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基于组网多普勒雷达径向速度场的福建近海台风中心定位研究

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热带气象学报 2024年第2期40卷 189-197页

作者：苏源倪悦曾凡辉张深寿龙岩市气象局福建龙岩364000

本文探讨了一种基于组网多普勒雷达径向速度零速度线(区)对福建近海台风中心定位的方法,该方法利用了台风中心位于雷达径向速度产品中零速度线(区)上的特征,理论上可以将两部(或以上)多普勒雷达零速度线(区)的重合点(或区域)认定为台风... 详细信息

本文探讨了一种基于组网多普勒雷达径向速度零速度线(区)对福建近海台风中心定位的方法,该方法利用了台风中心位于雷达径向速度产品中零速度线(区)上的特征,理论上可以将两部(或以上)多普勒雷达零速度线(区)的重合点(或区域)认定为台风中心,并利用空间密度聚类法和线性回归分析对台风零速度线(区)弯曲、不连续以及重合点不唯一等情况做进一步中心定位判定。研究发现,该方法时空分辨率高、定位精准,可以对发展形态不规则、速度模糊、临近登陆或登陆后的台风实现定位,对台风实时业务定位和路径预报等具有一定的参考价值,同时具有简单易行、适用范围广的优势。

关键词：台风中心定位多普勒雷达组网径向速度零速度线

不同污染等级下阳泉市PM2.5传输特征和潜在源区分析

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环境科学 2024年第7期45卷 3858-3869页

作者：马星芬王雁闫世明冯飞山西省阳泉市气象局山西省气象科学研究所山西省阳泉市生态环境监测中心

利用2020～2022年阳泉市的PM2.5监测数据、NCEP数据及对应时刻天气形势分析的气象资料，采用HYSPLIT4后向轨迹模式，引入多站潜在源贡献因子分析法（MS-PSCF）和轨迹密度分析法（TDA），对阳泉市PM2.5传输通道和潜在源区分区域、分级别... 详细信息

利用2020～2022年阳泉市的PM2.5监测数据、NCEP数据及对应时刻天气形势分析的气象资料，采用HYSPLIT4后向轨迹模式，引入多站潜在源贡献因子分析法（MS-PSCF）和轨迹密度分析法（TDA），对阳泉市PM2.5传输通道和潜在源区分区域、分级别研究.结果表明：（1）阳泉市PM2.5污染主要集中在阳泉和平定，盂县相对较轻，阳泉和平定的不同污染等级天数占比及PM2.5浓度的平均值和最高值均要明显比盂县高，PM2.5分布特征与本地特殊地形密切相关.（2）小风天气下不同污染等级PM2.5污染次数最多、PM2.5浓度最高；东西向区域输送对阳泉和平定PM2.5污染次数和PM2.5浓度影响明显，且偏东风贡献显著；盂县中度以上天气以本地污染源影响为主.（3）中度以上污染天气生成维持的地面形势主要有4种，暖低压型（22%）、高压前部（底部）型（54%）、高压后部型（14%）和均压场型（10%），高压前部（底部）型是造成PM2.5浓度升高的主要地面形势；高空形势主要有2种，平直西风气流型（78%）和西北气流型（22%），平直西风气流型是造成PM2.5浓度升高的主要高空形势.（4）MS-PSCF和TDA分析法得出的PM2.5不同污染等级的传输通道和潜在源区结果具有一致性，PM2.5主要传输通道为东北、东南和西北通道，东北和东南通道为短距离传输，是造成PM2.5浓度增加的主要路径，西北通道与西北沙尘传输通道一致，属于长距离传输；PM2.5主要的污染潜在源区位于河北中西部与东南部、河南东北部及其与山东西南部交界处、山西东南部.

