2013年第41卷第4期文章目次
2013, 41(4):597-602.
摘要:
从传感器测量原理、观测方法、数据处理算法等方面介绍了一种利用相位法激光测距原理测量积雪深度的雪深传感器，并参加了中国气象局于2010/2011年在黑龙江通河、新疆阿勒泰等台站开展的积雪深度对比观测试验，与超声波传感器和人工测量积雪深度进行了对比，比较了三者之间测量结果的差异。试验结果表明：这种激光雪深传感器能够适应冬季严寒和暴雪天气条件，可以连续、自动、准确的监测雪面变化过程；与超声波雪深传感器相比，激光雪深传感器测量结果更加稳定，更加接近人工观测结果；激光雪深传感器与人工测量雪深结果之间的平均误差约为1 cm，测量精度达到《地面气象观测规范》要求。
从传感器测量原理、观测方法、数据处理算法等方面介绍了一种利用相位法激光测距原理测量积雪深度的雪深传感器，并参加了中国气象局于2010/2011年在黑龙江通河、新疆阿勒泰等台站开展的积雪深度对比观测试验，与超声波传感器和人工测量积雪深度进行了对比，比较了三者之间测量结果的差异。试验结果表明：这种激光雪深传感器能够适应冬季严寒和暴雪天气条件，可以连续、自动、准确的监测雪面变化过程；与超声波雪深传感器相比，激光雪深传感器测量结果更加稳定，更加接近人工观测结果；激光雪深传感器与人工测量雪深结果之间的平均误差约为1 cm，测量精度达到《地面气象观测规范》要求。
2013, 41(4):603-607.
摘要:
针对激光雨滴谱仪中接收端信号非常微弱、小雨滴信号容易受噪声干扰的特点，为提高系统的信噪比和小雨滴检测能力，基于微弱信号检测原理，优化前端模拟电路设计，采用数字锁相放大（DLIA）技术，构建了以OMAP3530的DSP Core为核心的数字锁相放大器。系统结构简单、易于实现，可以避免模拟器件的零漂、非线性等问题。仿真结果表明：这种数字锁相放大器能实现微弱信号的恒定放大，抑制了对带外噪声的放大，提高了信噪比（SNR），能有效提高激光雨滴谱仪的小雨滴检测能力。
针对激光雨滴谱仪中接收端信号非常微弱、小雨滴信号容易受噪声干扰的特点，为提高系统的信噪比和小雨滴检测能力，基于微弱信号检测原理，优化前端模拟电路设计，采用数字锁相放大（DLIA）技术，构建了以OMAP3530的DSP Core为核心的数字锁相放大器。系统结构简单、易于实现，可以避免模拟器件的零漂、非线性等问题。仿真结果表明：这种数字锁相放大器能实现微弱信号的恒定放大，抑制了对带外噪声的放大，提高了信噪比（SNR），能有效提高激光雨滴谱仪的小雨滴检测能力。
2013, 41(4):608-613.
摘要:
相位噪声是脉冲多普勒天气雷达系统的重要性能指标，直接反映雷达系统的相干性。为了透彻理解天气雷达相位噪声指标的物理意义，归纳了天气雷达相位噪声指标异常的排查分析方法，以指导天气雷达机务人员测试排查天气雷达相噪指标异常故障。在深入分析相位噪声物理意义的基础上，根据新一代多普勒天气雷达相噪指标的测试原理和方法，对可能影响雷达系统相位噪声的各种因素进行总结分析，提出了一种天气雷达相噪指标异常的排查分析方法，河源天气雷达相噪超标的故障排除案例证明了该方法的有效性。
相位噪声是脉冲多普勒天气雷达系统的重要性能指标，直接反映雷达系统的相干性。为了透彻理解天气雷达相位噪声指标的物理意义，归纳了天气雷达相位噪声指标异常的排查分析方法，以指导天气雷达机务人员测试排查天气雷达相噪指标异常故障。在深入分析相位噪声物理意义的基础上，根据新一代多普勒天气雷达相噪指标的测试原理和方法，对可能影响雷达系统相位噪声的各种因素进行总结分析，提出了一种天气雷达相噪指标异常的排查分析方法，河源天气雷达相噪超标的故障排除案例证明了该方法的有效性。
2013, 41(4):614-619.
摘要:
依据新一代天气雷达接收机系统工作原理及接收系统特性曲线关键点参数测量方法，结合对CINRAD/CC新一代天气雷达系统特性曲线异常故障的分析，提出了接收系统特性曲线异常故障诊断流程及处理方法，该方法在排除CINRAD/CC新一代天气雷达接收机特性曲线异常的故障实践中得到验证，结果表明：采用这种诊断流程和处理方法不仅快捷、有效，还具有规范性和稳定性，可为雷达技术保障人员处理各种型号新一代天气雷达接收机特性曲线异常故障提供借鉴。
依据新一代天气雷达接收机系统工作原理及接收系统特性曲线关键点参数测量方法，结合对CINRAD/CC新一代天气雷达系统特性曲线异常故障的分析，提出了接收系统特性曲线异常故障诊断流程及处理方法，该方法在排除CINRAD/CC新一代天气雷达接收机特性曲线异常的故障实践中得到验证，结果表明：采用这种诊断流程和处理方法不仅快捷、有效，还具有规范性和稳定性，可为雷达技术保障人员处理各种型号新一代天气雷达接收机特性曲线异常故障提供借鉴。
2013, 41(4):620-625.
