2011-2021年广州黄埔短时强降水时空分布特征及成因分析

文章利用2011-2021年广州黄埔地区37个自动气象站的逐小时降水资料,对该地短时强降水的时空分布特征进行研究。文章分析了短时强降水的空间分布和成因,同时对短时强降水的年变化、月变化和日变化特征及成因进行了详细分析,得出该地区中部短时强降水发生频次高、南北部发生频次低,每年5,6,8月为短时强降水频发时段,前汛期日变化呈单峰型分布,后汛期日变化呈双峰型分布的结论。所得结论以期为短时强降水特征分析提供有效的参考。

一种基于多普勒原理的相干测风激光雷达及其外场应用

精确观测大气风场在气象、军事、航空航天等领域具有十分重要的意义。相干测风激光雷达能够实时有效地进行大气矢量风场探测。为此研制出一款基于多普勒原理的相干测风激光雷达,并进行外场观测验证了其性能。该系统可探测垂直上空45~3000m的水平风场以及垂直气流,最大可探测风速为60m/s。分析比对了该雷达于2021年10月16日08:00―20日00:00在广州市黄埔区气象局观测的数据与同时段同地点微波风廓线雷达的观测数据,结果表明二者具有良好的一致性。重点分析了2021年10月18日10:00―20日00:00的典型观测数据,进一步验证了该相干测风激光雷达所测数据的准确性。该雷达在风场探测上的应用将为气象参数监测和预报精度的提高以及极端灾害性天气的预警提供实时数据支撑。

广州地区梅花开花期与气象因子的关系

基于广州地区2010—2016年梅花开花期和气象因子平行观测资料,采用相关分析、线性回归等方法研究了梅花开花期与气象因子的关系。结果表明:广州地区梅花初花期、盛花期和凋谢期年际变化较大。梅花初花期、盛花期、凋谢期出现的时间与降水量没有明显的相关,反应不敏感,但初花期和盛花期持续时间的长短在一定程度受降水量影响;初花期前10 d降水量、前20 d降水量与初花期天数有显著的正相关,与盛花期天数有较为明显的负相关。梅花花期与其前期气温有显著的负相关,初花期前1个月平均最高温度每升高1℃,初花期就提前3. 8 d,盛花期就提前5. 1 d;前3个月平均温度每升高1℃,凋谢期就提前5. 3 d;而初花期前2个月平均温度每升高1℃,初花期天数就减少2. 7 d;初花期前1个月平均温度每升高1℃,盛花期天数就增加2. 3 d。

地面气象自动化观测场防雷有效性的评价

为了解决气象观测场综合防雷有效性评价的难题,选取多个指标建立评价指标体系,利用灰色分析法求取关联度,作为气象观测场防雷有效性评价体系中确定各项指标权重的依据,进而建立灰色关联评估模型。根据评估模型对广东某观测场进行防雷有效性评价,认为该气象观测场防雷设施能够满足日常业务运行,但其有效性仍有提高的空间。

自动气象站4G数据服务中心软件的设计与应用

基于C#多线程并发处理、TCP网络通信、UDP网络通信等技术设计开发了自动气象站4G数据服务中心软件,通过设计数据接收、报文综合处理、数据报发送等功能模块,实现对广东省自动气象站全网观测数据省、市、县3级的逐级传输,有效提高设备数据的服务效率。实际应用效果表明,该软件运行稳定可靠,较好地满足气象业务需求。

基于地理信息系统的气象数据时空挖掘探究

地理信息系统和数据挖掘技术是两种应用较为广泛的信息技术,二者的联合使用,可进一步拓展数据挖掘技术的应用领域,构建时空挖掘,为气象部门提供更为先进的数据处理技术。本文将针对基于地理信息系统的气象数据时空挖掘进行相关分析。

广州暴雨内涝-雨量关系与阈值研究

基于广州市2010—2022年内涝灾情、降水观测数据,采用线性回归分析、概率密度统计等方法,研究了广州内涝灾情与降水强度、累计雨量的关系,确定了暴雨内涝雨量阈值,结果表明:内涝程度与1 h降水强度、2 h累计雨量密切相关。按照内涝对不同的道路类型(涵隧立交、市政道路、内巷小区)造成的内涝严重程度,根据城镇内涝风险等级划分标准对应划分为Ⅰ-Ⅳ级内涝风险等级。利用历史内涝过程,统计出不同的道路类型在高潮期和非高潮期致涝的雨量阈值,并利用2022年内涝过程进行检验,结果表明,预警等级与实况等级一致的比例最高达50%,预警等级与实况等级误差1级的比例最高达67%,预警提前量一般在0.5~2 h之间。