关键词：不同污染等级 PM2.5 多站潜在源贡献因子分析法(MS-PSCF) 轨迹密度分析法(TDA) 天气形势特征

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椒江沿海大风特征分析及精细化预报方法研究

海洋预报 2024年第3期41卷 98-109页

作者：邱王泽禾章蓝文台州市椒江区气象局浙江台州318000 台州市黄岩区气象局浙江台州318020

利用大陈气象站、椒江口和一江山自动站的观测资料及美国国家环境预报中心分辨率为1°×1°的逐6 h再分析数据和欧洲中期天气预报中心的EC细网格(分辨率为0.25°×0.25°)模式资料,分析了椒江沿海大风月际、年际变化特征及影响因子,构... 详细信息

利用大陈气象站、椒江口和一江山自动站的观测资料及美国国家环境预报中心分辨率为1°×1°的逐6 h再分析数据和欧洲中期天气预报中心的EC细网格(分辨率为0.25°×0.25°)模式资料,分析了椒江沿海大风月际、年际变化特征及影响因子,构建预报模态,提炼沿海大风预报思路,并对EC细网格模式大风预报进行检验。结果表明:冬季冷空气大风为椒江沿海大风的主要类型;气压梯度和高空环流形势是冷空气大风的两大影响因素;当椒江沿海存在负变压中心,极有可能在未来24~36 h出现变压大风;气旋北大风可划分为北槽南涡型和低涡切变型,气旋南大风可划分为东亚大槽型和沿海高压型;针对冷空气偏北大风和气旋偏北大风,EC细网格模式具有一定的可参考性,与实况极大风速相比,绝大多数情况下的预报风速偏小。

关键词：沿海大风环流形势变压气旋环流 EC风场检验

青岛沿海地区雷暴过程闪电始发位置的微物理参量特征分析

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海洋科学 2024年第2期48卷 58-68页

作者：张源源孙豪王鹏孟繁辉刘钊栾在茂青岛市气象局.青岛市气象灾害防御工程技术研究中心山东青岛266003 中国气象局气象探测中心北京100081 潍坊市气象局山东潍坊261000

本文通过低频磁脉冲闪电探测系统和双偏振雷达联合观测结果,针对2019—2020年青岛沿海地区发生的5次雷电灾害天气,研究了雷暴的闪电始发位置与微物理参数之间的关系,结果如下:(1)闪电主要始发于组合反射率大于45 dBz的强回波区,地闪的... 详细信息

本文通过低频磁脉冲闪电探测系统和双偏振雷达联合观测结果,针对2019—2020年青岛沿海地区发生的5次雷电灾害天气,研究了雷暴的闪电始发位置与微物理参数之间的关系,结果如下:(1)闪电主要始发于组合反射率大于45 dBz的强回波区,地闪的接闪位置距离主雷暴云系可达10~30 km左右。闪电始发区域组合反射率的中位数为55 dBz,液态水含量的中位数为37 kg/m^(2)。(2)闪电始发位置的双偏振雷达水平反射率主要集中于35~45 dBz,差分反射率主要集中在1.5~2.5 dB,相关系数集中于0.97~0.99。大部分雷电始发于0℃等温线和–10℃等温线之间,位于液态水、湿霰和干霰混合相态粒子区。部分雷电过程发生于湿霰区的中上部,这种情况一般差分反射率值很大。(3)在–10~0℃等温层之间存在相关系数大值区且相态粒子为湿霰粒子,说明为过冷水区。过冷水区中极易产生大直径的霰粒,在强上升气流的作用下,大直径霰粒与冰晶碰撞从而极易发生闪电过程。

关键词：三维闪电定位双偏振雷达微物理特征相态识别

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北京城区气传花粉含量分季节预测模型

环境科学 2024年

作者：郑祚芳王耀庭祁文高华铜陵市气象局中国气象局城市气象重点开放实验室北京城市气象研究院

气传花粉是主要大气污染物的生物成分之一，可引起人群过敏反应，导致一系列过敏性疾病的发生，准确的花粉含量预测可给易感人群更有效的帮助. 基于2021～2022年花粉季北京城区多站点实测数据，分析了花粉含量时空分布特征及与气象因子... 详细信息

气传花粉是主要大气污染物的生物成分之一，可引起人群过敏反应，导致一系列过敏性疾病的发生，准确的花粉含量预测可给易感人群更有效的帮助. 基于2021～2022年花粉季北京城区多站点实测数据，分析了花粉含量时空分布特征及与气象因子间的联系. 发现花粉含量与气象因子间存在较一致的空间相关性，但这种相关性具有明显的季节性差异. 在此基础上，应用格兰杰检验方法遴选出影响北京城区花粉含量的主要气象因子，结合支持向量机和多元线性回归理论分别建立了北京城区空气花粉含量分季节预测模型. 应用2023年实测数据检验表明，两种分季节预测模型在2023年春季预测准确率分别为61.2%和60.1%，秋季预测准确率为68.1%和66.7%，性能均优于现有业务预测模型，尤其对重污染事件预测中的跨等级误差改善明显，为进一步完善北京地区花粉含量预测技术提供了新途径.