摘要:
详细叙述了CINRAD/SA雷达灯丝电源控制电路的工作状态，分析了控制电路中脉宽调制器SG1525A的特性，调试了控制斩波器的脉宽调制电路和振荡器控制电路的关键测试波形，并对灯丝电源输出电压、灯丝电压保护和灯丝电流保护进行了分步调试。根据实际经验总结了在灯丝电源调试过程中出现的故障判定流程和故障排查、排除方法，旨在为雷达灯丝电源的故障处理提供参考和借鉴。
详细叙述了CINRAD/SA雷达灯丝电源控制电路的工作状态，分析了控制电路中脉宽调制器SG1525A的特性，调试了控制斩波器的脉宽调制电路和振荡器控制电路的关键测试波形，并对灯丝电源输出电压、灯丝电压保护和灯丝电流保护进行了分步调试。根据实际经验总结了在灯丝电源调试过程中出现的故障判定流程和故障排查、排除方法，旨在为雷达灯丝电源的故障处理提供参考和借鉴。
2013, 41(4):626-629.
摘要:
针对黄山光明顶的Parsivel激光降水粒子谱仪在实际观测中出现的问题，给出了可行的解决方法。仪器自动连续观测以来每天09：00—16：00采样数据均出现异常谱，经排查发现这个时段恰好是CINRAD/SA雷达观测时段，所以考虑异常数据由雷达电磁辐射或周围电磁场的影响造成，并简要探索了其影响原因。根据金属可以屏蔽电磁波的性质，在确保钢丝网完全屏蔽雷达的电磁辐射下，考虑尽量不影响仪器周围的流场结构且易于固定等因素，经过多次试验，最终选定在雷达方向靠近雨滴谱仪器约3 m处安放钢丝网，完全屏蔽了雷达观测时对仪器的辐射，保障了观测资料的可靠性。
针对黄山光明顶的Parsivel激光降水粒子谱仪在实际观测中出现的问题，给出了可行的解决方法。仪器自动连续观测以来每天09：00—16：00采样数据均出现异常谱，经排查发现这个时段恰好是CINRAD/SA雷达观测时段，所以考虑异常数据由雷达电磁辐射或周围电磁场的影响造成，并简要探索了其影响原因。根据金属可以屏蔽电磁波的性质，在确保钢丝网完全屏蔽雷达的电磁辐射下，考虑尽量不影响仪器周围的流场结构且易于固定等因素，经过多次试验，最终选定在雷达方向靠近雨滴谱仪器约3 m处安放钢丝网，完全屏蔽了雷达观测时对仪器的辐射，保障了观测资料的可靠性。
2013, 41(4):630-634.
摘要:
运行监控系统的建设提升了综合气象观测网气象探测设备的运行保障能力。作为运行监控系统的有益补充，以ArcGIS Engine为核心技术，构建了面向气象观测领域的GIS应用程序平台，重点讨论了气象观测设备的监控方法，解决了C/S架构下气象设备监控的数据采集、数据处理、地图更新等若干关键问题，并将数据检索、地图展示、设备监控、统计分析、产品发布、观测站网信息管理等融为一体，实现了气象设备监控的多元化、信息化、可视化、专业化、产品化。
运行监控系统的建设提升了综合气象观测网气象探测设备的运行保障能力。作为运行监控系统的有益补充，以ArcGIS Engine为核心技术，构建了面向气象观测领域的GIS应用程序平台，重点讨论了气象观测设备的监控方法，解决了C/S架构下气象设备监控的数据采集、数据处理、地图更新等若干关键问题，并将数据检索、地图展示、设备监控、统计分析、产品发布、观测站网信息管理等融为一体，实现了气象设备监控的多元化、信息化、可视化、专业化、产品化。
2013, 41(4):635-638.
摘要:
探空气球的充灌和施放是高空气象观测工作的重要组成部分。目前高空观测中雷达跟踪探空仪、探空信号接收和数据处理都已经实现自动化，只有探空气球的充灌和施放是人工操作，气球充灌氢气有一定危险性，且至少需要一个观测员来完成施放气球工作。该文在分析探空气球充灌和施放各环节工作的基础上，介绍了一种探空气球施放筒的设计方案，以及在业务试验中存在的问题和改进方法，为高空气象观测系统的全程自动化创造条件。
探空气球的充灌和施放是高空气象观测工作的重要组成部分。目前高空观测中雷达跟踪探空仪、探空信号接收和数据处理都已经实现自动化，只有探空气球的充灌和施放是人工操作，气球充灌氢气有一定危险性，且至少需要一个观测员来完成施放气球工作。该文在分析探空气球充灌和施放各环节工作的基础上，介绍了一种探空气球施放筒的设计方案，以及在业务试验中存在的问题和改进方法，为高空气象观测系统的全程自动化创造条件。
2013, 41(4):639-643.
摘要:
将质量功能展开（Quality Function Deployment,QFD）方法引入到自动气象站运行质量测评研究中，建立了观测员对自动气象站运行满意度测评质量功能展开模型，通过两个阶段的质量屋结构将观测员对自动气象站运行质量逐步展开为观测员所关注的具体细节，该模型不但可以帮助自动站设计人员、业务管理人员、技术保障人员及测报员直观了解自动气象站运行现状，而且为提高自动气象站运行质量指明了需要改进的技术和方法。
将质量功能展开（Quality Function Deployment,QFD）方法引入到自动气象站运行质量测评研究中，建立了观测员对自动气象站运行满意度测评质量功能展开模型，通过两个阶段的质量屋结构将观测员对自动气象站运行质量逐步展开为观测员所关注的具体细节，该模型不但可以帮助自动站设计人员、业务管理人员、技术保障人员及测报员直观了解自动气象站运行现状，而且为提高自动气象站运行质量指明了需要改进的技术和方法。
2013, 41(4):644-647.
