2024年第52卷第3期文章目次
2024, 52(3):309-317.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230123
摘要:
针对静止轨道遥感卫星上多通道扫描型载荷成像、传输与存储过程中，存在数据质量下降等问题，本文在经典三维块匹配算法（Block Matching 3D，BM3D）基础上，提出一种基于多层级小波分解的并行执行策略。首先，使用小波变换对原始气象遥感图像分解，得到4个图像分量；其次，将所得图像分量进一步进行3级分解，并选择其中的10个图像分量；最后，每个分量并行执行BM3D滤波器去噪，并重构10个分量的输出图像。与传统BM3D去噪算法相比，改进BM3D算法的计算量可有效降低20%以上。通过与中值滤波、均值滤波、NL-Bayes、BM3D四种降噪算法进行实验对比，所提算法的峰值信噪比平均增益在0.39～4.45 dB之间，特别是在高斯白噪声和脉冲噪声的混合噪声去噪方面要显著优于选取的四种对比算法。
针对静止轨道遥感卫星上多通道扫描型载荷成像、传输与存储过程中，存在数据质量下降等问题，本文在经典三维块匹配算法（Block Matching 3D，BM3D）基础上，提出一种基于多层级小波分解的并行执行策略。首先，使用小波变换对原始气象遥感图像分解，得到4个图像分量；其次，将所得图像分量进一步进行3级分解，并选择其中的10个图像分量；最后，每个分量并行执行BM3D滤波器去噪，并重构10个分量的输出图像。与传统BM3D去噪算法相比，改进BM3D算法的计算量可有效降低20%以上。通过与中值滤波、均值滤波、NL-Bayes、BM3D四种降噪算法进行实验对比，所提算法的峰值信噪比平均增益在0.39～4.45 dB之间，特别是在高斯白噪声和脉冲噪声的混合噪声去噪方面要显著优于选取的四种对比算法。
2024, 52(3):318-329.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230129
摘要:
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。
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。
2024, 52(3):330-339.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230166
摘要:
为提高冰雹探测算法（Hail Detection Algorithm，HDA）产品的可用性，针对2015—2020年普洱地区监测到的22次冰雹个例，利用新一代雷达业务应用软件ROSE2.0对相关雷达基数据进行回放及产品分析，以命中率、虚警率、临界成功指数为指标对HDA算法在普洱地区的识别效果进行评估并给出本地化参数配置方案。结果表明:HDA算法在普洱地区命中率接近100%，但虚警现象非常普遍，使用强冰雹概率（Probability of Severe Hail，POSH）的预警效果优于任意大小冰雹概率（Probability of Hail，POH），且冰雹尺寸越大POSH虚警的概率越低。进一步使用模拟测评法对POSH算法的适配参数进行分析，发现正确输入降雹日当天的0 ℃层和-20 ℃层高度能有效减少POSH的虚警率及提高临界成功指数；同时使算法预测的最大冰雹直径普遍偏大的情况得到控制，其中，中小冰雹直径偏离百分比减小76.07%，改善效果显著高于大冰雹。此外，增大反射率因子及POSH阈值能有效控制虚警，但也导致漏报次数快速增加，当阈值太大时命中率明显降低，为了保证较高的命中率和临界成功指数，选择Z=50 dBz或POSH=70%为阈值能明显改善HDA算法的识别效果。