关键词：气传花粉含量格兰杰检验预测模型气象因子机器学习

山西北部极端降水时空演变规律及与大气环流因子的响应

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干旱区地理 2024年第3期47卷 391-402页

作者：蔡霞梁桂花张冬峰蔡琳白樱李锐锋山西省朔州市气象局山西朔州036002 山西省朔州市朔城区气象局山西朔州036002 山西省气候中心山西太原030006 山东省菏泽学院山东菏泽274000 河北省邯郸市气象局河北邯郸056001 山西省朔州市平鲁区气象局山西朔州036002

基于山西北部28个国家气象站点,1972—2020年逐日降水资料,选用8个极端降水指数,采用线性回归、Pearson相关分析、连续小波和交叉小波变换分析等方法,研究了山西北部极端降水的时空变化及其与大气环流因子的相关性和周期特征。结果表明:... 详细信息

基于山西北部28个国家气象站点,1972—2020年逐日降水资料,选用8个极端降水指数,采用线性回归、Pearson相关分析、连续小波和交叉小波变换分析等方法,研究了山西北部极端降水的时空变化及其与大气环流因子的相关性和周期特征。结果表明:(1)在时间上,山西北部8个极端降水指数都是在20世纪70年代后期和21世纪00年代后期到10年代,年总降水量(PRCPTOT)、中雨以上日数(R10mm)、强降水量(R95P)、极强降水量(R99P)、1 d最大降水量(Rx1day)、5 d最大降水量(Rx5day)均增多,日降水强度(SDII)显著增强,持续湿期日数(CWD)也略有增多。整个20世纪80年代降水异常偏少。(2)在空间上,极端降水指数呈从东北向西南地区逐步增加的态势。从站点趋势变化来分析,大多数站点的极端降水指数呈上升趋势,其中,上升趋势最显著的站点均位于忻州市境内西南部。朔州市境内和忻州市东南部站点PRCPTOT和SDII都呈增加趋势,但CWD则呈减少趋势,由此说明朔州市境内和忻州市东南部地区发生极端降水事件的概率较大。(3)通过小波变换分析发现,1990—2020年山西北部极端降水指数表现出约4 a左右的周期特征。在选取的大气环流指数中,北大西洋涛动指数(NAO)对山西北部极端降水影响最明显,NAO越大,PRCPTOT、R10mm、R95p、R99p、Rx1day、Rx5day、SDII则越小,同时CWD也越少,山西北部产生少雨干旱的几率较大,反之,易发生多雨、洪涝现象。研究结果可为山西北部气象灾害的防御提供科学理论依据。

关键词：极端降水指数时空分布大气环流异常因子小波分析山西北部

雨滴谱数据在S波段双偏振天气雷达数据质量评估中的应用

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气象 2024年第2期50卷 210-220页

作者：李力徐芬刘希陈刚南京市气象局南京210019 南京气象科技创新研究院南京210019 中国气象局交通气象重点开放实验室南京210019提要:

结合T-Matrix方法和雨滴谱仪数据反演双偏振参量,设计了一种雨滴谱反演评估方法(雨滴谱法),利用其反演结果可对双偏振天气雷达数据进行评估。将此方法应用于不同类型降水过程的雷达偏振参量数据质量评估,结果表明:满足微雨条件时,雨滴... 详细信息

结合T-Matrix方法和雨滴谱仪数据反演双偏振参量,设计了一种雨滴谱反演评估方法(雨滴谱法),利用其反演结果可对双偏振天气雷达数据进行评估。将此方法应用于不同类型降水过程的雷达偏振参量数据质量评估,结果表明:满足微雨条件时,雨滴谱法与传统的微雨滴法均能有效监测由雷达系统误差导致的观测偏差,且评估结果十分接近;不满足微雨条件时,雨滴谱法评估的不同类型降水过程的雷达数据质量与满足微雨条件下的评估结果十分接近,客观证明了系统调整后雷达运行良好、数据质量稳定;不同雨强(R)情况下,雨滴谱法的评估结果具有一致性。10 mm·h^(-1)≤R<20 mm·h^(-1)时,雷达观测的数据质量最为稳定。该雨滴谱法适用范围广,可动态评估双偏振雷达偏振参量质量,有助于雷达调整和数据校正。