摘要:
气象通信系统是国内和国际气象资料传输与交换的枢纽。为了从宏观上掌握气象通信系统资料的传输情况，有效管理数据、优化和梳理业务流程，根据通信系统数据量大、流程复杂、数据异构等特点，文章基于数据仓库技术构建气象通信数据的多维模型，为长时间序列的通信数据存储和分析提供解决方案。利用SQL Server Analysis Service，采用实时业务系统的真实数据展开多维数据模型构建的试验，在此基础上对多维模型进行了联机分析处理（OLAP），验证了多维模型在数据分析和展现方面的优势。
气象通信系统是国内和国际气象资料传输与交换的枢纽。为了从宏观上掌握气象通信系统资料的传输情况，有效管理数据、优化和梳理业务流程，根据通信系统数据量大、流程复杂、数据异构等特点，文章基于数据仓库技术构建气象通信数据的多维模型，为长时间序列的通信数据存储和分析提供解决方案。利用SQL Server Analysis Service，采用实时业务系统的真实数据展开多维数据模型构建的试验，在此基础上对多维模型进行了联机分析处理（OLAP），验证了多维模型在数据分析和展现方面的优势。
2013, 41(4):648-652.
摘要:
对气象资料分析制作软件设计开发过程中主要采用的技术和程序编制过程中遇到的一些问题进行了介绍。该软件根据使用简便快捷、稳定可靠、易于维护的设计原则采用插件技术进行开发，可以支持多种MICAPS格式文件的单独显示和叠加显示，实现了自动气象站资料的显示和自动语音文本报警功能、预报结果自动入库并根据需要后台自动生成带有标注的Word、Excel格式不同内容文档功能，可使预报员节省时间和精力。
对气象资料分析制作软件设计开发过程中主要采用的技术和程序编制过程中遇到的一些问题进行了介绍。该软件根据使用简便快捷、稳定可靠、易于维护的设计原则采用插件技术进行开发，可以支持多种MICAPS格式文件的单独显示和叠加显示，实现了自动气象站资料的显示和自动语音文本报警功能、预报结果自动入库并根据需要后台自动生成带有标注的Word、Excel格式不同内容文档功能，可使预报员节省时间和精力。
2013, 41(4):653-658.
摘要:
随着经济社会的发展，公众对气象信息的需求趋于精细化。通过对电视气象节目中图表要求的分析，介绍了在Windows环境下通过VB编程对气象数据进行处理、分析，以ActiveX的方式调用Matlab、Photoshop等绘图软件二次处理加工，实现气象图表快速生成的思路和方法。利用不同软件的优势和接口技术混合编程可以提升高质量气象图表绘制的自动化程度，使大量气象数据和统计分析结果快速可视化，并通过媒体及时向社会发布，满足公众需求。
随着经济社会的发展，公众对气象信息的需求趋于精细化。通过对电视气象节目中图表要求的分析，介绍了在Windows环境下通过VB编程对气象数据进行处理、分析，以ActiveX的方式调用Matlab、Photoshop等绘图软件二次处理加工，实现气象图表快速生成的思路和方法。利用不同软件的优势和接口技术混合编程可以提升高质量气象图表绘制的自动化程度，使大量气象数据和统计分析结果快速可视化，并通过媒体及时向社会发布，满足公众需求。
2013, 41(4):659-663.
摘要:
以华风集团高清虚拟演播室建设项目为案例，论述了高清虚拟演播室技术在系统建设、系统调试、天气预报节目业务实现环节需要重点解决的几个问题和难点。根据气象电视节目制作要求，在从虚拟演播室系统系统建设到节目制作业务化的整个过程中，重点解决了音频系统延时量计算、绿箱景区施工、绿箱景区灯光布局、绿箱色键抠像调试、摄像机定位与跟踪调试、气象数据调用与转换共6个关键性技术问题。此次业务系统实践的成功是虚拟演播室技术在全国气象影视行业高清节目制作中的应用和推广的很好尝试。
以华风集团高清虚拟演播室建设项目为案例，论述了高清虚拟演播室技术在系统建设、系统调试、天气预报节目业务实现环节需要重点解决的几个问题和难点。根据气象电视节目制作要求，在从虚拟演播室系统系统建设到节目制作业务化的整个过程中，重点解决了音频系统延时量计算、绿箱景区施工、绿箱景区灯光布局、绿箱色键抠像调试、摄像机定位与跟踪调试、气象数据调用与转换共6个关键性技术问题。此次业务系统实践的成功是虚拟演播室技术在全国气象影视行业高清节目制作中的应用和推广的很好尝试。
2013, 41(4):664-669.
摘要:
为探究重灾台风0908号莫拉克(Morkot)成灾的内在原因，利用NCEP/NCAR1°×1°资料和WRF数值模式，以及观测分析和数值模拟方法，对“莫拉克”过台湾岛强度始终维持在960 hPa不减的现象进行研究。观测分析发现“莫拉克”强度不减与其西南方向的0907号台风天鹅(Goni)相互作用有关，物理量诸如水汽、散度、涡度等持续从“天鹅”输入“莫拉克”，如水汽输入层次主要集中在950~850 hPa，600 hPa以上很少；涡度（垂直速度）也存在低层正涡度（负散度）输送，高层负涡度（正散度）输送。利用WRF数值模式作控制试验和抹掉台风天鹅的敏感试验，试验结果表明有涡度、水汽通量、散度等物理量从天鹅向莫拉克输送卷入，从而对莫拉克过台湾岛强度的维持不减存在一定的支持作用。
为探究重灾台风0908号莫拉克(Morkot)成灾的内在原因，利用NCEP/NCAR1°×1°资料和WRF数值模式，以及观测分析和数值模拟方法，对“莫拉克”过台湾岛强度始终维持在960 hPa不减的现象进行研究。观测分析发现“莫拉克”强度不减与其西南方向的0907号台风天鹅(Goni)相互作用有关，物理量诸如水汽、散度、涡度等持续从“天鹅”输入“莫拉克”，如水汽输入层次主要集中在950~850 hPa，600 hPa以上很少；涡度（垂直速度）也存在低层正涡度（负散度）输送，高层负涡度（正散度）输送。利用WRF数值模式作控制试验和抹掉台风天鹅的敏感试验，试验结果表明有涡度、水汽通量、散度等物理量从天鹅向莫拉克输送卷入，从而对莫拉克过台湾岛强度的维持不减存在一定的支持作用。
2013, 41(4):670-681.
