自动气象站温湿度测量数据与人工观测数据对比分析

利用2003年1月至2004年12月济南自动气象站和人工观测的逐日定时地面气温、湿度资料,进行统计对比分析并探讨两者差异的形成原因。结果表明:对于各观测时次和日平均地面气温,自动站测值高于人工观测值,各观测时次和日平均地面湿度自动站测值低于人工观测值;月极端最高和最低气温、湿度差异与日平均值差异基本相当。     

陕西自动气象站与人工气象站0～20厘米地温对比分析

通过对陕西2003-2005年自动气象站与人工气象站0～20cm地温平行观测数据对比分析,找出两者之间的差异及产生差异的原因,为历史资料的连续使用提供依据。分析结果表明：自动气象站与人工气象站观测的0～20cm地温夜间差异较小,白天差异较大,且白天自动气象站数据高于人工测值;二者的差异也有季节变化,冬季差异较小,其它月差异较大;差异随土壤深度的加深而减小;自动站观测与人工站观测地温偏差与自动站仪器没有关系,也与站点的区域分布没有明显关系;10～20cm地温自动站数据在3—5月与历史累年值容易产生显著性差异;地面平均温度和地面最低温度在地面有积雪的月份与历史累年值容易产生显著性差异,且自动站数据比累年值偏高。自动站与人工站0～20cm地温虽有差异,但与历史累年值相比差异较小（≤0．7℃）,可以与历史资料连续使用。     

复杂地形下地面观测资料同化II. 模式地形与观测站地形高度差异代表性误差

第I部分研究结果(徐枝芳等,2007)表明模式与实际观测站地形高度差异对地面观测资料同化效果有较大影响。此文在MM5_3DVAR同化系统中利用近地层相似理论将地面观测资料进行直接三维变分同化分析,考虑模式与实际观测站地形高度差异对同化效果的影响,提出在地面观测误差中增加地形代表性误差来解决这个问题。研究结果表明:地面资料同化分析时,在其观测误差中加入一项新的误差——地形代表性误差,能较好地解决地面资料同化分析中模式与观测站地形高度差异问题;地面资料参与同化分析,在观测误差中加入与模式和实际观测站地形高度差异大小相关的地形代表性误差时,地面观测值对分析值的影响随着地形高度差异代表性误差的加入而减小,同时又部分地将地面观测信息通过变分分析融进分析场,使得低层分析更接近真实场,且地面资料利用率更高,24小时降水数值预报(模拟)的效果较好。     

复杂地形下地面观测资料同化Ⅱ.模式地形与观测站地形高度差异代表性误差

第Ⅰ部分研究结果 (徐枝芳等, 2007) 表明模式与实际观测站地形高度差异对地面观测资料同化效果有较大影响.此文在MM5_3DVAR同化系统中利用近地层相似理论将地面观测资料进行直接三维变分同化分析, 考虑模式与实际观测站地形高度差异对同化效果的影响, 提出在地面观测误差中增加地形代表性误差来解决这个问题.研究结果表明: 地面资料同化分析时, 在其观测误差中加入一项新的误差--地形代表性误差, 能较好地解决地面资料同化分析中模式与观测站地形高度差异问题; 地面资料参与同化分析, 在观测误差中加入与模式和实际观测站地形高度差异大小相关的地形代表性误差时, 地面观测值对分析值的影响随着地形高度差异代表性误差的加入而减小, 同时又部分地将地面观测信息通过变分分析融进分析场, 使得低层分析更接近真实场, 且地面资料利用率更高, 24小时降水数值预报 (模拟) 的效果较好.     

用雨滴谱资料校验XDR雷达回波强度

XDR雷达在成都市人工影响天气的应用过程中,由于雷达回波衰减,经常发现在强降水天气情况下其提供的回波强度dbz与实际情况不同,如炮点出现强降水而雷达在炮点位置的回波很小甚至没有.而利用雨滴谱可计算出近地面气象目标的dbz值,该值可比较客观地反映近地面的降水情况.本文讨论了利用雨谪谱计算近地面气象目标dbz值的方法,以及比较该值与XDR雷达提供的dbz值的差异,并从中找出这些差异的规律,以利用雨谪谱资料校验XDR雷达回波强度.     