关键词：雨滴谱双偏振天气雷达质量评估差分反射率因子

基于人工智能多模式集成的光伏电站总辐射预报方法研究

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太阳能学报 2024年

作者：袁彬于廷照申彦波莫景越邓华中国气象局公共气象服务中心中国气象局风能太阳能中心中国气象局广州热带海洋气象研究所

基于2022年CMA-WSP、CMA-MESO、CMA-GD、WRF-SOLAR 4个数值模式预报以及广东省阳江市4个光伏电站实况观测数据，采用LightGBM集成模型，开展逐月总辐射辐照度(GHI)多模式集成预报试验。结果表明：多模式集成可以有效降低GHI预报的MAE和R... 详细信息

基于2022年CMA-WSP、CMA-MESO、CMA-GD、WRF-SOLAR 4个数值模式预报以及广东省阳江市4个光伏电站实况观测数据，采用LightGBM集成模型，开展逐月总辐射辐照度(GHI)多模式集成预报试验。结果表明：多模式集成可以有效降低GHI预报的MAE和RMSE，与每月的最优数值模式预报相比，MAE减少2.47%～32.71%、RMSE减少5.46%～32.29%；多模式集成在不同GHI区间效果差异明显，400 W/m2以下区间内，多模式集成效果最好，全年12个月中有10个月集成有效，MAE减少6.25%～44.44%、RMSE减少14.62%～43.07%，400～700 W/m2区间内，多模式集成效果次之，全年12个月中有6个月集成有效，MAE减少0.76%～34.59%、RMSE减少4.14%～31.11%，大于700 W/m2区间内，受限于样本量，多模式集成无效果；在晴天、少云、多云、阴天4种典型天气条件下，多模式集成预报与实况观测趋势最为接近，并且能够体现出因云量变化造成的GHI波动。

关键词：太阳辐射预报人工智能多模式集成光伏电站

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杭州地区臭氧污染及台风烟花过程影响

中国环境科学 2024年第3期44卷 1195-1203页

作者：张嘉月康娜邵生成牛彧文程昊张佳欣浩翔杲先亮齐冰南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044 金华市气象局浙江金华321000 浙江省气象科学研究所浙江杭州310056 力合科技(湖南)股份有限公司湖南长沙410000 杭州市气象局浙江杭州310051

为探究杭州地区臭氧的污染问题及影响因素,利用2018~2021年杭州地区空气质量、气象要素,选取2021年杭州台风烟花中后期后向轨迹数据与臭氧小时数据,进行后向轨迹聚类及潜在源区域分析.结果表明:2018~2021年杭州地区总体空气质量改善良好... 详细信息

为探究杭州地区臭氧的污染问题及影响因素,利用2018~2021年杭州地区空气质量、气象要素,选取2021年杭州台风烟花中后期后向轨迹数据与臭氧小时数据,进行后向轨迹聚类及潜在源区域分析.结果表明:2018~2021年杭州地区总体空气质量改善良好,臭氧污染一直较为严重,主要集中在每年的4~10月份.臭氧污染与相对湿度呈负相关性,温度呈正相关性,同时风速对臭氧的生成和扩散也有一定的影响.以2021年台风烟花为例,台风期间降雨量大,风速强,各污染物浓度下降,台风过境后,高温低湿促使了臭氧浓度的上升.对2021年7月25~30日(台风过境后)进行聚类与潜在源分析,得到7条气团传输路径,主要气团来自西北方向,途经江西、湖北等地区.而WPSCF和WCWT的臭氧浓度高值区的一致性较好,臭氧污染受一定的区域传输影响,主要受金华、上饶、南昌、武汉等城市影响,涉及浙江、江西、湖北3个省份.

关键词：空气质量臭氧后向轨迹来源分析杭州影响因素