为提高冰雹探测算法（Hail Detection Algorithm，HDA）产品的可用性，针对2015—2020年普洱地区监测到的22次冰雹个例，利用新一代雷达业务应用软件ROSE2.0对相关雷达基数据进行回放及产品分析，以命中率、虚警率、临界成功指数为指标对HDA算法在普洱地区的识别效果进行评估并给出本地化参数配置方案。结果表明:HDA算法在普洱地区命中率接近100%，但虚警现象非常普遍，使用强冰雹概率（Probability of Severe Hail，POSH）的预警效果优于任意大小冰雹概率（Probability of Hail，POH），且冰雹尺寸越大POSH虚警的概率越低。进一步使用模拟测评法对POSH算法的适配参数进行分析，发现正确输入降雹日当天的0 ℃层和-20 ℃层高度能有效减少POSH的虚警率及提高临界成功指数；同时使算法预测的最大冰雹直径普遍偏大的情况得到控制，其中，中小冰雹直径偏离百分比减小76.07%，改善效果显著高于大冰雹。此外，增大反射率因子及POSH阈值能有效控制虚警，但也导致漏报次数快速增加，当阈值太大时命中率明显降低，为了保证较高的命中率和临界成功指数，选择Z=50 dBz或POSH=70%为阈值能明显改善HDA算法的识别效果。
2024, 52(3):340-346.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230182
摘要:
为实现2025年气象关键核心技术自主可控的目标，气象大数据云平台（简称天擎）建立了基于海光X86服务器和麒麟操作系统的仿真环境。在仿真平台运行中发现，基于容器技术的产品加工与流水线子系统容器调度性能较差，不能满足用户融入算法的时效要求。针对此问题，本文采用对比分析法，选取天擎仿真环境和业务环境的3种CPU芯片服务器和3种操作系统为研究对象，设计了一系列组合对比测试用例，找到了影响容器调度性能的关键因素—操作系统内核，并进一步分析了操作系统内核设置对系统实时性和吞吐量的影响以及适用的业务场景。最后给出了麒麟操作系统内核调整方法，通过调整内核设置，容器调度性能大幅提高，满足了产品加工系统的时效要求，为实现天擎的关键核心技术自主可控奠定基础。
为实现2025年气象关键核心技术自主可控的目标，气象大数据云平台（简称天擎）建立了基于海光X86服务器和麒麟操作系统的仿真环境。在仿真平台运行中发现，基于容器技术的产品加工与流水线子系统容器调度性能较差，不能满足用户融入算法的时效要求。针对此问题，本文采用对比分析法，选取天擎仿真环境和业务环境的3种CPU芯片服务器和3种操作系统为研究对象，设计了一系列组合对比测试用例，找到了影响容器调度性能的关键因素—操作系统内核，并进一步分析了操作系统内核设置对系统实时性和吞吐量的影响以及适用的业务场景。最后给出了麒麟操作系统内核调整方法，通过调整内核设置，容器调度性能大幅提高，满足了产品加工系统的时效要求，为实现天擎的关键核心技术自主可控奠定基础。
2024, 52(3):347-355.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230189
摘要:
为打破传统气象业务空间的局限性，实现全省分级联动的监控体系，提升气象数据和装备的保障能力，以手机APP为载体开发集约多功能领域、面向多用户群体的气象综合监控系统。系统以Springboot+Vue+Mybatis-Plus为开发框架，通过开发接口程序从多业务平台获取源数据，经过统一格式以后推送给隔离区提供访问服务，同时采用跨平台开发uni-app、增强版持久层Mybatis-Plus、实时数据集成FlinkCDC等技术框架提升系统的安全性、兼容性和高效性。系统在贵州省、市、县、站各级气象部门推广使用。结果表明：该系统同时兼容Android以及iOS等多移动端系统，运行稳定，气象资料的及时性监测有所提升。
为打破传统气象业务空间的局限性，实现全省分级联动的监控体系，提升气象数据和装备的保障能力，以手机APP为载体开发集约多功能领域、面向多用户群体的气象综合监控系统。系统以Springboot+Vue+Mybatis-Plus为开发框架，通过开发接口程序从多业务平台获取源数据，经过统一格式以后推送给隔离区提供访问服务，同时采用跨平台开发uni-app、增强版持久层Mybatis-Plus、实时数据集成FlinkCDC等技术框架提升系统的安全性、兼容性和高效性。系统在贵州省、市、县、站各级气象部门推广使用。结果表明：该系统同时兼容Android以及iOS等多移动端系统，运行稳定，气象资料的及时性监测有所提升。
