电电磁场波形在传播中的变化会影响基于时差法闪电定位系统的定位精度,定位误差可达几至十几公里。

时间补偿法在电网雷击事故鉴定中的初步应用

以昆明地区的多山地形为例,利用二维时域有限差分算法(two-dimensional finite-difference time-domain,2D FDTD),模拟研究了该地区多山地形对雷电多站时差定位精度的影响,讨论了时间补偿法在云南昆明供电局厂普Ⅰ回线路出现的一次雷击断路跳闸事故的初步应用。结果表明:从模拟结果看出,随着传播路径和地形高程的增加,相应的地闪回击电磁脉冲的到达时间明显延长,这种时间延长会造成地闪回击定位的偏差。从这次雷击跳闸事故中的应用效果看,当采用10%峰值法定位时,利用时间补偿法修订之前的定位偏差为113 m,修订之后的偏差为74 m;当采用逐峰法定位时,修订之前的偏差为212 m,修订之后122 m;当采用互相关算法时,修订之前的偏差为233 m,修订之后135 m。可以看出,当考虑时间补偿法后,定位结果都明显提高了。

山东半岛一次冰雹天气的雷达特征分析

本文利用三部风廓线雷达资料、两部多普勒雷达资料,结合常规气象观测资料、GPS/Met资料,对2020年5月17日发生在山东潍坊、青岛地区的一次冷涡冰雹天气过程进行分析。结果表明:(1)此次冰雹过程发生在有利的环境条件中,高空为典型的“上干下湿”冰雹天气特征。山东半岛及上游地区大气可降水量在对流风暴生成前不断增大,为强对流天气发生提供了有利水汽条件。(2)利用青岛、潍坊单站风廓线雷达资料计算的温度平流、风暴相对螺旋度(SRH)能清楚地指示出强对流天气发生前,低层存在较强的暖平流,且SRH在对流风暴达到风廓线测站前持续增大。(3)利用青岛、潍坊和蓬莱三部风廓线雷达联合计算了散度、涡度。散度计算结果表明,强对流天气发生前中低层辐合不断增大,强对流天气影响期间低层辐合中高层辐散,有利于强对流风暴的发展维持;涡度计算结果表明,强对流天气发生前中低层为正涡度,而中层为负涡度。强对流天气影响期间低层为气旋式旋转辐合,高层为气旋式辐散,这有利于产生较强的上升气流,为对流风暴的维持发展提供了环境条件。(4)多普勒雷达资料分析表明,南北两个对流风暴都具备生成大冰雹的条件:深厚的回波墙、三体散射回波、较强的中气旋和较大的风暴顶辐散。北部对流风暴回波还有较为宽广的有界弱回波区并具有悬浮回波。(5)较大的垂直累积液态水含量(VIL)、较高的VIL跃增值和VIL密度有利于产生持续时间长的大冰雹。强回波主体长时间维持,有利于冰雹天气长时间持续。地面大风出现在VIL和最大反射率因子在高位维持阶段,并且多出现在VIL剧烈变化阶段。

有限元法在真实环境下大气电场仪误差修订中的应用

大气电场仪的环境误差修订对于提高雷电预警准确率具有非常重要的意义。针对已有的模拟计算方法难以准确还原真实复杂的边界条件这一问题,利用有限元法模拟大气电场仪所在位置处的真实地形和建筑物等对大气电场畸变的影响,并对实测数据进行了环境误差修订。与已有方法相比,有限元法既模拟还原了真实的边界形状又提高了求解精度和计算速度。结果表明,位于平地时大气电场仪的误差修订系数与导体距离之间具有幂函数的变化关系,在屏蔽距离内山地的修订系数变化率较平地更大;误差修订系数与屋顶边缘距离具有二次函数的变化关系,山地的修订系数较平地更小。通过模拟计算还得到,崂山各测站的环境误差修订系数均小于1,对于屋顶测站和地面测站,地形都是其环境误差的主要影响因素。

黄渤海地区FY-4A闪电成像仪(LMI)探测效果评估

基于大连和青岛地区地基三维雷电探测网数据,对FY-4A闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)在黄渤海地区的探测效率进行评估。结果表明:针对2019年大连地区4次强对流天气过程,绝大多数地基三维雷电探测网探测的雷电脉冲发生在强回波区,回波强度为30 dBZ,强回波区的云顶高度超过9 km,FY-4A LMI探测到的组(group)数量与地基三维雷电探测网探测的雷电脉冲数量之比平均值为0.2,变化范围为0.15~0.26;针对2019年青岛地区5次强对流天气过程,FY-4A LMI探测的group数量较少,其与地基三维雷电探测网探测的雷电脉冲数量比值的平均值为0.34,变化范围为0.27~0.4,地基三维雷电探测网和FY-4A LMI测到的雷电活动的空间位置比较一致,都基本处于强对流核心区域。总体来看,FY-4A LMI在黄渤海地区的探测效率比较低下。

某燃气公司视频安防系统雷灾综合分析及整改措施

一次雷电过程造成某燃气公司安防室安防微机受损,部分电子设施损坏。事后经调查分析,造成损失的主要原因是雷电波侵入与雷电感应。提出前末端防护、接地极设计、传输线路防护四大系统组成的内部雷电感应综合防护措施整改后,经多次强雷电天气考验,视频安防系统运行正常,取得良好的防护效果。安防监控系统的防雷技术措施能有效解决雷击对监控系统的损坏问题,保护人民群众财产安全,保障安防工作不受影响。

闪电定位真实地表修订算法的检验评估

采用2017年中国气象局雷电野外科学试验基地的广东闪电综合观测试验(简称:GCOELD)的人工触发闪电观测数据,对粤港澳大湾区的闪电定位探测误差进行评估,并进一步检验真实地表的地形修订算法的可靠性。结果表明:(1)针对36次人工触发闪电事件的回击过程,粤港澳闪电定位网的探测效率为61.11%;距离探测误差平均值约为348.7m,雷电流在(0~5kA)的回击,探测精度最低。(2)利用人工触发闪电数据对真实地表修订算法进行检验,发现真实地表修订算法对闪电定位误差的修订效果明显,平均修正误差为145.7m,修订后的位置更接近真实的闪电发生的位置。