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基于图卷积记忆网络对珠海臭氧时空预测

中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2024年第3期63卷 48-59页

作者：孙磊蓝玉峰梁秀姬孙弦聂会文苏烨康贺芸萍王静夏冬珠海市公共气象服务中心广东珠海519000 珠澳气象创新与应用研究中心广东珠海519000

臭氧(O_(3))已成为影响珠三角(乃至广东)空气质量达标的首要因素。数据驱动的统计模型(较数值模式)虽展现出改进的预报能力,但多数未能解析站点数据(非欧结构)之间的空间依赖性。本文基于珠海市6个环保国控站及其周边气象站监测数据,通... 详细信息

臭氧(O_(3))已成为影响珠三角(乃至广东)空气质量达标的首要因素。数据驱动的统计模型(较数值模式)虽展现出改进的预报能力,但多数未能解析站点数据(非欧结构)之间的空间依赖性。本文基于珠海市6个环保国控站及其周边气象站监测数据,通过构建时空协同的图卷积记忆网络(GCN-LSTM)开展多站点未来3天逐小时O_(3)质量浓度预报。结果表明:GCN_LSTM在不同预报时效均准确还原了O_(3)的年、季节和昼夜变化特征,但对日变化的预报技巧随预报时效增加下降明显。通过与业务数值模式(GRACEs)和长短期记忆网络(LSTM)对比发现:GCN-LSTM表现最优,其72 h预报时效内RMSE和R均值分别为27.13μg/m^(3)和0.64,LSTM表现次之(RMSE=28.44μg/m^(3);R=0.61),而GRACEs与统计模型存在明显差距(RMSE=40.93μg/m^(3);R=0.33)。此外,相较于LSTM,GCN-LSTM全局考虑所有站点及其之间的相互联系,不仅将计算速度提高了71%,而且在不同站点的表现也更为优秀和稳定,同时捕捉秋季O_(3)污染事件的能力也有所提高。最后,敏感性实验揭示出考虑相关性较高的变量作为预报因子可以提高模型能力。

关键词：臭氧时空预报机器学习图卷积记忆网络

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地形和建筑触发珠海机场低空风切变数值模拟

中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2024年第4期63卷 47-60页

作者：杨巧兰蒋晓威夏冬黄照亮李智标邓丽洁珠海市公共气象服务中心广东珠海519000 珠澳气象创新与应用研究中心广东珠海519000

为了分析复杂地形和建筑物对珠海机场风场的影响及是否会诱发低空风切变,利用流体力学(CFD)软件FLUENT对珠海机场周围地形和建筑物进行风环境数值模拟,分析北、西北偏北和东北风背景下机场上空低空风切变的易发区。结果表明:(1)3个风向... 详细信息

为了分析复杂地形和建筑物对珠海机场风场的影响及是否会诱发低空风切变,利用流体力学(CFD)软件FLUENT对珠海机场周围地形和建筑物进行风环境数值模拟,分析北、西北偏北和东北风背景下机场上空低空风切变的易发区。结果表明:(1)3个风向下地形和建筑物在机场跑道引起的风速波动均出现在500 m高度以下,且均主要出现在沿着跑道的方向;(2)吹北风和西北偏北风时,风切变均发生在100~500 m高度,主要由地形引起;(3)吹北风时,在跑道南端以外(距端口0.0~1.4 km区间)发生低空风切变的概率最大,其次在跑道南端附近(跑道内距端口0.2~1.5 km区间),吹西北偏北风时,在跑道南端附近(向外距端口0.5 km至向内距端口1.1 km区间)发生低空风切变的概率最大,其次在跑道中点附近(0.3 km区间);(4)吹东北风时,机场跑道风切变发生概率低。研究结果可为珠海机场低空风切变的探测和预警提供基础,为风切变的防范提供依据,对今后的机场选址及航空安全气象风险评估有参考价值。

关键词：低空风切变 CFD模拟复杂地形建筑机场跑道

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海鲈养殖溶氧量气象预报模型

广东气象 2024年第1期46卷 72-75,79页

作者：吴志辉周珍丹吴楚辉雷振亮珠海市斗门区气象局广东珠海519125

利用2021年8月-2023年4月白蕉海鲈气象服务代表站点水质资料与同期气象资料,运用数理统计方法,对气象、水质数据进行分析,得出溶氧量的月变化、日变化特征;利用皮尔逊相关系数分析溶氧量与气象因子的相关性,利用逐步回归方法建立海鲈养... 详细信息

利用2021年8月-2023年4月白蕉海鲈气象服务代表站点水质资料与同期气象资料,运用数理统计方法,对气象、水质数据进行分析,得出溶氧量的月变化、日变化特征;利用皮尔逊相关系数分析溶氧量与气象因子的相关性,利用逐步回归方法建立海鲈养殖溶氧量气象预报模型。结果表明:(1)从全年各月变化趋势来看,溶氧量与气压正相关,与最低气温、平均气温、最高气温、水温、平均风速负相关。(2)从日变化特征来看,气压与溶氧量日变化趋势不一致。(3)最低气温、平均气温、平均气压、最高气温、相对湿度是影响溶氧量最关键的气象因子。(4)预报模型对2022年11-12月各日逐时溶氧量预测值进行检验,平均绝对误差0.69 mg/L,均方根误差0.87 mg/L,预测效果良好;对高温炎热、连续阴雨寡照、冷空气过程进行检验,其中连续阴雨寡照天气的检验效果最优。