2024, 52(3):356-366.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230120
摘要:
基于污染物情况、环流系统和时空分布特征分析，利用神经网络对历史数据进行建模，生成了能见度集合预报产品。在2022年冬季的TS评分检验中，预报产品优于欧洲中期数值预报中心模式(ECMWF)的能见度预报产品。利用概率匹配、最优百分位和神经网络三种后处理方法生成后处理产品，这些产品的TS评分优于集合预报产品。预报输入的ECMWF模式2 m湿度与实况的偏差是误差的主要来源。利用集成方法对三种后处理产品进行集成，其TS评分结果在低能见度区间总体接近或略优于原始产品。生成的能见度集合预报后处理最优集成预报产品成功提高了对中期延伸期能见度天气的预测准确性。
基于污染物情况、环流系统和时空分布特征分析，利用神经网络对历史数据进行建模，生成了能见度集合预报产品。在2022年冬季的TS评分检验中，预报产品优于欧洲中期数值预报中心模式(ECMWF)的能见度预报产品。利用概率匹配、最优百分位和神经网络三种后处理方法生成后处理产品，这些产品的TS评分优于集合预报产品。预报输入的ECMWF模式2 m湿度与实况的偏差是误差的主要来源。利用集成方法对三种后处理产品进行集成，其TS评分结果在低能见度区间总体接近或略优于原始产品。生成的能见度集合预报后处理最优集成预报产品成功提高了对中期延伸期能见度天气的预测准确性。
2024, 52(3):367-379.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230172
摘要:
基于欧洲中期天气预报中心（European Center for Medium-range Weather Forecasts，ECMWF）集合预报资料及浙江全省自动站降水观测资料，采用贝叶斯模型平均（Bayesian Model Average, BMA）方法对2020年浙江超长梅汛期开展降水概率预报订正试验。采用平均绝对误差、连续等级概率评分、布莱尔评分BS、Talagrand、概率积分变换(Probability Integral Transform, PIT)直方图及属性图检验方法对本次过程BMA订正前后的概率预报进行对比分析，结果表明：①50 d为适用于浙江梅汛期ECMWF集合预报订正的BMA最优训练期，经最优训练期的BMA订正后，预报离散度有所增加，预报误差有所下降；②BMA对0.1 mm、10.0 mm和25.0 mm阈值降水的订正效果显著，经BMA订正后3个阈值的降水预报BS下降率分别为25.92%、19.29%、4.76%，但对超过50.0 mm的降水订正效果不明显，且随着降水阈值增加，BMA的订正效果减弱；③在强降水个例中，BMA能有效减少各阈值降水预报概率大值落区偏差，使订正后的降水预报概率大值区与观测落区更一致。
基于欧洲中期天气预报中心（European Center for Medium-range Weather Forecasts，ECMWF）集合预报资料及浙江全省自动站降水观测资料，采用贝叶斯模型平均（Bayesian Model Average, BMA）方法对2020年浙江超长梅汛期开展降水概率预报订正试验。采用平均绝对误差、连续等级概率评分、布莱尔评分BS、Talagrand、概率积分变换(Probability Integral Transform, PIT)直方图及属性图检验方法对本次过程BMA订正前后的概率预报进行对比分析，结果表明：①50 d为适用于浙江梅汛期ECMWF集合预报订正的BMA最优训练期，经最优训练期的BMA订正后，预报离散度有所增加，预报误差有所下降；②BMA对0.1 mm、10.0 mm和25.0 mm阈值降水的订正效果显著，经BMA订正后3个阈值的降水预报BS下降率分别为25.92%、19.29%、4.76%，但对超过50.0 mm的降水订正效果不明显，且随着降水阈值增加，BMA的订正效果减弱；③在强降水个例中，BMA能有效减少各阈值降水预报概率大值落区偏差，使订正后的降水预报概率大值区与观测落区更一致。
