宁夏固原市精细化天气订正预报方法和制作平台

为在宁夏固原开展精细化天气预报业务,借助VB语言、地面自动站观测数据,用时间序列相似、集合回归及插植技术,建立了具有指导产品前期处理、24h集合回归预报、乡镇插值预报、短期统一化处理和交互式订正界面等功能的精细化天气订正预报方法和制作平台,开展24h精细到1h的乡镇级精细化天气预报业务．对于提高固原市短时、短期天气预报准确率有较好的参考价值．     

宁夏北部夏季高温、暴雨环流特征及预报技术的研究

高温、暴雨是宁夏北部夏季常见的灾害性天气,利用石嘴山市4个气象站2000—2010年夏季6—8月份日极端最高气温≥35℃的高温天气、5—9月份12 h降水量≥30 mm或24 h降水量≥50 mm的暴雨天气个例进行统计分析,概括出造成宁夏北部高温、暴雨灾害天气的成因以及环流特征.得出了石嘴山市夏季高温、暴雨预报着眼点及预报产品指标,为今后高温、暴雨天气的预报预警提供科学依据.     

宁夏一次局部强降水中尺度时空特征合成分析

针对发生于2002年8月13—14日的宁夏一次强降水过程，进行了降水场时空特征分析、中尺度天气学成因分析，并利用宁夏精细化预报系统的物理量场，即中尺度非静力平衡数值预报模式MM5逐小时高时空分辨率导出产品，进行了高强度降水时段的合成分析．结果表明：该次过程的降水量时间与空间分布具有很大的不均匀性，大形势场内的中尺度涡旋导致了降水过程的产生，涡旋内中小尺度冷空气活动，与地形强迫引起的上升运动相配合，造成了山麓迎风面的短时强降水．宁夏精细化预报系统的物理量产品对这一过程的细节变化具有较好的描述能力，具有较明确的预报指示意义．     

宁夏夏季逐时降水与地球同步气象卫星红外资料的关系分析

利用地球同步气象卫星GMS-5的红外资料,计算了宁夏21个气象站点处的气象卫星资料导出量.应用宁夏各站近年来夏季逐时降水资料,通过对6839个降水个例中气象卫星资料的对比分析,发现宁夏夏季逐时降水,特别是强降水过程,在气象卫星红外资料中具有较明显的表现特征.各类降水发生时,灰度值在40～210之间,亮温介于220～310K之间,灰度变率为±100,灰度梯度在0～80之间.5mm以上强降水发生时,上述物理量的范围有不同程度缩小.各地降水极大值均产生于较暖云体之中,且大部地区强降水时云体稳定.通过对宁夏强对流特点及降水天气气候学特征的分析,发现宁夏强降水产生时,大气中水汽含量与中国南方相比显著偏低.由于地理位置与地形、地貌特性的影响,宁夏区域冷空气与水汽配合困难,特别是低层水汽输送不畅,难以形成非常有利的强降水条件.这是宁夏气候干旱的主要原因之一.这一研究对进一步认识宁夏更高时间和空间分辨率天气演变的物理机制,掌握其内在规律,进而建立精细化预报模型创造了条件.     

短时、临近、雷电和预警制作的多任务平台

为提高地市级气象台制作各种预报和预警产品的效率,分析表明短时预报、临近预报、雷电预报和灾害性天气预警信号的制作过程和内容具有类同的特点.在有限硬件条件下,用集约化、多任务、多功能的设计理念,借助计算机语言,建成地市级气象台集短时预报、临近预报、雷电预报和灾害性天气预警信号制作于一身的多功能平台.该平台集合4项预报业务的制作分发任务,减少重复设计;采用3种编辑方式和2种输入方式,使操作省力而简单;同时配置2种传输方式,提高了程序的网络环境适应性.业务应用表明,该平台可以使每项预报产品从开始制作到最后发送出去比手工操作节约时间达到75%～80%;并说明,用小系统、数据交换和业务流程可组合成"大系统."     

2009年2月3日宁夏大雾天气过程分析

利用自动气象站和T213数值预报产品资料,对2009年2月3日宁夏大部出现的大雾天气过程从高低空环流形势、物理量场及气象要素的变化等方面进行了分析.结果表明,亚欧大陆500 hPa中高纬度的环流形势为较平直的西风气流,中纬度无明显冷空气活动,南支气流较平直,天气形势比较稳定;地面宁夏位于华北高压后部,近地面层有弱的偏南风或偏东风是这次大雾天气生成的背景场.表征大气稳定度的K指数、θse等不仅是强对流等灾害性天气的预报指标,对大雾天气也有一定的指示意义.     