摘要:
利用1951—2007年NCEP/NCAR逐月再分析资料和NOAA扩展重建海表温度ERSSTv3b数据，通过分析春季地气温差和大气热源显著性分布及变化特征，选定了东亚（以青藏高原为主）区域为研究对象，运用标准化指数计算、异常年合成，相关性比较等方法，分析并探讨了影响高原春季热源的前期冬季海温特征及时空分布关系。分析发现在冬季北太平洋海面存在着两个海温与春季高原视热源相关性较显著的区域，位于北太平洋东部海域A区及位于北太平洋西部海域B区，前者呈正相关关系，后者呈反相关关系。以3月高原热源为出发点，进一步分析了前期海温场对青藏高原视热源影响“强信号”区持续性，以印证冬季海温对春季视热源影响具有持续性的前兆性意义。通过异常年分析，揭示出对应于前期冬季海温强信号区异常年的高原大气视热源与风场垂直结构异常特征；通过前冬海温强信号区与夏季东亚相关环流型和水汽输送结构的相关矢综合分析，进一步揭示出夏季长江中下游多雨年的前冬海温强信号区域与后期夏季500 hPa高度场相关型及其整层水汽输送相关矢特征。
利用1951—2007年NCEP/NCAR逐月再分析资料和NOAA扩展重建海表温度ERSSTv3b数据，通过分析春季地气温差和大气热源显著性分布及变化特征，选定了东亚（以青藏高原为主）区域为研究对象，运用标准化指数计算、异常年合成，相关性比较等方法，分析并探讨了影响高原春季热源的前期冬季海温特征及时空分布关系。分析发现在冬季北太平洋海面存在着两个海温与春季高原视热源相关性较显著的区域，位于北太平洋东部海域A区及位于北太平洋西部海域B区，前者呈正相关关系，后者呈反相关关系。以3月高原热源为出发点，进一步分析了前期海温场对青藏高原视热源影响“强信号”区持续性，以印证冬季海温对春季视热源影响具有持续性的前兆性意义。通过异常年分析，揭示出对应于前期冬季海温强信号区异常年的高原大气视热源与风场垂直结构异常特征；通过前冬海温强信号区与夏季东亚相关环流型和水汽输送结构的相关矢综合分析，进一步揭示出夏季长江中下游多雨年的前冬海温强信号区域与后期夏季500 hPa高度场相关型及其整层水汽输送相关矢特征。
2013, 41(4):682-689.
摘要:
通过ARPS/ADAS云分析系统将雷达反射率因子信息引入到模式的初始场中，并结合中尺度数值模式模拟研究了2008年6月23日发生在北京周边地区的一次冰雹天气过程。结果表明：在初始场中引入雷达反射率因子信息之后，改进了初始场中水凝物信息和温度场，使得初始场更加符合实际大气状况；与未进行云分析试验比较，云分析之后，模式模拟对于雹云产生位置、强度以及移动路径有明显改进，其中3 h之内的模拟效果最好；降水降雹提早1 h发生，并且降水降雹的峰值也提前出现，明显减少模式spin up时间。
通过ARPS/ADAS云分析系统将雷达反射率因子信息引入到模式的初始场中，并结合中尺度数值模式模拟研究了2008年6月23日发生在北京周边地区的一次冰雹天气过程。结果表明：在初始场中引入雷达反射率因子信息之后，改进了初始场中水凝物信息和温度场，使得初始场更加符合实际大气状况；与未进行云分析试验比较，云分析之后，模式模拟对于雹云产生位置、强度以及移动路径有明显改进，其中3 h之内的模拟效果最好；降水降雹提早1 h发生，并且降水降雹的峰值也提前出现，明显减少模式spin up时间。
2013, 41(4):690-695.
摘要:
采用偏最小二乘回归建立了前汛期（4—6月）月降水量的预测模型，其中模型的输入因子是通过对3个前期月平均物理量场（海温场、500 hPa温度场和200 hPa高度场）大量的场相关因子采用系统降维的处理方法获得。为实现同时对多个站点的月降水量预测，将多站点的月降水量预测转换成多站点气候场的主分量预测,进一步利用气候场特征向量的近似不变性进行回算，从而得到多站点的逐站月降水量预测结果。对广西37个基本站的前汛期月降水量进行了6年独立样本检验，其预报结果显示该模型具有较好的预报能力。
采用偏最小二乘回归建立了前汛期（4—6月）月降水量的预测模型，其中模型的输入因子是通过对3个前期月平均物理量场（海温场、500 hPa温度场和200 hPa高度场）大量的场相关因子采用系统降维的处理方法获得。为实现同时对多个站点的月降水量预测，将多站点的月降水量预测转换成多站点气候场的主分量预测,进一步利用气候场特征向量的近似不变性进行回算，从而得到多站点的逐站月降水量预测结果。对广西37个基本站的前汛期月降水量进行了6年独立样本检验，其预报结果显示该模型具有较好的预报能力。
2013, 41(4):696-702.