2024, 52(3):380-391.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230246
摘要:
对足够精细的观测资料做详尽的分析有助于澄清对流组织与增强的动力机制。本文利用机场跑道两端的分钟雨量资料、常规观测资料、加密自动站、ERA5再分析和S波段双偏振、X波段双偏振相控阵雷达资料，对2022年7月15日厦门机场出现的一次短时强降水天气进行了分析。结果表明：此次过程因阵风锋在传播过程中与地面辐合线交叉碰并而触发抬升，在500 hPa与850 hPa假相当位温差的负大值区和低层高温高湿的环境下激发出新的对流，给厦门机场带来罕见的短时强降水天气，期间分钟雨量最大达2.5 mm、跑道能见度降至400 m，两者呈反相关，但当分钟雨量大于1.6 mm时两者反相关性减弱，能见度谷值则晚于雨量峰值出现。观测分析表明，径向速度的气旋性切变与分钟雨量的变化趋势较为一致，两者有较好的对应关系。当2～5 km高度存在气旋性切变时雨量显著增加，当有两个高度层的切变强度达到2×10-3s-1以上时分钟雨量可达约2 mm，为本次短时强降水的组织特征。
对足够精细的观测资料做详尽的分析有助于澄清对流组织与增强的动力机制。本文利用机场跑道两端的分钟雨量资料、常规观测资料、加密自动站、ERA5再分析和S波段双偏振、X波段双偏振相控阵雷达资料，对2022年7月15日厦门机场出现的一次短时强降水天气进行了分析。结果表明：此次过程因阵风锋在传播过程中与地面辐合线交叉碰并而触发抬升，在500 hPa与850 hPa假相当位温差的负大值区和低层高温高湿的环境下激发出新的对流，给厦门机场带来罕见的短时强降水天气，期间分钟雨量最大达2.5 mm、跑道能见度降至400 m，两者呈反相关，但当分钟雨量大于1.6 mm时两者反相关性减弱，能见度谷值则晚于雨量峰值出现。观测分析表明，径向速度的气旋性切变与分钟雨量的变化趋势较为一致，两者有较好的对应关系。当2～5 km高度存在气旋性切变时雨量显著增加，当有两个高度层的切变强度达到2×10-3s-1以上时分钟雨量可达约2 mm，为本次短时强降水的组织特征。
2024, 52(3):392-402.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230211
摘要:
无资料地区雪灾防御参数常采用周边有资料的气象站参数替代，基于气候背景相似的降雪气候区划可以为代表站的选取提供科学依据。本文利用湖北省76个国家气象站1961—2020年的气象观测资料，选取了降雪初终日、雪日数、积雪日数、降雪量、最大积雪深度等12个多维时间序列指标，采用Hilbert-Schmidt Independence Criterion（HSIC）核函数的有偏估计公式计算12个指标的整体相似性，对湖北省降雪气候进行了聚类分析。结果表明：湖北省降雪气候可以划分为东南部、中部、西北部和西南部4个气候分区，分区的地带性分布特征与湖北省强降雪天气由北方冷空气南下产生的气候背景一致；初雪日从西北部向中部、西南部、东南部降雪区推迟，终雪日则正好相反，西北部的降雪日数和积雪日数最多；东南部代表站为黄石站，中部代表站有麻城、武汉、钟祥，西南部代表站有咸丰、巴东，西北部代表站郧西、老河口。HSIC核函数能很好处理较大年际波动的指标序列集之间的相似性，其聚类方法对湖北省降雪的气候区划较为合理，区划结果为湖北省精细化雪灾防御提供了技术依据。
无资料地区雪灾防御参数常采用周边有资料的气象站参数替代，基于气候背景相似的降雪气候区划可以为代表站的选取提供科学依据。本文利用湖北省76个国家气象站1961—2020年的气象观测资料，选取了降雪初终日、雪日数、积雪日数、降雪量、最大积雪深度等12个多维时间序列指标，采用Hilbert-Schmidt Independence Criterion（HSIC）核函数的有偏估计公式计算12个指标的整体相似性，对湖北省降雪气候进行了聚类分析。结果表明：湖北省降雪气候可以划分为东南部、中部、西北部和西南部4个气候分区，分区的地带性分布特征与湖北省强降雪天气由北方冷空气南下产生的气候背景一致；初雪日从西北部向中部、西南部、东南部降雪区推迟，终雪日则正好相反，西北部的降雪日数和积雪日数最多；东南部代表站为黄石站，中部代表站有麻城、武汉、钟祥，西南部代表站有咸丰、巴东，西北部代表站郧西、老河口。HSIC核函数能很好处理较大年际波动的指标序列集之间的相似性，其聚类方法对湖北省降雪的气候区划较为合理，区划结果为湖北省精细化雪灾防御提供了技术依据。
