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高空大气风切变时空分布特征研究

北京航空航天大学学报 2024年

作者：杨钧烽程旋王建美张依鸣胡雄肖存英北京师范大学天文与天体物理前沿科学研究所中国科学院国家空间科学中心中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室北京师范大学天文系中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室深空探测实验室

火箭发射阶段容易受到高空大气风场影响，火箭设计需要考虑风切变特性。基于2000-2022年NCEP再分析资料，利用综合矢量风的方法整体分析了东亚区域地面至30 km的高空大气风切变特征，并结合大气环流和高空急流分析了其时空分布成因，研... 详细信息

火箭发射阶段容易受到高空大气风场影响，火箭设计需要考虑风切变特性。基于2000-2022年NCEP再分析资料，利用综合矢量风的方法整体分析了东亚区域地面至30 km的高空大气风切变特征，并结合大气环流和高空急流分析了其时空分布成因，研究表明，最多风向、最大风速和风切变都具有显著的季节、高度和水平变化。利用20年的台站气球探空数据进行了差异性分析，表明再分析资料低估了实际风切变强度。将计算的高空大气风切变应用到两型火箭发射段风攻角的评估，结果表明，风切变在低层和7～18 km影响显著。研究结果有助于全面掌握中国风切变分布特征，为火箭风场设计提供参考。

关键词：风切变综合矢量风高空急流火箭设计攻角

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银川河东机场风切变预报指标探究

自然科学 2024年第1期12卷 72-77页

作者：潘佳中国民航宁夏空管分局宁夏银川

本文利用常规观测资料和多普勒雷达资料对河东机场气象用户关注的风向转换、季节性大风及雷暴大风三种常见的风切变类型选取典型个例进行分析,总结出:(1) 当预计未来10分钟内风速 ≥ 5 M/S,且风向变化 ≥ 90˚时,需发布风切变机场警报。(... 详细信息

本文利用常规观测资料和多普勒雷达资料对河东机场气象用户关注的风向转换、季节性大风及雷暴大风三种常见的风切变类型选取典型个例进行分析,总结出:(1) 当预计未来10分钟内风速 ≥ 5 M/S,且风向变化 ≥ 90˚时,需发布风切变机场警报。(2) 对于大风天气,当预计风速 ≥ 8 M/S,且未来10分钟内风速增大或减小≥5 m/s时,发布风切变机场警报。(3) 雷暴天气背景下风切,当预计机场跑道正侧风 ≥ 10 m/s,700或850 hPa风速16 m/s时,发布风切变机场警报。

关键词：激光测风雷达预报指标风切变

乌鲁木齐机场风切变特征分析及对新跑道建成后风切变告警系统的思考

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气候变化研究快报 2024年第1期13卷 83-89页

作者：丁旭陈阳权胡建军中国民用航空新疆空中交通管理局气象中心新疆乌鲁木齐

本文利用机场AWOS资料、激光测风雷达资料及新疆区域航空器空中报告对2020~2023年新疆空域内航路危险天气事件进行统计,并对风切变进行着重分析,结果表明:1) 风切变是对航路影响最大的危险天气。2) 机场东南大风时风切变强度较强,持续... 详细信息

本文利用机场AWOS资料、激光测风雷达资料及新疆区域航空器空中报告对2020~2023年新疆空域内航路危险天气事件进行统计,并对风切变进行着重分析,结果表明:1) 风切变是对航路影响最大的危险天气。2) 机场东南大风时风切变强度较强,持续时间长,出现风切变的频数较大。跑道两端风速差越大,风向差越大,水平风切变越强。3) 可利用三条跑道AWOS可实现对机场平面的风切变进行监测和告警,结合激光测风雷达产品,构建时间连续性强、时空分辨率高的机场低空三维风切变监视模型,提供有效的风切变告警产品,对保障机场低空飞行安全来说是有价值的。

关键词：危险天气风切变三维风场监测系统告警系统

引入注意力机制的LSTM-FCN海上风电功率预测

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太阳能学报 2024年第6期45卷 444-450页

作者：张昊立张菁倪建辉陈龙高典上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620

提出一种注意力机制与LSTM-FCN网络结合的海上风电预测模型,在数据中引入风切变物理量来更准确地预测海上风电发电功率。选用公共数据集网站Zenodo内某海上风电场数据中2组风力机数据进行分析和预测验证。对数据集进行标准化预处理后,用... 详细信息