摘要:
2010年8月4—5日和2010年8月21—22日两次天气过程都是在副热带高压外围产生的沿海大暴雨天气，利用多种资料，重点针对基层气象台(站)常用的几家数值模式产品，对两次暴雨过程从环流形势、影响系统、降水量要素等方面进行检验分析。结果表明：各家数值模式产品对暴雨定量预报有一定的预报能力，但降雨量级普遍偏小，对强降水中心的预报稳定性较差；在降水量级上，EC模式预报较准确，具有较高的参考价值。对产生暴雨天气影响系统位置和强度的预报，不同的数值模式有所差异；对西太平洋副热带高压的预报，T639模式和EC模式各时效预报脊点位置跟实况场一致，但强度较实况偏弱；但对高空槽和切变线的预报跟实况都有一定的偏差。因此在暴雨预报中需要在参考数值预报的基础上，结合强对流工具、实况加密资料、物理量场、相似个例和经验外推等其他辅助手段提高暴雨站点预报准确率，从而提升灾害性天气服务的效果。
2010年8月4—5日和2010年8月21—22日两次天气过程都是在副热带高压外围产生的沿海大暴雨天气，利用多种资料，重点针对基层气象台(站)常用的几家数值模式产品，对两次暴雨过程从环流形势、影响系统、降水量要素等方面进行检验分析。结果表明：各家数值模式产品对暴雨定量预报有一定的预报能力，但降雨量级普遍偏小，对强降水中心的预报稳定性较差；在降水量级上，EC模式预报较准确，具有较高的参考价值。对产生暴雨天气影响系统位置和强度的预报，不同的数值模式有所差异；对西太平洋副热带高压的预报，T639模式和EC模式各时效预报脊点位置跟实况场一致，但强度较实况偏弱；但对高空槽和切变线的预报跟实况都有一定的偏差。因此在暴雨预报中需要在参考数值预报的基础上，结合强对流工具、实况加密资料、物理量场、相似个例和经验外推等其他辅助手段提高暴雨站点预报准确率，从而提升灾害性天气服务的效果。
2013, 41(4):703-712.
摘要:
利用1960—2010年陕西76个台站地面观测中的天气现象（雾）资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料，基于EOF、小波分析、回归分析方法探讨了陕西雾的时空变化特征以及与雾日多发季节相联系的大气环流异常，主要结论如下：①陕西雾地域性分布特征明显，空间上呈“三高三低”态势，河流或水域对雾的空间分布有重要影响，但不起决定作用；②年际上，陕西平均雾日数在20世纪80年代中后期至90年代雾日达到峰值，季节上，秋冬季雾日数占全年雾日数的665%以上；③SEOF分析表明陕西不同区域雾多发季节具有明显差异， 8—10月关中北部雾明显偏多，峰值出现在9月，10—12月陕南、关中雾偏多，峰值出现在11月；④年际变化的时间尺度上陕西雾主要表现为东西振荡（EOF1）和南北振荡两个主模态（EOF2）；⑤与雾日多发季EOF1相联系的环流异常表现为东亚中低纬度大陆上海平面气压(SLP)、500 hPa位势高度异常偏高，陕西位于850 hPa平均风场上反气旋性环流中心附近；当反气旋性异常环流位置偏西偏北（EOF2），北风异常分量偏强时，从海上来的水汽输送偏南，从而导致陕北雾偏少，关中、陕南雾偏多。
利用1960—2010年陕西76个台站地面观测中的天气现象（雾）资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料，基于EOF、小波分析、回归分析方法探讨了陕西雾的时空变化特征以及与雾日多发季节相联系的大气环流异常，主要结论如下：①陕西雾地域性分布特征明显，空间上呈“三高三低”态势，河流或水域对雾的空间分布有重要影响，但不起决定作用；②年际上，陕西平均雾日数在20世纪80年代中后期至90年代雾日达到峰值，季节上，秋冬季雾日数占全年雾日数的665%以上；③SEOF分析表明陕西不同区域雾多发季节具有明显差异， 8—10月关中北部雾明显偏多，峰值出现在9月，10—12月陕南、关中雾偏多，峰值出现在11月；④年际变化的时间尺度上陕西雾主要表现为东西振荡（EOF1）和南北振荡两个主模态（EOF2）；⑤与雾日多发季EOF1相联系的环流异常表现为东亚中低纬度大陆上海平面气压(SLP)、500 hPa位势高度异常偏高，陕西位于850 hPa平均风场上反气旋性环流中心附近；当反气旋性异常环流位置偏西偏北（EOF2），北风异常分量偏强时，从海上来的水汽输送偏南，从而导致陕北雾偏少，关中、陕南雾偏多。
2013, 41(4):713-719.
摘要:
运用线性回归对南岳高山气象站自建站以来（1953—2010年）的年、季平均气温、最高（低）气温进行气候趋势分析，同时用非参数Mann Kendall检验（MK检验）和滑动T 检验确定其突变位置。通过上述方法，获得半个多世纪以来在近对流层自由大气底部这一特定高度上，南岳高山气温变化规律。通过与衡山县、衡阳市近50年气温变化对比，分析南岳高山与低海拔地区气温变化的差异性及城市化对其影响程度，结果表明：近58年来，在周边环境变化很少且受人类活动影响不大的前提下，南岳高山年平均气温、最高（低）气温呈显著上升趋势，分别上升了10 ℃、08 ℃和11 ℃；四季平均气温和最低气温均呈上升趋势，而最高气温除了在夏季出现呈微弱下降趋势外，其余季节呈上升趋势；年平均和最低气温在1996年发生了突变，而最高气温突变点不明显；城市化发展对当地气温上升有一定的加强作用，但观测环境改变，对夏季气温变化影响更为明显。
运用线性回归对南岳高山气象站自建站以来（1953—2010年）的年、季平均气温、最高（低）气温进行气候趋势分析，同时用非参数Mann Kendall检验（MK检验）和滑动T 检验确定其突变位置。通过上述方法，获得半个多世纪以来在近对流层自由大气底部这一特定高度上，南岳高山气温变化规律。通过与衡山县、衡阳市近50年气温变化对比，分析南岳高山与低海拔地区气温变化的差异性及城市化对其影响程度，结果表明：近58年来，在周边环境变化很少且受人类活动影响不大的前提下，南岳高山年平均气温、最高（低）气温呈显著上升趋势，分别上升了10 ℃、08 ℃和11 ℃；四季平均气温和最低气温均呈上升趋势，而最高气温除了在夏季出现呈微弱下降趋势外，其余季节呈上升趋势；年平均和最低气温在1996年发生了突变，而最高气温突变点不明显；城市化发展对当地气温上升有一定的加强作用，但观测环境改变，对夏季气温变化影响更为明显。
2013, 41(4):720-725.