2024, 52(3):403-414.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230186
摘要:
基于辽宁省61个国家气象站1961—2020年和998个区域自动气象观测站建站至2020年逐小时、逐日降水资料，分析了辽宁省暴雨洪涝灾害主要致灾因子，计算了暴雨洪涝孕灾环境指标，完成了辽宁省暴雨洪涝灾害危险性评估。结果表明：暴雨洪涝高危险性地区主要位于丹东；暴雨洪涝灾害人口高风险区主要位于沈阳和大连市区；经济高风险区主要位于大连和盘锦市区；水稻、玉米高风险区主要位于锦州、盘锦和丹东。利用辽宁省无缝隙智能网格预报数据对2022年7月28—29日的暴雨过程灾害风险进行了预评估，发现暴雨灾害危险性高值区域主要分布在朝阳、葫芦岛以及辽宁中部。暴雨灾害可能造成的人口、经济高风险区域主要位于辽宁西部和中部地区；暴雨灾害可能造成的水稻和玉米高风险区主要位于沈阳、铁岭和朝阳北部等地区。预计高风险区主要影响人口约为449万人，经济损失约为1432万元，受影响的水稻面积约为1.028万公顷、玉米面积约为1.798万公顷。通过灾后效果检验，发现预评估模型效果良好，可在实际的暴雨洪涝灾害风险评估业务中使用。
基于辽宁省61个国家气象站1961—2020年和998个区域自动气象观测站建站至2020年逐小时、逐日降水资料，分析了辽宁省暴雨洪涝灾害主要致灾因子，计算了暴雨洪涝孕灾环境指标，完成了辽宁省暴雨洪涝灾害危险性评估。结果表明：暴雨洪涝高危险性地区主要位于丹东；暴雨洪涝灾害人口高风险区主要位于沈阳和大连市区；经济高风险区主要位于大连和盘锦市区；水稻、玉米高风险区主要位于锦州、盘锦和丹东。利用辽宁省无缝隙智能网格预报数据对2022年7月28—29日的暴雨过程灾害风险进行了预评估，发现暴雨灾害危险性高值区域主要分布在朝阳、葫芦岛以及辽宁中部。暴雨灾害可能造成的人口、经济高风险区域主要位于辽宁西部和中部地区；暴雨灾害可能造成的水稻和玉米高风险区主要位于沈阳、铁岭和朝阳北部等地区。预计高风险区主要影响人口约为449万人，经济损失约为1432万元，受影响的水稻面积约为1.028万公顷、玉米面积约为1.798万公顷。通过灾后效果检验，发现预评估模型效果良好，可在实际的暴雨洪涝灾害风险评估业务中使用。
2024, 52(3):415-423.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230176
摘要:
针对广东“龙舟水”灾情的灾前预估和灾后快速估计的需求，本文利用1995—2021年广东“龙舟水”期间降雨和暴雨洪涝灾害数据，计算“龙舟水”综合灾情指数，应用百分位法将其划分为轻、中、重3个等级；并对广东“龙舟水”的灾情特征、降雨与灾情的关系进行分析。结果表明：①1995—2021年广东“龙舟水”期间降雨强度、范围、强降雨频率及持续时间的峰值集中在2005—2010年，灾情强峰值出现在2005—2008年，峰值区间较一致；2008年灾情最重，2008年后综合灾情强度呈下降趋势，近10 a（2012—2021年）各灾情也呈下降趋势，以倒塌房屋数、受灾人口数、农作物受灾面积降幅最明显，直接经济损失降幅较小。②农作物受灾面积与各降雨指标的相关性最大，其次为受灾人口数和直接经济损失；综合灾情等级、直接经济损失主要受降雨强度、强降雨频率影响，受灾人口数、农作物受灾面积灾情主要受降雨强度、降雨范围影响，倒塌房屋数、死亡人数灾情主要受强降雨的频率影响。③建立的“龙舟水”平均总降雨量与灾情的拟合关系方程，能较好地估计 “龙舟水”综合灾情等级和灾情数据。