T213等数值预报产品在宁夏寒潮预报中的释用

为了有效地使用数值预报产品,开展有地域特色的释用方法研究,实现灾害性天气的定时、定点、定量预报,以T213等数值预报产品为基础,应用天气学和统计学方法,研发预报宁夏寒潮及逐站要素预报方法,并利用这两种预报方法制作24～168h宁夏全区寒潮及25个站逐日最高、最低、平均气温的预报;针对“2005-03-10”寒潮天气的预报过程,利用所得的预报结果与实况最低、平均气温及降温幅度等进行对比分析.结果表明,T213数值预报产品和寒潮预报方法对寒潮的短中期预报能力较高,逐站要素预报方法对过程降温幅度和各站最低气温的预报有一定的参考价值.     

宁夏北部强降雪天气的非地转湿Q矢量的诊断

为了有效利用数值预报产品,提高中尺度数值预报模式MM5的释用能力,做好灾害性天气的预报,引用非地转湿Q矢量理论对2006年1月18-19日宁夏北部一次强降雪过程进行了诊断分析.结果表明:500hPa西风槽、700hPa偏南风低空急流、地面倒槽、冷锋是这次宁夏大范围降雪的主要影响系统;非地转湿Q矢量流场辐合中心和宁夏北部强降水中心有很好的对应关系;锋生函数的正大值与强降水中心对应较好,可以认为对宁夏冬季强降水中心有一定的指示意义;最强降雪区出现在Q矢量散度正负值交界附近的负值区上升支一侧.     

宁夏北部高温天气特征及预报分析

利用2000—2010年宁夏北部4个测站高温天气观测资料,结合同期NCEP/NCAR逐日再分析资料,对宁夏北部高温天气的高空环流特征、地面形势特征及物理量场特征进行了分析,总结归纳了宁夏北部高温天气的预报着眼点,为今后此类灾害性天气预报提供参考.结果表明,宁夏北部地区高温天气的主要高空影响系统为大陆高压、西太平洋副热带高压及蒙新暖脊;主要地面影响系统是位于90°～120°E、30°～50°N的热低压;物理量场上,700～850 hPa相对湿度低值中心都在宁夏北部,中心值基本都在10%～50%;散度场上,整层大气以下沉为主,有利于晴好天气维持及地面的增温;当对流层中低层温度露点差均大于15℃时,表明该地区上空的大气为干燥大气,在有利的大尺度环流条件下,易出现35℃以上的高温天气;探空图上,风向由低层到高层为顺时针旋转,表明有暖平流存在,暖平流控制宁夏北部值为80×10-5℃·s-1左右时,宁夏北部有高温天气,但副高控制下的高温天气温度平流不明显.     

基于深度学习的高时空分辨率降水临近预报方法

降水临近预报在强对流天气监测预警中具有重要地位,对于防灾减灾至关重要。在气象业务中,主要采用雷达回波外推方法解决高时空分辨率的临近预报问题。针对传统雷达回波外推方法中普遍存在的资料信息利用率不足和预报准确率低的问题,利用上海地区多年的高时空分辨率天气雷达探测资料,基于数据驱动的深度学习方法进行雷达回波外推,提出了一种新的降水临近预报模型——SwinAt-UNet模型。该预报模型通过融合UNet模型和Swin Transformer结构捕捉历史天气雷达探测资料中的短期和长期动态变化特征,可以自适应地学习潜在的雷达回波生消演变规律。此外,为提高模型的泛化能力和预报准确率,引入深度可分离卷积和卷积块注意力模块。结果表明:在不同基本反射率阈值下,SwinAt-UNet模型的预报准确率均高于UNet、SmaAt-UNet、TransUNet和AA-TransUNet模型; 在45 dBZ的基本反射率阈值下,SwinAt-UNet模型临界成功指数提高了13%,同时在预报时效上具有一定的优越性; SwinAt-UNet模型外推图像具有更加清晰的边缘和细节性纹理,对降水范围、移动方向和强度变化的预测更为准确。     

GIS气象数据的管理与表达方法

将气象数据分为离散数据、格网数据和要素数据,在此基础上,建立了气象数据库,包括气象资料信息数据库、社会资料信息库、基础地理数据库和气象空间数据库,并详细分析了气象数据的组织结构、表达和处理方法,最后提出了基于GIS的气象数据管理与表达的处理方法.     