摘要:
利用1988—2010年CCMP（Cross Calibrated Multi Platform）高时空分辨率10 m风场分析了我国近海海区的大风（6级以上）日数和大风风速的空间分布特征，并且按照中央气象台对近海海区的划分，分析了近海18个海区大风的季节变化特征。我国近海大风日数高值中心及大风风速高值中心都集中于巴士海峡、台湾海峡和南海东北部海域，在巴士海峡和南海东北部海域交界处最高可达140天以上，平均大风风速达到13 m/s以上。从季节变化来看，大风日数和大风风速充分体现了东亚季风冬强夏弱的特点。冬半年，大风日数及风速高值中心一直位于东海东北部、台湾海峡、巴士海峡、南海东北部以及南海西南部海域，12月是一年之中大风日数和强度的峰值时期。从4月开始，南海西南部的高值中心消失，而以北海域的高值区的分布基本不变，这种情况一直持续到9月。近海18个海区的季节变化呈现出不同的区域差别，南海中部和南部的4个海域大风日数呈双峰型变化，冬季的12月至次年1月出现最高值，夏季西南季风时期的7—8月出现次高值。除琼州海峡外，包括南海北部海域的其余13个海区高值均在冬季12月至次年1月，低值出现在夏季6—7月。
利用1988—2010年CCMP（Cross Calibrated Multi Platform）高时空分辨率10 m风场分析了我国近海海区的大风（6级以上）日数和大风风速的空间分布特征，并且按照中央气象台对近海海区的划分，分析了近海18个海区大风的季节变化特征。我国近海大风日数高值中心及大风风速高值中心都集中于巴士海峡、台湾海峡和南海东北部海域，在巴士海峡和南海东北部海域交界处最高可达140天以上，平均大风风速达到13 m/s以上。从季节变化来看，大风日数和大风风速充分体现了东亚季风冬强夏弱的特点。冬半年，大风日数及风速高值中心一直位于东海东北部、台湾海峡、巴士海峡、南海东北部以及南海西南部海域，12月是一年之中大风日数和强度的峰值时期。从4月开始，南海西南部的高值中心消失，而以北海域的高值区的分布基本不变，这种情况一直持续到9月。近海18个海区的季节变化呈现出不同的区域差别，南海中部和南部的4个海域大风日数呈双峰型变化，冬季的12月至次年1月出现最高值，夏季西南季风时期的7—8月出现次高值。除琼州海峡外，包括南海北部海域的其余13个海区高值均在冬季12月至次年1月，低值出现在夏季6—7月。
2013, 41(4):726-735.
摘要:
利用美国环境预报中心05°气候预报系统再分析资料，研究了1988年“7〖DK〗·30”浙东大暴雨过程，发现低空南、北两支东风扰动的合并及其与高空急流的相互作用是暴雨产生的主要原因。高空冷涡与华北高压共同强迫，形成了东南向的高空急流；急流具有明显的动量下传特征，加大了对流层中层的东风分量，构成深厚的东风波系统。“7〖DK〗·30”过程的对流有效位能主要是海上气团的平流输送。低压倒槽的切变辐合积聚了大气的水汽含量，形成深厚的高相当位温层。对流层高层存在冷平流，使得东风波西移过程中对流有效位能能够持续稳定。风暴相对螺旋度与东风波系统匹配较好，能够清楚反映南、北两支东风扰动的合并过程。风暴相对螺旋度移动速度略快于东风波系统和垂直涡度，能够提前预报东风波降水的落区。
利用美国环境预报中心05°气候预报系统再分析资料，研究了1988年“7〖DK〗·30”浙东大暴雨过程，发现低空南、北两支东风扰动的合并及其与高空急流的相互作用是暴雨产生的主要原因。高空冷涡与华北高压共同强迫，形成了东南向的高空急流；急流具有明显的动量下传特征，加大了对流层中层的东风分量，构成深厚的东风波系统。“7〖DK〗·30”过程的对流有效位能主要是海上气团的平流输送。低压倒槽的切变辐合积聚了大气的水汽含量，形成深厚的高相当位温层。对流层高层存在冷平流，使得东风波西移过程中对流有效位能能够持续稳定。风暴相对螺旋度与东风波系统匹配较好，能够清楚反映南、北两支东风扰动的合并过程。风暴相对螺旋度移动速度略快于东风波系统和垂直涡度，能够提前预报东风波降水的落区。
2013, 41(4):736-741.
摘要:
利用集合变分法研究了大气边界层EK模式(考虑了水平气压梯度力、科氏力和湍流粘性力3力平衡的大气边界层模式)中湍流粘性系数的反演问题。首先利用集合变分法推导了目标函数关于反演参数的梯度表达式,然后给出了反演计算方案，最后再就反演湍流粘性系数k进行了一系列理想数值试验。数值试验结果表明:利用集合变分法对EK模式中的湍流粘性系数的反演比较成功。通过适当调整集合数，初始扰动均方差及初始值的大小，可以进一步提高集合变分法对湍流粘性系数k的反演精度。将集合变分法应用于大气边界层参数的反演是一种值得研究的计算方案。
利用集合变分法研究了大气边界层EK模式(考虑了水平气压梯度力、科氏力和湍流粘性力3力平衡的大气边界层模式)中湍流粘性系数的反演问题。首先利用集合变分法推导了目标函数关于反演参数的梯度表达式,然后给出了反演计算方案，最后再就反演湍流粘性系数k进行了一系列理想数值试验。数值试验结果表明:利用集合变分法对EK模式中的湍流粘性系数的反演比较成功。通过适当调整集合数，初始扰动均方差及初始值的大小，可以进一步提高集合变分法对湍流粘性系数k的反演精度。将集合变分法应用于大气边界层参数的反演是一种值得研究的计算方案。
2013, 41(4):742-747.