复杂地形下地面观测资料同化III. 两种解决模式地形与观测站地形高度差异方法的对比分析

模式地形与观测站地形高度差异是地面资料同化方案设计中的一大难点。本文通过个例和单点试验对第I和第II部分 (徐枝芳等, 2007a, 2007b) 中涉及的两种解决模式地形与观测站地形高度差异的地面资料同化方法 (即增加温度地形代表性误差和温度订正方法) 进行对比分析, 并将这两种方法应用于WRF_3DVAR, 进行3个月的连续数值试验。研究结果表明: 随着地形高度差异的增加, 采用增加观测误差方法得到的估计值向其它资料同化分析值 (背景场值) 靠近, 在一定的高度差异下则失去了同化分析地面资料的意义; 温度订正方法对温度递减率的取值较为敏感, 在有探空资料参与同化分析时, 温度递减率取值敏感性相对减弱。当采用的订正值较为准确时, 采用温度订正方法较增加观测误差方法能更好地处理两种地形高度差异, 地面资料信息应用更充分, 得到的估计值最有可能接近真实值。当模式地形与观测站地形高度差异较小 (小于100 m) 时, 两种解决模式地形与观测站地形高度差异的方法达到的效果基本一致。单点及个例试验表明, 有探空资料等高质量观测参与同化分析时, 采用增加观测误差方法得到分析场更接近真实场。三个月连续试验也表明有探空资料参与同化分析时, 采用增加观测误差方法比温度订正法改进的郭永润同化方案 (Guo et al., 2002) 同化地面资料效果好, 且加入地面资料同化对所有量级降水预报都有所改善。当地面资料同化方案没处理好时, 加入地面资料同化的效果反而不如不加地面资料同化。     

观测仪器和百叶箱的变化对地面气温观测值的影响 及其原因分析

在未来的几年来,中国几十年以来一直使用的地面人工气象观测系统将全部被自动观测系统所取代,观测系统的变化(对气温观测而言,主要是感应器的变化和百叶箱的变化)导致气象要素观测值的系统偏差将是不可避免的。检测地面自动观测与人工观测的地面气温的差异,并分析产生这种差异的原因,对于分析我国气温时间序列的均一性,科学合理使用我国长期气候序列进行气候变化研究具有重要的科学意义,同时对于改进我国地面自动观测系统,减少观测值的系统误差,具有重要的业务应用价值。选取在同一观测场观测、具有同种防辐射百叶箱、不同感应仪器的人工和自动两种地面气温观测系统所获取的5个国家基准站的平行观测资料,分析了不同时间尺度(小时、日、月)的观测和统计值的差异,揭示了两种系统获得的气温测值的偏差,并分析了产生这种偏差的原因,近似估算了仪器精度、仪器灵敏度、太阳辐射和红外辐射等影响因子导致的偏差值。观测仪器的变化对气温测值有较明显的影响,日、月、年平均气温相差0.2左右,太阳辐射对不同仪器的影响不同是主要原因,同时,两种仪器存在0.1左右的系统观测误差,对环境温度变化的敏感性的差异也可引起一天中的不同时段存在0.1—0.15的差异。通过对3个台站不同百叶箱、相同仪器的对比观测试验资料的分析,表明从总体上看,百叶箱的变化对气温观测值的影响不大,但玻璃钢百叶箱内的气温对环境气温变化较木质百叶箱更灵敏。     