卫星遥感图像空间分辨率适用性分析

从卫星遥感图像空间分辨率的定义出发,简述了影响卫星遥感图像空间分辨率的几种因素。根据各研 究领域和研究层次对卫星遥感空间分辨率的不同需求,给出其相应的空间分辨率。从测绘制图的角度确定了不 同比例尺地图所需要的卫星遥感图像空间分辨率大小。讨论了当前主要遥感信息源的应用范围,并结合案例对 其适用性进行了分析,最后指出了卫星遥感技术目前存在的一些问题,提出了几点看法。     

GRACE卫星在区域地下水管理中的应用潜力综述

GRACE卫星能反演区域地下水储量的月动态变化,而且数据免费,它为区域地下水管理提供了新的方法。首先总结了区域地下水管理、GRACE卫星在地下水储量和区域地下水管理中的应用现状;接着通过多个案例分析展示了GRACE卫星能成功应用于区域地下水储量动态评价,而且GRACE反演的地下水动态数据能用于区域地下水模型的参数识别,证实了GRACE卫星在区域地下水管理的应用潜力;最后指出GRACE卫星反演的数据在应用中的两大问题:该数据无法直接用于区域地下水资源评价和空间分辨率低。GRACE卫星如何有效用于区域地下水资源评价和如何提高GRACE卫星反演数据的空间分辨率是当前研究的发展方向。     

基于遥感和GIS的海州湾海岸线提取方法研究

海岸线的时空演变分析对于岸线空间资源的开发利用有重要意义。从遥感影像上提取的瞬时水边线随卫星过境时的潮位变化而不同,一般不具有可比性,只有潮位相同时的水边线才适合用来比较和分析海岸线的时空变化。以海州湾为例,提出一种通过遥感影像水边线来间接推算具有特定潮高海岸线的方法。该方法先通过遥感图像处理技术来提取卫星过境时的瞬时水边线,再通过时间间隔较近的2期水边线及其潮高数据,运用 GIS的空间数据分析方法来推算国家高程基准面与陆地的交线。该线潮高固定,具有可比性,可用作海州湾海岸线时空变化分析的基础数据。     

2010-05-25宁夏暴雨诊断分析

利用常规气象资料、卫星云图及T213数值预报产品资料,应用天气学分析及诊断分析方法.对2010-05-25发生在宁夏的区域性暴雨过程进行了诊断分析.分析表明,高空急流的动量下传、高低空急流的适宜配置所产生的动力场的耦合作用为此次区域性暴雨的发生、发展提供了动力条件;此次暴雨过程充足稳定的水汽主要源自孟加拉湾和南海,是在有利的"东高西低"大尺度环流背景下,由200hPa高空急流5、00hPa西南中空急流、700hPa偏南低空急流、700hPa和850hPa低涡、切变线及地面"冷锋"共同作用造成的,暴雨落区位于地面冷锋前部、低空急流左前端.     

考虑气象因子的城市日用水量预测模型

讨论了影响城市用水量变化的气象因素,对某市6个月的用水量及气象数据进行分析,评估了温度、湿度、降水量与城市用水量的相关程度,并通过分别引入单气象因子和多气象因子,建立了日用水量预测的ARX模型.结果表明,在单步长(1 d)预测中,综合考虑最高温度和平均湿度的影响后,预测精度较时间序列的自回归模型有较大改进,同时也优于仅考虑单气象因子的预测模型.此外,在多步长的预测中,考虑气象因子后的预测模型精度仍具有明显的优势,是对用水量自回归时间序列预测方法的有效完善.     

黑龙江开江日期预报模型

依据黑龙江漠河、开库康、呼玛、三卡4站近50a实测水文气象记录，分析了影响开江日有关的水文气象临界因素，采用临界指标法，建立了两站的短期开江日预报模型和中期开江日预报模型。     

卫星云图处理技术

卫星云图系统包括卫星云图资料的接收、处理及云图的应用，它借助云图接收机实时接收卫星发送的气象资料，将其处理成各种方式的投影图像，并在windows环境下以窗口方式进行显示。文章主要针对日本GMS-5展宽数字云图资料，讨论卫星资料的分析、解码、云图信息的处理、投影变换等处理技术。