广州市PM_(2.5)污染特征及潜在贡献源区分析

基于NCEP/NCAR全球再分析气象资料和2015-2017年PM_(2.5)浓度,利用HYSPLIT模型研究不同气流轨迹对广州PM_(2.5)浓度的影响,以及污染输送路径和潜在源区空间分布特征。结果表明:(1)广州2015-2017年PM_(2.5)平均浓度为36.5μg/m^3,逐月平均PM_(2.5)浓度1月份最高,为49.3μg/m^3,轻度污染及以上时次比例达15.66%,6月份最低,为20.8μg/m^3,无轻度及以上污染时次。(2)PM_(2.5)平均浓度在不同情景类型下的浓度高低顺序依次为:污染日>干季>清洁日>湿季,其中污染日的PM_(2.5)平均浓度是清洁日的近3倍,干季的PM_(2.5)平均浓度是湿季的1.4倍;不同情景类型下的PM_(2.5)浓度日变化特征基本都在白天时段低(16时最低),晚上时段高(21-22时最高),日变化幅度为污染日>干季>清洁日>湿季。(3)在干季,影响广州的气流轨迹路径主要有5类:东北路径、东南路径、西北路径、西南路径及偏西路径,其中第2类东南路径对广州PM_(2.5)平均浓度的贡献最高;而在湿季,影响广州的气流轨迹路径主要有4类:偏南路径、东南路径、偏北路径及西南路径,其中第3类偏北路径对广州PM_(2.5)浓度的贡献最高。(4)基于潜在源贡献因子和浓度权重轨迹分析法分析表明,广州PM_(2.5)浓度潜在源贡献较大的区域主要集中在广州东部的东莞、惠州、深圳、肇庆、中山等周边地区,该研究可为确定广州污染潜在源贡献区以及区域联防联控提供参考。

广州地区灰霾过程和清洁过程的边界层特征对比分析

利用2014～2016年广州国家基本气象站的微波辐射计、风廓线雷达和地面观测数据,研究广州地区灰霾过程和清洁过程的边界层结构特征.结果表明:(1)灰霾过程中,270m高度以下风速随高度递减,270m高度以上的风速随高度递增,2000m以下的风速增率小于2000m以上的风速增率,盛行风向随高度的增加呈顺时针旋转,510m高度以下风速基本小于3.0m/s,其中08:00至20:00,390m高度以下风速小于2.0m/s;清洁过程中510～1590m和2790～3000m存在风速大于5.0m/s的高值中心, 1830m高度以下,清洁过程各层的平均风速明显高于灰霾过程;(2)贴地逆温与能见度总体上呈负相关,与PM2.5浓度呈正相关,相关系数分别为-0.367和0.455,而当贴地逆温和低空逆温同时存在时,其相关性更高,其相关系数分别为-0.5和0.601,说明多层逆温的存在更容易出现灰霾天气.灰霾过程中,低空逆温与能见度和PM2.5的相关不明显,而清洁过程中,低空逆温的出现主要与冷空气南下有关,其与能见度呈正相关(0.217),和PM2.5浓度呈负相关(-0.64),低空逆温不利于灰霾天气形成;(3)灰霾过程中,贴地逆温出现频率为60.68%,平均逆温强度为1.38℃/100m,平均逆温厚度为153.20m,明显高于清洁过程;清洁过程中,低空逆温的逆温强度、厚度和出现频率分别为0.27℃/100m、691.07m和64.61%,明显高于灰霾过程.(4)清洁过程的混合层高度明显高于灰霾过程,清洁过程的日均混合层高度(958.92m)是灰霾过程(398.03m)的2.4倍.