摘要:
对2010年5月14日一次降水性层状云的飞机DMT探测资料进行了分析。这次降水形成的主要微物理机制是“播种〖CD*2〗供给”过程。冰化层降水尺度的粒子浓度高，高于其他各层。过冷层冰水粒子共存，液态水含量丰富，为冰水转化和淞附增长提供了有利的增长环境条件，是降水增长的关键层。这次降水云系“播种〖CD*2〗供给”机制表现充分，但云暖层薄，暖层增长不充分，云底高，蒸发层厚，是不能产生强降水的主要云微物理原因。
对2010年5月14日一次降水性层状云的飞机DMT探测资料进行了分析。这次降水形成的主要微物理机制是“播种〖CD*2〗供给”过程。冰化层降水尺度的粒子浓度高，高于其他各层。过冷层冰水粒子共存，液态水含量丰富，为冰水转化和淞附增长提供了有利的增长环境条件，是降水增长的关键层。这次降水云系“播种〖CD*2〗供给”机制表现充分，但云暖层薄，暖层增长不充分，云底高，蒸发层厚，是不能产生强降水的主要云微物理原因。
2013, 41(4):748-752.
摘要:
利用2005—2009年沙尘天气资料、空气污染指数及后向轨迹模型分析了沙尘气溶胶影响期间福建沿海城市的空气质量。结果表明：沙尘影响日数总体上和沙尘天气过程的次数有关，2006和2007年的沙尘影响日较多。沙尘影响日呈单峰型分布，高值区出现在春季（3—6月）。沙尘影响期间的空气污染指数较高，年平均API接近或超过轻度污染级别，能见度和PM10浓度之间呈反相关。沙尘气溶胶气团主要通过西北和偏北路径运动至福建沿海城市，其中300 m高度的气团有11次经西北路径运动至福建沿海（占50%），有10次经偏北路径运动至福建沿海（占45%）；800 m高度的气团有12次经西北路径运动至福建沿海（占57%），5次经偏北路径运动至福建沿海（占24%）。
利用2005—2009年沙尘天气资料、空气污染指数及后向轨迹模型分析了沙尘气溶胶影响期间福建沿海城市的空气质量。结果表明：沙尘影响日数总体上和沙尘天气过程的次数有关，2006和2007年的沙尘影响日较多。沙尘影响日呈单峰型分布，高值区出现在春季（3—6月）。沙尘影响期间的空气污染指数较高，年平均API接近或超过轻度污染级别，能见度和PM10浓度之间呈反相关。沙尘气溶胶气团主要通过西北和偏北路径运动至福建沿海城市，其中300 m高度的气团有11次经西北路径运动至福建沿海（占50%），有10次经偏北路径运动至福建沿海（占45%）；800 m高度的气团有12次经西北路径运动至福建沿海（占57%），5次经偏北路径运动至福建沿海（占24%）。
2013, 41(4):753-757.
摘要:
地铁是机电系统、电气系统和电子系统高度集中的工程建设项目，雷电对地铁各控制系统的功能、对乘客及相关人员的人身安全带来严重的威胁。通过计算北京地铁新城五线高架车站的年预计雷击次数，对地铁在特大型城市中的重要性、发生雷电事故后果严重程度进行分析。结果表明，地铁高架车站（及高架区间）应为第二类防雷建筑物。运行列车遭受雷击可能性分析表明,充分利用高架区间灯杆的高度，在接触轨和走行轨上按一定的间隔安装专用电涌保护器有利于加强和完善列车和牵引电源的雷电防护。分析了在高架桥梁的防雷接地中大量使用地极保护器的利与弊，探讨了通过加强对杂散电流防腐的设计来减少或不使用地极保护器的基本构思。
地铁是机电系统、电气系统和电子系统高度集中的工程建设项目，雷电对地铁各控制系统的功能、对乘客及相关人员的人身安全带来严重的威胁。通过计算北京地铁新城五线高架车站的年预计雷击次数，对地铁在特大型城市中的重要性、发生雷电事故后果严重程度进行分析。结果表明，地铁高架车站（及高架区间）应为第二类防雷建筑物。运行列车遭受雷击可能性分析表明,充分利用高架区间灯杆的高度，在接触轨和走行轨上按一定的间隔安装专用电涌保护器有利于加强和完善列车和牵引电源的雷电防护。分析了在高架桥梁的防雷接地中大量使用地极保护器的利与弊，探讨了通过加强对杂散电流防腐的设计来减少或不使用地极保护器的基本构思。
27 古建筑物雷击灾害特征
2013, 41(4):758-763.
摘要:
通过对古建筑雷击灾害的调查，分析了古建筑遭受雷击部位的分布规律，发现吻兽等突出部位、古树、塔亭、服务设施等是古建筑容易遭受雷击的部位；发现有雷击历史的古建筑容易再次遭受雷击，分析了古建筑遭受雷击后起火的原因，统计了古建筑遭受雷击后造成的人员伤亡比例；讨论了古建筑物遭受雷击的原因，得出地理位置、古建筑的自身结构、树木引雷、古建筑内部环境变化、年久失修进水潮湿等因素是古建筑易受雷击的原因。
通过对古建筑雷击灾害的调查，分析了古建筑遭受雷击部位的分布规律，发现吻兽等突出部位、古树、塔亭、服务设施等是古建筑容易遭受雷击的部位；发现有雷击历史的古建筑容易再次遭受雷击，分析了古建筑遭受雷击后起火的原因，统计了古建筑遭受雷击后造成的人员伤亡比例；讨论了古建筑物遭受雷击的原因，得出地理位置、古建筑的自身结构、树木引雷、古建筑内部环境变化、年久失修进水潮湿等因素是古建筑易受雷击的原因。
2013, 41(4):764-770.
