低能见度浓雾监测、临近预报的实例分析与认识

依据在沪宁高速公路上对低能见度浓雾的监测资料,结合四年来的预报实践,阐述了对浓雾突发性的认识和预报工作中值得关注的问题。本文揭示了低能见度浓雾的形成不是一次完成的,在浓雾过程形成前有一个＂象鼻形＂的先期振荡,它持续时间短,能见度值还不太低,但具有普遍性,对后期浓雾的形成和预报有相当的应用价值。     

基于机器学习的淄博市浓雾预报研究

雾是诱发交通事故的主要气象因素,具有很强的局地性。统计分析表明,淄博市的浓雾多发生在秋冬季节和后半夜,弱的东风、北风分量和高相对湿度时有利于浓雾发生。选取2015—2023年淄博市8个国家级气象观测站逐小时气象观测资料,以AdaBoost算法为基础建立能见度诊断预报模型,针对单站进行浓雾诊断测试。试验结果表明：各站点机器学习模型预报的精确率基本在90%以上,空报率、漏报率基本在10%以下,大多数空报和漏报出现在能见度阈值附近;模型对较强浓雾的预报较为准确,而对持续轻雾的空报率较高;对模型预报贡献最大的气象要素为相对湿度,其次是风向风速;模型有一定的局地性,存在优化空间。     

辽宁沿海高速公路浓雾气候特征及气象影响因子

利用2005—2018年辽宁沿海高速公路沿线气象站点观测资料和NCEP再分析资料,对辽宁沿海高速公路浓雾气候特征及其与各相关气象要素的关系进行分析,并探讨了利于浓雾发生的环流特征和影响因子。结果表明：辽宁沿海高速公路年均浓雾日数由西至东呈现高—低—高的分布特点,同时,辽东沿海高速公路沿线各站年均浓雾日数差异较小,且存在明显的自东向西的下降趋势;辽西沿线高速公路各站差异最大,受到局地的影响最强。沿海高速公路年均浓雾日数具有明显的月变化与季节变化特征,全年有两个浓雾出现的集中时段,分别为2—3月和10—11月;秋季浓雾日数占全年的比率最高。秋季沿海高速公路浓雾以0—200 m的强浓雾为主;温度为10—15℃,相对湿度大于98%,风速为0—3 m·s^-1,风向为偏东北风时,浓雾出现的概率最大。辽宁秋季沿海地区受副热带高压影响较小,受东亚大槽等中高纬度纬向环流和极涡的影响较大,纬向环流和极涡越强（弱）,辽宁沿海地区浓雾日数越多（少）;辽宁沿海地区浓雾的水汽一部分来源于辽宁东部山区,一部分来源于渤海、黄海北部。辽宁沿海地区秋季浓雾并非以海雾为主,而以辐射雾、锋面雾居多,同时辽东沿海地区有来自辽东山区的平流雾。     

北京城市浓雾特征及其与交通预报服务的关系

使用2007—2010 年北京地区18 个道面自动气象站能见度在1000 m 以下时的气象资料及同期北京管界内高速公路交通资料,对北京城市浓雾特征及其与交通预报服务的关系进行了探讨。结果表明: 1) 北京管界内高速公路封闭90%以上因浓雾引起。2) 浓雾具有明显的日变化和年变化,高发、低发时段分别在05—09 时和12—18 时,浓雾主要集中在9—12 月,6、7 月最少。3) 空间分布上,浓雾频次东南高,城区低,80%以上的浓雾出现在大兴和通州两区。4) 浓雾变化具有突发性和“象鼻形”先期振荡特征。5) 浓雾期间能见度变化与气象要素关系密切,近地面偏南风和偏东风最有利浓雾生成发展,西北风最有利浓雾消散;风速减小,气温下降,湿度增大,能见度降低,有利浓雾生成和发展;风速增大,气温升高,湿度减小,能见度上升,有利浓雾减弱消散;湿度减小滞后于能见度上升;浓雾维持阶段,各要素变化很小。     

高速公路路面摩擦气象指数预报方法

根据目前不同气象条件下高速公路路面摩擦系数的测试结果,分析了吉林省高速公路路面摩擦系数的主要影响因素及其与天气之间的关系。结果表明:天气变化是使高速公路路面摩擦系数在短时间内发生显著改变的最主要因素。定义了与气象条件有关的路面摩擦气象指数,根据其对车辆安全行驶的影响,制定了吉林省高速公路路面摩擦气象指数的等级划分标准,研究探讨了根据天气条件预报高速公路路面摩擦气象指数的方法。     