关键词：农业气象溶氧量气象因子预报模型海鲈养殖珠海

基于IMERG卫星遥感数据的华南地区近20年汛期强降雨气候特征分析

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热带气象学报 2024年第2期40卷 272-284页

作者：黄菲何敏詹棠李华实王世强靳春珠海市公共气象服务中心广东珠海519000 南方海洋科学与工程广东省实验室广东珠海519000 珠海市国家观象台广东珠海519000 崇左市气象局广西崇左532200

利用20年(2001—2020年)多卫星联合反演的IMERG降水资料,分析华南地区强降雨区域气候差异,对比了南海夏季风爆发前的前汛期、夏季风爆发时期和后汛期三个阶段强降雨的时空分布特征和极端强降雨的日变化。结果表明:(1)华南地区多雨中心... 详细信息

利用20年(2001—2020年)多卫星联合反演的IMERG降水资料,分析华南地区强降雨区域气候差异,对比了南海夏季风爆发前的前汛期、夏季风爆发时期和后汛期三个阶段强降雨的时空分布特征和极端强降雨的日变化。结果表明:(1)华南地区多雨中心由不同时期的天气系统造成,前后汛期占全年雨量比值呈反相分布,两广沿岸暴雨占比明显高于其他区域,强降雨是华南地区多雨中心雨量的主要贡献。(2)广东近海强降雨有6月和8月双峰现象,海南强降雨单峰值在10月,两广其他区域的6月单峰态势与南海夏季风爆发密不可分。偏强夏季风在夏季风爆发时期只对两广沿岸区(北部湾)、区(阳江附近)和区(珠江三角洲)强降雨起到增幅作用,而在后汛期有利于整个两广沿岸和海南强降雨增多。6月上旬广东沿岸区和区(汕尾及其以东)是西南夏季风导致暖区暴雨的高频时期和多发地带。(3)海南强降雨在华南地区属极端性最高,并以午后时段极端强降雨为主,广东次之,广西最低。极端强降雨日变化又以两广沿岸晨雨特点最为突出,尤其凌晨至上午(5—11时)为区和区高发时段;广东内陆仅在夏季风爆发时期存在傍晚高峰时段。

关键词：区域气候强降雨极端强降雨高频时段多发地带

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保山市一次灾害性强对流天气特征分析

中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2024年第1期 0005-0008页

作者：杨茹娅余志段吉东保山市气象局云南保山678000 珠海市气象局广东珠海519000 龙陵县气象局云南龙陵678300

利用C波段雷达探测、ERA5 1hr再分析资料等资料对2022年7月7日保山市一次强对流天气过程进行诊断分析。结果表明:(1)C波段雷达上组合反射率因子≥55dBz,垂直液态水含量VIL跃增至38kg/m2并伴有“TBSS”三体散射长钉、旁瓣回波,回波顶高ET... 详细信息

利用C波段雷达探测、ERA5 1hr再分析资料等资料对2022年7月7日保山市一次强对流天气过程进行诊断分析。结果表明:(1)C波段雷达上组合反射率因子≥55dBz,垂直液态水含量VIL跃增至38kg/m2并伴有“TBSS”三体散射长钉、旁瓣回波,回波顶高ET≥10km、VIL密度(即VIL与风暴顶高度之比)超过3g·m-3等指标与冰雹落区对应较好。(2)地面附近的风场的风向、风速辐合,有利于促进对流单体的生成发展,相对高温区能为对流的发展提供能量条件。(3)对流单体在山前的地形辐合线上发展加强,对流云团上升运动叠加背风波效应,使得上升运动更加剧烈;对流云团内下沉气流到达地面辐散,并且系统移动速度较快,有利于产生局地大风天气。

关键词：强对流冰雹影响

环境湿度影响人工催化消减雨效果的数值模拟研究

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大气科学 2024年第2期48卷 572-584页

作者：花少烽查思佳陈宝君中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室北京100081 中国气象局人工影响天气中心北京100081 上海市金山区气象局上海201508

利用耦合了碘化银催化过程的WRF(Weather Research and Forecast)模式,对2014年8月16日南京青奥会开幕式当天实施的人工催化作业开展数值模拟,评估催化效果并通过敏感性数值试验调查低空环境干层对催化效果的影响。结果表明,催化作业产... 详细信息