基于微波辐射计分析低能见度的液态含水量特征

利用广州国家基本气象站2013年11月~2014年4月的能见度(Vis)、相对湿度(RH)、微波辐射计液态含水量(LPR)小时资料和云资料,分析了广州地区能见度的时间变化,以及低能见度时液态含水量变化特征.结果表明广州地区Vis<10km的出现频率为66.37%;Vis?1km只在RH?95%情况下出现,1km<Vis?2km只在RH>90%出现,Vis>5km在RH>95%区间出现频率为0,Vis>15km在RH>90%的出现频率为0;低能见度事件出现的频率高低顺序依次为早>晚>中,与相应时段低空LPR的平均值高低一致,说明低能见度事件与低空大气中高液态含水量存在一定的正相关;当Vis<10km时,大气液态水含量都处于较高的水平,在3000m以下存在一个大于0.02g/m^3的高含水量层,液态含水量出现最大值的高度在1550m左右;当Vis?10km时,大气液态含水量都处于较低的水平,液态含水量出现最大值的高度大约在2000m,未出现有大于0.02g/m^3的情况;广州地面低能见度过程不是低云(或低云接地为雾)过程导致的概率基本在50%以上,Vis?1km情况下LPR值基本为0(微波辐射计没有监测到液态水),但由于RH>95%接近饱和且出现高浓度的颗粒物,说明广州地区低能见度(Vis?1km)应为雾霾混合情景.表明只有联合利用微波辐射计的液态含水量、相对湿度与颗粒物浓度等要素变化特征的综合分析才能为雾、雾霾混合与霾现象分辨提供一定的参考.

广州地区梅花花期的预报方法

引用关于梅花花期需冷量计算的台湾模型，利用2010年1月至2013年1月萝岗街自动站逐时气温数据和萝岗香雪公园同时段的梅花花期数据，修改了模型需冷量计算的界限温度，建立了广州地区梅花花期的预报模型。利用广州模型计算得出，萝岗香雪梅花进入初花期、盛花期和凋谢期的需冷量分别约为50～66、80～96和145～164CU。经对2013--2014年萝岗香雪公园梅花花期的预报效果检验，梅花初花期和凋谢期的预报误差为1～3d，盛花期的预报误差为5～9d，预报效果良好。

基于微波辐射计和气溶胶激光雷达的边界层高度研究及应用

分别基于微波辐射计温湿度廓线资料的气块法、位温法和比湿法,地面气象资料的罗氏法及气溶胶激光雷达数据的梯度法,计算得出广州地区大气边界层高度,对比分析5种边界层高度结果及其与气象条件、空气质量之间的关系,结合典型大气污染过程分析边界层高度对PM_(2.5)、O_(3)浓度的影响。结果显示:(1)利用位温法、气块法、罗氏法、比湿法和梯度法计算得出广州地区平均边界层高度分别为2207 m、1239 m、901 m、717 m和660 m,位温法显著高估了广州地区的边界层高度;(2)利用气块法得出的混合层高度日变化能够较好地表征白天大气边界层演变特征,利用气块法和比湿法得出的白天混合层高度与近地面O_(3)浓度有显著的正相关关系,相关系数在0.5以上,在O_(3)污染防治中,应同时考虑边界层内垂直输送的影响;(3)利用梯度法得出的边界层高度在污染天气时与PM_(2.5)浓度的相关性较好,能较好地表现出大气污染情况,在PM_(2.5)污染天气过程分析中具有较好的应用价值。

新型垂直探测资料在污染天气分析中的应用

针对2017年1月上旬广州地区出现的一次持续时间长的重污染天气过程,基于地面观测资料、激光雷达、风廓线雷达和微波辐射计数据,从水平和垂直扩散条件2个方面分析了此次污染过程的形成和维持的原因.结果表明:(1)本次污染过程期间,广州地区地面风速基本为小于2m/s的偏北风,在300m高度以下普遍存在平均水平风速低于2.6m/s的小风层;污染前期640m高度内的各层回流指数廓线小于0.6,100m高度小于0.4,污染缓解后回流指数高于0.7.(2)地面PM_(2.5)浓度与逆温强度的相关系数为0.42,过程平均逆温厚度167m,平均逆温强度为1.08℃/100m;(3)PM_(2.5)浓度与边界层高度的相关系数为-0.56,清洁时段的平均边界层高度(876m)约为污染时段(620m)的1.4倍,过程最低边界层高度为267m;PM_(2.5)浓度与边界层通风量的相关系数为-0.61,清洁时段的平均边界层通风量(2538m^2/s)约为污染时段(1136m^2/s)的2.2倍,使用边界层通风量能更好表征大气污染的程度.