用雨滴谱资料校验XDR雷达回波强度

XDR雷达在成都市人工影响天气的应用过程中，由于雷达回波衰减，经常发现在强降水天气情况下其提供的回波强度dbz与实际情况不同，如炮点出现强降水而雷达在炮点位置的回波很小甚至没有。而利用雨滴谱可计算出近地面气象目标的dbz值，该值可比较客观地反映近地面的降水情况。本文讨论了利用雨谪谱计算近地面气象目标dbz值的方法。以及比较该值与XDR雷达提供的dbz值的差异，并从中找出这些差异的规律，以利用雨谪谱资料校验XDR雷达回波强度。     

青藏高原地区NCEP新再分析地面通量资料的检验

利用1979—1998年地面气象站温度观测资料和1982年8月-1983年7月高原热源观测资料,检验了NCEP／DOE新再分析地面气温和地面辐射收支在青藏高原地区的偏差。比较表明,气温和地面辐射量新再分析值能反映实际年变化特征,但其温度值系统性偏低,偏低幅度随地区和季节而变化。由于其气温和地表温度偏低造成地表长波辐射和大气逆辐射系统性偏低;冬季积雪地区的地表吸收太阳辐射和净辐射新再分析值偏小;地面净长波、净短波和总的净辐射与实测的偏差比较小。分析发现,同化模式地形高度与地面气象站海拔高度的差异是造成气温新再分析与实测偏差的主要原因,冬季积雪区地表反照率新再分析值偏大是造成冬季地面净辐射偏小的因素,并加剧了冬季气温新再分析的偏差。其研究对改进气候模拟结果分析有一定的启发。     

复杂地形下地面观测资料同化Ⅲ.两种解决模式地形与观测站地形高度差异方法的对比分析

模式地形与观测站地形高度差异是地面资料同化方案设计中的一大难点.本文通过个例和单点试验对第Ⅰ和第Ⅱ部分(徐枝芳等,2007a,2007b)中涉及的两种解决模式地形与观测站地形高度差异的地面资料同化方法(即增加温度地形代表性误差和温度订正方法)进行对比分析,并将这两种方法应用于WRF_3DVAR,进行3个月的连续数值试验.研究结果表明:随着地形高度差异的增加,采用增加观测误差方法得到的估计值向其它资料同化分析值(背景场值)靠近,在一定的高度差异下则失去了同化分析地面资料的意义;温度订正方法对温度递减率的取值较为敏感,在有探空资料参与同化分析时,温度递减率取值敏感性相对减弱.当采用的订正值较为准确时,采用温度订正方法较增加观测误差方法能更好地处理两种地形高度差异,地面资料信息应用更充分,得到的估计值最有可能接近真实值.当模式地形与观测站地形高度差异较小(小于100 m)时,两种解决模式地形与观测站地形高度差异的方法达到的效果基本一致.单点及个例试验表明,有探空资料等高质量观测参与同化分析时,采用增加观测误差方法得到分析场更接近真实场.三个月连续试验也表明有探空资料参与同化分析时,采用增加观测误差方法比温度订正法改进的郭永润同化方案(Guo et al.,2002)同化地面资料效果好,且加入地面资料同化对所有量级降水预报都有所改善.当地面资料同化方案没处理好时,加入地面资料同化的效果反而不如不加地而资料同化.     

利用气象卫星资料估算内蒙古地区的地面净辐射值

主要研究的是内蒙古地区有云条件下地面辐射收支与卫星测值之间的关系 ,根据地面实测的净辐射值 ,与相应时刻的 GMS卫星测值 (可见光、红外通道 S— VISSR计数值 )进行逐步回归拟合 ,建立有云条件下内蒙古地区卫星测值与地面净全辐射值之间的关系 ,从而可以利用卫星资料通过所建立的关系式估算有云情况下地面净全辐射的分布。     