提出一种注意力机制与LSTM-FCN网络结合的海上风电预测模型,在数据中引入风切变物理量来更准确地预测海上风电发电功率。选用公共数据集网站Zenodo内某海上风电场数据中2组风力机数据进行分析和预测验证。对数据集进行标准化预处理后,用AMLSTM-FCN网络和CNN网络、LSTM网络、LSTM-FCN网络进行对比实验,其中AMLSTM-FCN网络在2份风力机数据预测中,RMSE、MAPE、MAE分别为:5号风力机:6.9434、14.01%、48.6636,6号风力机:2.6933、7.12%、17.2536,在相同时段上采用去除风切变的数据训练网络,得到的预测结果从4个指标中看出预测准确度下降。实验表明AMLSTM-FCN网络在海上风电功率预测中有更高的预测精度,以及风切变也对海上风电功率有显著影响。

关键词：海上风电功率预测注意力机制人工神经网络风切变

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大气湿对流不稳定机制的若干问题

暴雨灾害 2024年

作者：郑永光黄振强陈炯王美慧中国气象局水文气象重点开放实验室中国气象局地球系统数值预报中心国家气象中心中国气象科学研究院

大气不稳定是强对流天气发生的必要条件之一，具有复杂性。首先简要回顾了气块假设，给出了该假设的应用局限性，比如气块在对流风暴中的强上升运动必然会导致环境大气气压和涡度的变化等；然后梳理了大气的静力不稳定、对称不稳定以及... 详细信息

大气不稳定是强对流天气发生的必要条件之一，具有复杂性。首先简要回顾了气块假设，给出了该假设的应用局限性，比如气块在对流风暴中的强上升运动必然会导致环境大气气压和涡度的变化等；然后梳理了大气的静力不稳定、对称不稳定以及其他多种类型不稳定的概念，重点总结了条件不稳定、湿绝对不稳定和条件对称不稳定的判据及其与对流风暴发生发展的关系，同时澄清了一些错误认识。判别条件不稳定最有效的方法是对气块作有限虚拟位移、使用对流有效位能(CAPE)来判别。CAPE和对流抑制能量的计算对抬升气块的温湿状况较为敏感，并需要进行虚温订正；最优CAPE值较地表CAPE具有更好的代表性。在强垂直风切变、低CAPE环境中，由于旋转导致的动力扰动气压梯度的加速作用对强对流风暴的发展至关重要；对流不稳定不一定对应于条件不稳定。条件对称不稳定的方便判别方法是使用饱和湿地转位势涡度，文中进一步总结了该不稳定所致的中尺度雨带特征。

关键词：强对流不稳定气块风切变条件不稳定对流有效位能对称不稳定

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对流风暴大气不稳定机制研究的若干问题

暴雨灾害 2024年第3期43卷 266-275页

作者：郑永光黄振强陈炯王美慧中国气象科学研究院北京100081 国家气象中心北京100081 中国气象局水文气象重点开放实验北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

大气不稳定是强对流天气发生的必要条件之一,具有复杂性。首先简要回顾了气块假设,给出了该假设的应用局限性,比如气块在对流风暴中的强上升运动必然会导致环境大气气压和涡度的变化等;然后梳理了大气的静力不稳定、对称不稳定以及其他... 详细信息

大气不稳定是强对流天气发生的必要条件之一,具有复杂性。首先简要回顾了气块假设,给出了该假设的应用局限性,比如气块在对流风暴中的强上升运动必然会导致环境大气气压和涡度的变化等;然后梳理了大气的静力不稳定、对称不稳定以及其他多种类型不稳定的概念,重点总结了条件不稳定、湿绝对不稳定和条件对称不稳定的判据及其与对流风暴发生发展的关系,同时澄清了一些错误认识。判别条件不稳定最有效的方法是对气块作有限虚拟位移、使用对流有效位能(CAPE)来判别。CAPE和对流抑制能量的计算对抬升气块的温湿状况较为敏感,并需要进行虚温订正;最优CAPE值较地表CAPE具有更好的代表性。在强垂直风切变、低CAPE环境中,由于旋转导致的动力扰动气压梯度的加速作用对强对流风暴的发展至关重要;对流不稳定不一定对应于条件不稳定。条件对称不稳定的方便判别方法是使用饱和湿地转位势涡度,文中进一步总结了该不稳定所致的中尺度雨带特征。