利用耦合了碘化银催化过程的WRF(Weather Research and Forecast)模式,对2014年8月16日南京青奥会开幕式当天实施的人工催化作业开展数值模拟,评估催化效果并通过敏感性数值试验调查低空环境干层对催化效果的影响。结果表明,催化作业产生了减雨效果,低空干区的存在是影响催化效果的关键。当低空存在深厚的相对湿度很小的干层时,催化导致减雨效果;当增加低层的相对湿度即弱化低空干层,催化减雨效果减弱甚至出现增雨效果。催化增强了雪的形成过程但减弱了雪的增长过程尤其是凝华增长,导致雪粒子浓度增加但粒径减小,融化产生更多的小雨滴增强了蒸发过程,最终导致地面降水减少。

关键词：人工消减雨碘化银催化环境干层雪融化雨蒸发

云下湿清除作用对上海PM_(2.5)业务数值预报的影响

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环境科学学报 2024年第7期44卷 410-418页

作者：周广强毛卓成瞿元昊彭丽长三角环境气象预报预警中心上海200030 上海市气象与健康重点实验室上海市气象局上海200030

在华东区域大气环境数值预报系统中耦合气溶胶云下湿清除参数化方案,于2022年开展了区域空气质量业务数值预报,并以原业务系统回报作为对照,分析了业务预报对上海地区PM_(2.5)预报能力的改进效果.结果表明,不同时效的业务预报性能总体相... 详细信息

在华东区域大气环境数值预报系统中耦合气溶胶云下湿清除参数化方案,于2022年开展了区域空气质量业务数值预报,并以原业务系统回报作为对照,分析了业务预报对上海地区PM_(2.5)预报能力的改进效果.结果表明,不同时效的业务预报性能总体相当,预报效果指标优于对照试验并减弱了偏高程度和偏差分布的“右偏”特征;业务预报的PM_(2.5)浓度随降水增强的下降趋势与观测接近,基本消除了不同降水条件对预报效果的影响;2022年PM_(2.5)等级预报准确率达80%,较对照结果提升了6.3个百分点,其中雨日提升(8.0个百分点)更显著并通过改善化学初始或输送条件促进了非雨日的提升.同时也发现,业务预报仍存在一定系统性偏高,可应用数值预报释用等技术进一步提升预报效果.

关键词： PM_(2.5) 数值预报湿清除降水 WRF-Chem

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北斗卫星导航系统在数值天气中的应用

测绘通报 2024年第7期 178-181页

作者：杜明斌曹云昌王晓峰郭巍涂满红殷岳顾问梁宏上海市气象局上海市生态气象和卫星遥感中心上海200030 中国气象局气象探测中心GNSS/MET及应用创新团队北京100081 中国气象局上海台风研究所上海200030

气象作为最早应用BDS的重要领域之一,现已逐渐形成北斗全面应用的新格局。利用基于BDS的地基增强系统开展气象行业系统建设与应用,一方面可以有效提高我国卫星导航系统气象观测能力,另一方面也可以降低目前卫星导航系统气象应用对GPS和G... 详细信息

气象作为最早应用BDS的重要领域之一,现已逐渐形成北斗全面应用的新格局。利用基于BDS的地基增强系统开展气象行业系统建设与应用,一方面可以有效提高我国卫星导航系统气象观测能力,另一方面也可以降低目前卫星导航系统气象应用对GPS和GLONASS的依赖,无论是对于我国气象事业的发展还是对北斗产业化的支撑都具有重要意义。本文调研了目前卫星导航数值天气模式应用进展,并基于BDS开展数值天气模式应用,对实时反演的大气可降水量(PWV)进行观测误差估计,通过区域数值天气模式BDS-PWV同化应用试验,初步评估了我国BDS-PWV同化应用对华东区域天气模式初始场的改善效果。

关键词：北斗大气可降水量数值天气模式数据同化

GNSS/PWV在一次梅雨期暴雨中的模式预报应用

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热带气象学报 2024年第4期40卷 573-585页

作者：杜明斌曹云昌朱佳蓉王晓峰戴建华梁宏储海史军上海市生态气象和卫星遥感中心上海200030 上海市气象局上海200030 中国气象局气象探测中心北京100081 上海中心气象台上海200030

地基全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)监测大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)是一种连续获取大气水汽信息的有效手段,对于区域天气尤其是灾害性天气观测与预报有重要作用。基于长三角GNSS应用示范... 详细信息

地基全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)监测大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)是一种连续获取大气水汽信息的有效手段,对于区域天气尤其是灾害性天气观测与预报有重要作用。基于长三角GNSS应用示范网,开展GNSS/PWV资料在数值天气预报模式中的三维变分同化应用试验,通过设计5个试验方案对2010年7月的一次梅雨期暴雨进行中尺度分析,考查区域地基GNSS/PWV资料在梅雨期降水过程中对初始场和预报结果的改进能力。通过预报分析表明:本次梅雨期暴雨数值模式预报加入GNSS/PWV的同化方案相比于常规资料同化方案24小时降水预报效果改善超过20%,48小时后也可提高约12%。可见GNSS/PWV资料可以很好改进观测区域内的水汽分布,提供与暴雨天气紧密联系的水汽信息,有效改善了数值天气模式中的中尺度系统移动速度的48小时预报结果,进而提高降水落区预报。

关键词： GNSS/PWV 数据同化快速更新同化系统梅雨 TS评分