地面最高温度表示值与14时0cm温度表示值相差大的原因

在地面观测中,有时会遇到地面最高温度表示值比１４时０ｃｍ温度表示值高１０℃以上的现象。本站曾出现过这种情况：１４时观测时总云量为１０,１４时观测后天气立刻晴好,天空中的云量、云状都发生了很大变化,当天地面最高温度表示值比１４时０ｃｍ温度表示值高１２．３℃。这是由于０ｃｍ温度表接触地面,随天气的变化升温、降温敏感;而地面最高温度表因其构造的原因,无论天气怎样变化,将会使一天中最高的温度保留下来。由于１４时观测时地面０ｃｍ温度表示值不一定是最高的,所以二者会出现较大的差值。地面最高温度表示值与14时0c…     

2007年夏季我国西北地区云凝结核的观测研究

利用连续气流纵向热梯度云凝结核仪对我国西北地区2007年夏季空中和地面的云凝结核(CCN)进行观测研究,并对观测结果进行了对比分析。飞机观测资料表明,西北地区的CCN主要来源于地面,近地层浓度较高,CCN浓度随高度增加而减少。污染城市上空的CCN比一般地区上空浓度高,浓度随高度变化趋势相同;地面观测结果显示,CCN具有明显的日变化,与人类活动、气象因子和下垫面相关;污染地区和清洁地区的CCN浓度在相同过饱和度下差异很大,在低过饱和度下浓度相差可达一个量级。根据关系式N=CSk拟合得到的地面CCN活化谱参数,银川地区的C值明显较大(2200),k值较高(约0.7),表明银川地区具有大陆性特征;而祁连山地区C值较低(2200)、k值较高(约0.77),属清洁型大陆性特征。     

垂直积分液态水含量在地面大风预报中的应用

利用天津塘沽的CINRAD-SA型新一代多普勒雷达体扫描垂直积分液态水含量(VIL)产品资料,结合地面大风灾情报告和实况资料,对地面灾害性大风出现前VIL值的演变、发展情况进行了统计分析。结果表明:VIL值达到30kg/m2是地面灾害性大风出现的阈值,VIL值达到或超过40kg/m2则可以看作是大风的一个预警指标;VIL值达到最大后的快速减小意味着将出现地面灾害性大风,VIL值快速减小后的突然跃增则是地面灾害性大风开始的标志。应用评分系统命中率、误警率、临界成功指数检验了上述预警指标,结果表明VIL产品预警地面灾害性大风是可用的,而且随时间调整阈值大小,可以大大提高地面灾害性大风预警的命中率和临界成功指数;地面灾害大风出现前预报员有12～18min的时间用于发布短时、临界大风天气预报和大风预警。     

丹东市区酸雨特征及其影响因素分析

利用2009—2013年丹东地区酸雨观测资料、高空和地面气象观测资料,分析了丹东市区酸雨的时空分布特征,采用相关分析方法分析了不同气象条件对降水pH值和酸雨频率的影响,以期为丹东市区酸雨的评估和预报提供科学依据。结果表明:2009—2013年丹东市区酸雨pH值空间分布较均匀,降水pH值和酸雨频率呈逐年升高的趋势,秋季降水pH值最低,且酸雨频率最高。不同级别降水量与降水pH值相关关系较大,雾有利于增强降水酸度。丹东市区出现酸雨的地面主导风向为偏南风,降水前期和降水期间地面风速对酸雨强度的影响存在明显差异;850hPa的24h变温、降水前12h的风向及降水时的风速对丹东市区降水pH值影响较大,酸雨的850hPa主导风为偏南风;逆温和K指数对酸雨污染有明显的影响。     

地面最高温度表读数偏低原因及处理

在地面日常值班中．有的时候会发现同一时刻地面温度表示值高于地面最高温度表示值，而14时观测到的地面温度表读数高于20时地面最高温度的现象时有发生，这种差异有时可高达1～2℃。分析其原因，主要有三方面，一是最高温度表在制造上就存在一定的滞后性，二是有时是属于计量质量的原因，三是因地面最高温度表安装不符合规范要求而引起，以上三方面的原因却以后者居多．通过查阅我站观测资料发现。地面温度表读数高于地面最高温度表读数的现象多出在春夏季晴朗炎热的天气条件下，或强度较大的降水后．因地面三支温度表按规定安装好后，温度…     