关键词：对流风暴不稳定气块风切变条件不稳定对流有效位能对称不稳定

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一次伴随阵风锋的强对流过程雷达回波分析

民航学报 2024年第3期8卷 112-116页

作者：梁明增杨杰中国民用航空飞行学院

本文利用常规天气资料、多普勒天气雷达资料、探空和自动站资料,对2023年7月17日广汉机场附近发生的一次伴随阵风锋的强对流天气过程进行分析,表明:阵风锋过境时,温度下降,风向会突然转向,风速发生猛增;K指数、沙氏指数、T850-T500和T70... 详细信息

本文利用常规天气资料、多普勒天气雷达资料、探空和自动站资料,对2023年7月17日广汉机场附近发生的一次伴随阵风锋的强对流天气过程进行分析,表明:阵风锋过境时,温度下降,风向会突然转向,风速发生猛增;K指数、沙氏指数、T850-T500和T7000-T500对预报雷暴大风有一定的指示意义;当雷暴中的强回波区快速降低高度时,形成强烈的下沉气流,生成阵风锋;由于阵风锋的高度低,在雷达上,在低仰角的反射率因子图上最先可以监测到弧形弱回波带;阵风锋移动过程中容易触发新雷暴的生成。

关键词：阵风锋风切变

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考虑风切变影响的三维尾流模型风场实验

空气动力学学报 2023年第11期41卷 71-79,I0002页

作者：张绍海高晓霞朱霄珣王瑜王喜华北电力大学动力工程系保定071003 河北省低碳高效发电技术重点实验室保定071003 保定市低碳高效发电技术重点实验室保定071003 华北电力大学电子与通信工程系保定071000 河北龙源风力发电有限公司张家口076450

针对目前风力机尾流模型只能描述远尾流区域的尾流分布而忽略了近尾流区域的尾流特征的问题,基于双高斯函数,利用流量守恒定理并通过旋转修正推导了一个新的三维尾流模型。该尾流模型考虑了风切变的影响,并且能够描述近尾流区域以及远... 详细信息

针对目前风力机尾流模型只能描述远尾流区域的尾流分布而忽略了近尾流区域的尾流特征的问题,基于双高斯函数,利用流量守恒定理并通过旋转修正推导了一个新的三维尾流模型。该尾流模型考虑了风切变的影响,并且能够描述近尾流区域以及远尾流区域的三维尾流分布特征。采用两台地基扫描激光雷达进行了风场实验,实验数据表明水平方向的近尾流分布类似于对称双高斯形、远尾流区域类似于对称高斯形,而垂直方向由于受到风切变的影响,在近尾流区域尾流分布类似非对称双高斯形、远尾流区域分布类似非对称高斯形。利用实测数据对三维尾流模型预测的水平剖面以及垂直剖面进行了对比验证,验证结果表明三维尾流模型的预测曲线和实验数据吻合良好,其平均相对误差大部分都在5%以内。新提出的三维尾流模型能够较好地预测风力机下游的整个尾流区域的空间分布,可为风电场的布局提供优化方案。

关键词：三维尾流模型风切变风场实验双高斯函数激光雷达

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乌鲁木齐机场一次高影响东南大风天气分析

气候变化研究快报 2024年第1期13卷 185-191页

作者：刘佳民航新疆空管局气象中心新疆乌鲁木齐

本文利用FNL 0.25 × 0.25再分析数据、机场跑道自动观测(AWOS)资料和常规观测资料对乌鲁木齐机场2023年4月7~8日的一次高影响东南大风进行分析,结果表明,此次东南大风主要由锋前减压引起,地面呈现“东高西低”“南高北低”的气压场形... 详细信息

本文利用FNL 0.25 × 0.25再分析数据、机场跑道自动观测(AWOS)资料和常规观测资料对乌鲁木齐机场2023年4月7~8日的一次高影响东南大风进行分析,结果表明,此次东南大风主要由锋前减压引起,地面呈现“东高西低”“南高北低”的气压场形势。通过对跑道风切变指数进行分析,风切变指数超过阈值的时段与飞行影响较大的时段有较好的对应关系。

关键词：风切变锋前减压气象服务保障