基于温度补偿的高精度超声波蒸发测量仪设计

在超声波测距的基础上,设计了一种精确测量蒸发量的仪器,包括距离探测、水温探测和蒸发量计算模块。测距传感器设计为电流信号输出,便于实际应用中感应与计算模块分离。水温探测采用了高线性铂电阻、四线制差分输入和高精度标准电阻自校正方法,提高测量精度。水温作为重要的参数用于计算蒸发量,极大提高了蒸发量的测量精确度以及数据可比性。实验室测试表明,测量仪的距离测量和水温测量具有较高的精度。外场试验结果显示,使用水温计算的蒸发量比简单测距计算的蒸发量能够更加准确地反映蒸发过程的规律。

广州降水现象自动与人工观测对比分析

以人工观测数据为标准,对降水类天气现象自动观测数据进行分析。首先利用两种观测手段所记录的降水起止时间,分析两者的时间吻合率与降水量、降水过程持续时间的相关性,结果表明相关性不大。其次,根据科学方法统计天气现象仪在不同雨强影响下对降水现象的捕获率,分析设备对降水现象的识别能力。结果表明:在不区分雨强的情况下,设备的降水捕获率达到97%,而且捕获率随雨强增大而逐步增大。最后,总结分析两种观测方法出现差异的原因,并提出加以改进的一些设想。

自动化观测场防雷标准中亟需改进的防雷措施

通过对比《自动气象站场室防雷技术规范》(QX30-2004)和《地面气象观测场(室)防雷技术规范》(GBT 31162-2014)等与萝岗气象观测场整改后现有防雷保护措施,采用分析计算技术手段进行分析,指出《自动气象站场室防雷技术规范》(QX30-2004)中"风杆可作避雷针的条款"、"观测场可不设单独避雷针进行保护的条款"、"防雷与设备共用地条款"存在的防雷隐患及风险,提出了加强观测场防雷保护的措施。

广州逐时臭氧污染气象条件指数研究及应用

利用2016—2020年近地面臭氧和气象逐时数据,基于相关性分析和概率统计方法,在分析臭氧敏感气象要素特征基础上,综合各气象因子对臭氧生成贡献大小,建立了广州逐时臭氧污染气象条件指数模型及等级标准,并进行了预报及检验.结果表明:(1)高浓度臭氧主要发生在高温低湿情况下,臭氧浓度及臭氧超标率均随着气温的升高而增加,当气温高于30℃时,臭氧浓度随温度的变化升高更为明显;臭氧浓度和超标率随着相对湿度的升高而逐渐降低,其中,当40%≤RH<50%时,臭氧浓度及超标率最高;当风速在1~2 m·s^(-1)时,臭氧超标率最大.(2)对所建立的广州本地化的逐时臭氧污染气象条件指数模型和分级标准进行了检验评估,结果显示,臭氧污染气象条件指数等级越高,臭氧浓度和超标率也越大,说明该指数能够较好地表征臭氧污染天气的强弱.(3)基于欧洲中心高分辨率数值预报产品,根据污染气象条件指数模型,对广州3种不同天气类型下的指数预报进行对比验证,预报效果较好,说明该指数对臭氧污染天气预报有较好的指导意义.

视程障碍现象自动判别分析与应用

文章介绍了自动气象站能见度观测数据在ISOS业务系统平台上的取值意义以及1min、10min水平能见度的概念;在ISOS系统中视程障碍现象的自动判别记录需用能见度自动观测资料结合其他常规自动化观测资料作为判别基础进行综合判断。文章从综合判别依据、算法及判别流程等方面分析和探究视程障碍天气现象综合自动判断的方法,同时介绍了能见度及视程障碍现象数据的应用与相关数据的科学处理方法。

水温对自动蒸发数据质量的影响

文章主要根据水体"热胀冷缩"的原理,计算不同水温对应的水位高度,通过对这种水体体积变化进行蒸发数据的补偿进行研究探讨,得到一个接近真实蒸发情况的补偿数学方程式,以获取更加准确的蒸发量数据。通过对2017年4月、8月、12月的数据进行研究分析,得出实测蒸发量与水温、4℃水位及实测蒸发量和修正蒸发量差值之间的相关性以及影响因子。

我国城镇应急预警信息广播系统硬件建设及思考

应急预警信息广播是灾害预警信息发布的重要渠道之一,在美国、日本等国家形成了较为成熟的建设和运行经验。本文以广州市突发事件预警信息广播系统黄埔区试点建设作为典型案例,介绍了技术实现方法、试点实施情况和项目建设经验,并提出我国城镇应急预警信息广播系统发展的三个方向。