摘要:
利用常规气象资料和AMDAR（Aircraft Meteorological Data Relay，航空器气象资料中继）飞机气象资料，对2012年1月5日和23日贵阳机场飞机报告的两次强积冰个例过程进行了客观诊断分析。结果表明：“1〖DK〗·5”和“1〖DK〗·23”强积冰个例是静止锋形势下导致的，逆温层维持时间长，逆温层顶、逆温厚度基本不变且逆温强度有所增强；饱和冷云维持且冷云含水量不断加大，为强积冰的发生提供了有利的温度和水汽条件。AMDAR资料对于探空资料是有力的补充，能显示大气层结随时间细微的变化,为积冰预警预报服务提供参考。
利用常规气象资料和AMDAR（Aircraft Meteorological Data Relay，航空器气象资料中继）飞机气象资料，对2012年1月5日和23日贵阳机场飞机报告的两次强积冰个例过程进行了客观诊断分析。结果表明：“1〖DK〗·5”和“1〖DK〗·23”强积冰个例是静止锋形势下导致的，逆温层维持时间长，逆温层顶、逆温厚度基本不变且逆温强度有所增强；饱和冷云维持且冷云含水量不断加大，为强积冰的发生提供了有利的温度和水汽条件。AMDAR资料对于探空资料是有力的补充，能显示大气层结随时间细微的变化,为积冰预警预报服务提供参考。
29 山地等价雨量
2013, 41(4):771-776.
摘要:
提出山地等价雨量概念和计算方法，以达到滑坡泥石流预警指标借用国家暴雨预警标准的目的。在对国家与中国西部山地的暴雨标准进行对比后得到国家标准刚好是山地标准的2倍；由大多数滑坡泥石流灾害发生在海拔高度1300 m地带的事实，让高斯分布描述二者关系成为可行的选择；气象与国土部门流行的潜势雨量对滑坡泥石流潜势作用计算式，促成了山地等价雨量计算式的最终形成。通过对平原、山地、高原等不同环境的模拟评测试验和实况抽样检验，山地等价雨量公式能够达到预想设计效果。现在山地等价雨量公式已经用于滑坡泥石流预警分析图网站自动化发布，其运行效果尚需进一步在实践中加以验证。
提出山地等价雨量概念和计算方法，以达到滑坡泥石流预警指标借用国家暴雨预警标准的目的。在对国家与中国西部山地的暴雨标准进行对比后得到国家标准刚好是山地标准的2倍；由大多数滑坡泥石流灾害发生在海拔高度1300 m地带的事实，让高斯分布描述二者关系成为可行的选择；气象与国土部门流行的潜势雨量对滑坡泥石流潜势作用计算式，促成了山地等价雨量计算式的最终形成。通过对平原、山地、高原等不同环境的模拟评测试验和实况抽样检验，山地等价雨量公式能够达到预想设计效果。现在山地等价雨量公式已经用于滑坡泥石流预警分析图网站自动化发布，其运行效果尚需进一步在实践中加以验证。
2013, 41(4):777-783.
摘要:
为满足风电场精细化风速预报的需要，利用MM5模式的格点输出数值预报产品以及福建沿海地区两座海上测风塔的逐时气象资料，采用逐步回归的统计方法，将MM5数值预报产品与测风塔实测气象资料要素指标值共同引入回归方程，拟合两座测风塔特定高度的逐小时风速预报方程，详细介绍了该方法的实现过程。通过一年的预报效果指标以及15日的独立样本效果检验，结果表明该方法对于逐小时风速的预报有一定的应用价值。
为满足风电场精细化风速预报的需要，利用MM5模式的格点输出数值预报产品以及福建沿海地区两座海上测风塔的逐时气象资料，采用逐步回归的统计方法，将MM5数值预报产品与测风塔实测气象资料要素指标值共同引入回归方程，拟合两座测风塔特定高度的逐小时风速预报方程，详细介绍了该方法的实现过程。通过一年的预报效果指标以及15日的独立样本效果检验，结果表明该方法对于逐小时风速的预报有一定的应用价值。
2013, 41(4):784-789.
摘要:
将中尺度数值天气预报模式与BP神经网络模型相结合用于风电功率预测，以WRF模式回算了2008年6月至2009年6月试验风电场的气象要素，精度检验结果显示风速预报值与对应实测值之间的相关系数达到072，风向、气温、湿度、气压的预报也比较准确，满足建立BP神经网络预报模型的需要。逐一建立试验风电场40台风电机组输出功率的BP神经网络预报模型,分析了数据标准化方法、隐含层神经元数对预报精度的影响。进行了26天实效为24 h的逐10 min预报试验，并以独立样本进行预报精度检验，结果显示单台风电机组输出功率相对均方根误差在248%～326%之间，预报值与实测值之间的相关系数现在045～068之间；风电场整体相对均方根误差为195%，预报值与实测值之间的相关系数为074。研究结果表明该方法可以用于实际的风电功率预测。
将中尺度数值天气预报模式与BP神经网络模型相结合用于风电功率预测，以WRF模式回算了2008年6月至2009年6月试验风电场的气象要素，精度检验结果显示风速预报值与对应实测值之间的相关系数达到072，风向、气温、湿度、气压的预报也比较准确，满足建立BP神经网络预报模型的需要。逐一建立试验风电场40台风电机组输出功率的BP神经网络预报模型,分析了数据标准化方法、隐含层神经元数对预报精度的影响。进行了26天实效为24 h的逐10 min预报试验，并以独立样本进行预报精度检验，结果显示单台风电机组输出功率相对均方根误差在248%～326%之间，预报值与实测值之间的相关系数现在045～068之间；风电场整体相对均方根误差为195%，预报值与实测值之间的相关系数为074。研究结果表明该方法可以用于实际的风电功率预测。
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