地面最高温度表示值低于14时地面温度的原因

从理论上讲地面最高温度表示值应高于 1 4时地面温度 ,然而在实际观测中常出现地面最高温度表示值低于 1 4时地面温度的现象 ,尤其晴天时更为突出。测量气温和地温的温度表结构是一样的 ,既然在气温观测中没有类似情况 ,那么就不是温度表的结构问题。笔者认为是地面温度观测方法中存在的问题。按要求 ,地温观测的场地应当平整、疏松 ,温度表一半密贴地埋入土中、一半露出地面 ,在实际安装操作中是用人眼估计的 ,加上最高温度表每天都要调整移动 ,这样就很难达到最佳的安装要求 ,易造成温度表的受热情况有所差异 ,这就是造成地面最高温度表示…     

地面温度观测误差的成因商榷

在一般情况下,地面最高表示值应当高于定时观测的地面表示值或两者相等,但在日常观测工作中却经常出现地面表示值高于地面最高表示值的现象。对于为什么会产生这些反常现象,怎样进行辨别和分析,下面提出一些看法与大家共同探讨。 上述反常现象之所以产生有两方面的原因,一是地面最高表的质量方面有问题,二是观测方法及安装方面有问题。     

吉林省自然降水转化因子的初步研究

将自然降水转化因子K定义为地面水汽密度ρ与降水量Q的比值(K=Q/ρ),从气候学和云降水物理学观点,解读了地面水汽系统上升成云致雨,形成降水量的物理过程.K值反映了天气系统和成云致雨的条件,它包含了降水系统热力、动力、水汽、云中微物理诸过程将水汽(ρ)转化为降水(Q)的能力.K值大,则水汽转化成降水的效率高;K值小,预示成雨致雨条件失当,水汽转化成降水的效率低.为使人工增雨作业有最佳效果应选择K的大值区,即顺自然之势.对吉林省1951～1980年的月均值和年均值K进行了计算和时空分布特征分析,可供对适宜作业的地区的选择作参考.结果表明:K值地域差异明显,总体分布趋势是由东南向西北减小,天池站K值最大;K值随时间分布的差异明显,夏季K值最大,春、秋季次之,冬季最小.     

中国西北干旱区夏季地面加热场强度的气候特征

利用AVHRR-NDVI和MODIS-NDVI卫星遥感资料以及西北地区95个常规气象站地面观测资料,计算得到了1982-2012年历年夏季(6-8月)地面加热场强度序列,并与三套再分析资料进行对比分析,利用数理统计和经验正交函数分解(EOF)等分析方法,研究其空间分布特征和时间演变规律。结果表明:(1)西北干旱区地面加热场强度大值区主要位于阿拉善高原、柴达木盆地及其以北地区、青海东部和河西走廊以东地区。三套再分析资料的地面加热场强度值较计算值整体略偏高,但量级相同。ERA-40再分析值与计算值在空间分布和年际变化上最为相似,计算值更加突出了局地的小气候特征。(2)西北干旱区标准化地面加热场强度的LV1为东-西反向型,PC1反映其年际变化趋势在1995年左右发生转折;LV2为东北-西南反向型,PC2反映西北干旱区东北(西南)部地面加热场强度在20世纪90年代中期以前逐年增强(减弱),随后没有明显的年际变化趋势,维持正常偏强(弱)。(3)以100°E为界,西北干旱区东、西部夏季地面加热场强度在年内和年际变化上存在明显差异:东部地面加热场强度大于西部;东部峰值月份(7月)落后于西部(6月);东、西部夏季地面加热场强度存在相反的年际变化,东(西)部年际变化主要受地面潜(感)热主导,先由弱(强)到强(弱)(1982-1995年),后由强(弱)到弱(强)(1995-2012年)。