针对广东“龙舟水”灾情的灾前预估和灾后快速估计的需求，本文利用1995—2021年广东“龙舟水”期间降雨和暴雨洪涝灾害数据，计算“龙舟水”综合灾情指数，应用百分位法将其划分为轻、中、重3个等级；并对广东“龙舟水”的灾情特征、降雨与灾情的关系进行分析。结果表明：①1995—2021年广东“龙舟水”期间降雨强度、范围、强降雨频率及持续时间的峰值集中在2005—2010年，灾情强峰值出现在2005—2008年，峰值区间较一致；2008年灾情最重，2008年后综合灾情强度呈下降趋势，近10 a（2012—2021年）各灾情也呈下降趋势，以倒塌房屋数、受灾人口数、农作物受灾面积降幅最明显，直接经济损失降幅较小。②农作物受灾面积与各降雨指标的相关性最大，其次为受灾人口数和直接经济损失；综合灾情等级、直接经济损失主要受降雨强度、强降雨频率影响，受灾人口数、农作物受灾面积灾情主要受降雨强度、降雨范围影响，倒塌房屋数、死亡人数灾情主要受强降雨的频率影响。③建立的“龙舟水”平均总降雨量与灾情的拟合关系方程，能较好地估计 “龙舟水”综合灾情等级和灾情数据。
2024, 52(3):424-433.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230152
摘要:
为进一步加强星地闪电观测资料运用，本文基于2020年6—8月FY-4A/LMI闪电数据(LMIG)和浙江省ADTD-2C三维闪电定位数据，对比分析两套闪电数据的时空分布特征，并结合雷达和云顶亮温资料，分析了2020年7月15日浙江省雷暴过程两套闪电观测资料的演变规律。结果表明：2010年6—8月，浙江省LMIG与三维闪电比值为1∶44.43；两套资料闪电月分布和空间分布总体一致；就日分布而言，LMIG呈现双峰结构，三维闪电则为单峰结构。两套数据时间匹配窗口大于1.8 s、经纬度匹配窗口大于0.5°时，匹配率趋于稳定；与LMIG匹配的三维闪电高度主要集中在16 km以下，闪电强度主要集中在50 kA以下。2020年7月15日浙江省午后雷暴天气，LMIG与三维闪电比值为1∶25.44；LMIG首次闪电及峰值时间均滞后于三维闪电首次闪电及峰值时间；此外两套闪电资料时间演变与雷暴发展有较好的对应，空间变化与云顶亮温低值区也有较好的对应。
为进一步加强星地闪电观测资料运用，本文基于2020年6—8月FY-4A/LMI闪电数据(LMIG)和浙江省ADTD-2C三维闪电定位数据，对比分析两套闪电数据的时空分布特征，并结合雷达和云顶亮温资料，分析了2020年7月15日浙江省雷暴过程两套闪电观测资料的演变规律。结果表明：2010年6—8月，浙江省LMIG与三维闪电比值为1∶44.43；两套资料闪电月分布和空间分布总体一致；就日分布而言，LMIG呈现双峰结构，三维闪电则为单峰结构。两套数据时间匹配窗口大于1.8 s、经纬度匹配窗口大于0.5°时，匹配率趋于稳定；与LMIG匹配的三维闪电高度主要集中在16 km以下，闪电强度主要集中在50 kA以下。2020年7月15日浙江省午后雷暴天气，LMIG与三维闪电比值为1∶25.44；LMIG首次闪电及峰值时间均滞后于三维闪电首次闪电及峰值时间；此外两套闪电资料时间演变与雷暴发展有较好的对应，空间变化与云顶亮温低值区也有较好的对应。
2024, 52(3):434-445.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230303
摘要:
稻麦轮作农田是我国典型农田类型，其模拟效果对我国农田气候模拟具有重要参考价值。气候中尺度模拟结果对近地层通量极为敏感，选择合适的通量计算方案对模拟效果至关重要。因此，对比分析稻麦轮作农田下不同的通量计算方案具有重要意义。本文选取了8种具有代表性的近地层湍流通量计算方案，采用寿县国家气候观象台实测资料对比分析了各方案在稻麦轮作农田的计算特征和差异。结果表明，在不同稳定度和不同风速情况下，各方案的误差特征各异。本文基于归一化标准差综合评价了各方案的准确度，总体而言，所有方案的动量通量总体平均归一化平均差为0.536，其中SS14(Sharan和Srivastava，2014年)方案最大为0.575，SS20(Sharan和Srivastava等，2020年)方案最小为0.517；所有方案的感热通量总体平均归一化标准差为0.638，其中GLGS20(Gryanik等，2020年)方案最大为0.871，SS14方案最小为0.476。此外，本研究还给出了稻麦轮作农田不同稳定层结和不同风速情况下各通量计算方案的误差特征。本文的研究结论，可为准确计算近地层湍流通量提供支撑。
稻麦轮作农田是我国典型农田类型，其模拟效果对我国农田气候模拟具有重要参考价值。气候中尺度模拟结果对近地层通量极为敏感，选择合适的通量计算方案对模拟效果至关重要。因此，对比分析稻麦轮作农田下不同的通量计算方案具有重要意义。本文选取了8种具有代表性的近地层湍流通量计算方案，采用寿县国家气候观象台实测资料对比分析了各方案在稻麦轮作农田的计算特征和差异。结果表明，在不同稳定度和不同风速情况下，各方案的误差特征各异。本文基于归一化标准差综合评价了各方案的准确度，总体而言，所有方案的动量通量总体平均归一化平均差为0.536，其中SS14(Sharan和Srivastava，2014年)方案最大为0.575，SS20(Sharan和Srivastava等，2020年)方案最小为0.517；所有方案的感热通量总体平均归一化标准差为0.638，其中GLGS20(Gryanik等，2020年)方案最大为0.871，SS14方案最小为0.476。此外，本研究还给出了稻麦轮作农田不同稳定层结和不同风速情况下各通量计算方案的误差特征。本文的研究结论，可为准确计算近地层湍流通量提供支撑。
2024, 52(3):446-455.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20230140
摘要:
在复杂地形、副热带高压和季风天气等因素共同影响下，高山峡谷区内风场复杂多变，极易形成“狭管效应”，进而导致灾害性大风，对大型工程施工与运行造成较大影响。本文基于流体力学基本原理，采用标准k－ε紊流模型以及PISO（Pressure Implict with Splitting of Operator）算法，以白鹤滩水电站区域发生7级北风为典型计算工况，研究了大坝建坝过程中近坝区风速场变化规律和建坝对风速场的影响范围。成果表明:坝体的阻挡作用使风速场在坝顶处产生绕流分离和风场抬升，在建坝高程以下形成低风速区；建坝高程650 m与750 m时，缆机平台范围内风速约15～16 m/s，大坝下游风速垂直分布显著影响区河道长度分别为4.4Ht和4.5Ht（Ht为建坝高度）；坝顶处风速场显著影响高度分别为2.0Ht和3.0Ht。大坝蓄水至正常蓄水位825 m高度时，大坝下游风场显著影响区河道长度为8.0倍坝高（2.3 km），最大影响河道区长度为30.4倍坝高（8.8 km）；坝顶影响高度达到1500 m高度左右，约3.5倍坝高。
在复杂地形、副热带高压和季风天气等因素共同影响下，高山峡谷区内风场复杂多变，极易形成“狭管效应”，进而导致灾害性大风，对大型工程施工与运行造成较大影响。本文基于流体力学基本原理，采用标准k－ε紊流模型以及PISO（Pressure Implict with Splitting of Operator）算法，以白鹤滩水电站区域发生7级北风为典型计算工况，研究了大坝建坝过程中近坝区风速场变化规律和建坝对风速场的影响范围。成果表明:坝体的阻挡作用使风速场在坝顶处产生绕流分离和风场抬升，在建坝高程以下形成低风速区；建坝高程650 m与750 m时，缆机平台范围内风速约15～16 m/s，大坝下游风速垂直分布显著影响区河道长度分别为4.4Ht和4.5Ht（Ht为建坝高度）；坝顶处风速场显著影响高度分别为2.0Ht和3.0Ht。大坝蓄水至正常蓄水位825 m高度时，大坝下游风场显著影响区河道长度为8.0倍坝高（2.3 km），最大影响河道区长度为30.4倍坝高（8.8 km）；坝顶影响高度达到1500 m高度左右，约3.5倍坝高。
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