四川高速公路封道强浓雾特征及其成因分析

利用2006—2013年四川高速公路强浓雾封道资料及气象资料,分析了造成四川高速公路封道的强浓雾特征,并通过天气环流条件和气象要素特征分析,研究了形成封道强浓雾的气象成因。结果表明:四川高速公路强浓雾封道主要出现在11月至次年1月,主要在清晨05:00—08:00开始,08:00—11:00结束,持续时间一般为0~9h。均压场是封道强浓雾的地面环流条件,低层为高压环流控制,高空环流条件为西北气流型和平直西风气流型。夜间辐射降温明显,地面到近地层风速弱、湿度大及存在逆温层,有利于封道强浓雾的出现。     

2007—2010年北京自动站浓雾特征分析与临近预报初探

为探索北京地区浓雾天气特征和临近预报方法,分析了北京2007-2010年18个道面自动站能见度1000 m以下的天气资料.结果表明:①浓雾具有明显的日变化和年变化.05:00-09:00是高发时段,12:00-18:00是低发时段.全年浓雾主要集中在9-12月,6、7月最少.②空间分布上,呈现“东南多,城区少”的特征,统计80％以上的浓雾都发生在大兴和通州.③浓雾变化具有突发性和象鼻形先期振荡的特征.④浓雾能见度变化与气象要素变化关系密切.偏南风和偏东风最有利于浓雾生成发展,西北风最有利于浓雾的消散.风速减小,气温下降,湿度增大,能见度降低,浓雾生成和发展;风速增大,气温升高,湿度减小,能见度上升,浓雾减弱消散,但湿度的减小滞后于能见度的上升.浓雾维持阶段,要素变化都很小.     

高速公路上低能见度的监测与预报

介绍了对高速公路低能见度的数学描述，从相变理论、能见度突变的实际表现及车辆制动距离的需求，论证了对低能见度监测与预报的必要性，并介绍了在沪宁高速公路无锡段应用了一年多的低能见度监测与预报系统，实例表明对高速公路上造成低能见度的浓雾、包括局地性雾和突发性团雾具有可预报性，减少乃至避免重大交通事故的发生。     

成都双流机场浓雾预报探讨

针对双流机场的浓雾预报,通过相关分析,用最大相关系数的因子建立回归方程,对历史浓雾样本资料根据欧氏距离归类,建立四个概念模型,历史拟合效果均较好.实际应用时,使用pp法,将数值预报产品代替预报因子,做出预报,对得到的预报结果,由预报员综合判断得到最终预报.     

成都双流机场浓雾预报探讨

针对双流机场的浓雾预报,通过相关分析,用最大相关系数的因子建立回归方程,对历史浓雾样本资料根据欧氏距离归类,建立四个概念模型,历史拟合效果均较好。实际应用时,使用pp法,将数值预报产品代替预报因子,做出预报,对得到的预报结果,由预报员综合判断得到最终预报。     

安徽省县级大雾预报业务系统

分析安徽省多年大雾的天气气候特征和形成的天气学条件,并利用3年T106资料,经相关性检验,基于最优表征大雾形成的天气学特征的因子建立了多元回归方程,用1年T213资料进行检验,最终确定了可用于实时业务MICAPS格式的安徽省县级24h、48h和72h大雾预报的预报业务系统。     

AMDAR资料在天气预报中的应用

使用国内的AMDAR资料对几次重大天气过程进行了动力和热力学分析研究。结果表明：飞机在航站上起降时探测的高时空分辨率的AMDAR资料与其它资料结合能够较连续地监视机场附近气象要素的时空变化特征,进而捕捉到一些常规观测资料难于发现的引发冰雹等强对流天气的中尺度天气系统。该资料对稳定性天气大雾的定点分析和预报,较之常规观测资料有更好的业务使用价值。该资料不仅可为制作定点的临近和短时预报提供精细的预报依据,而且可在一定程度上增强对灾害性天气的认知和预见性。     

基于稳定度和能量指标作强对流天气的短时预报指标分析

主要基于1995—2001年强对流天气过程和高空探测资料,计算了K指数、A指数、位势不稳定指标以及能量平衡高度、位势不稳定能量等指标,并进行量化检验和预报指标的对比。结果表明:(1)A指数、K指数的数值大小对于强对流天气的预报具有一定效果。(2)位势不稳定指标I在安徽南方应用比北方的预报效果好,安徽南北方I的临界值有差异,北方I的临界值小,南方I的临界值大。(3)逐年的能量平衡高度和位势不稳定能量都可以分为两个阶段,第一阶段能量平衡高度高于350 hPa且处于极值是强对流天气预报的重要指标。总温度较高、饱和总温度较高、位势不稳定能量较高时,能量平衡高度较高;反之,能量平衡高度较低。这种对应关系可以通过α=0.01的显著性水平检验。(4)强对流天气过程期间,能量平衡高度较高。随着位势不稳定能量的增大,出现强对流天气的可能性也增大。     

高速公路团雾分级预警研究

团雾和高速公路团雾的定义内涵外延尚未统一,没有标准定义。为有效预防高速公路团雾天气灾害,减少因高速公路团雾所造成的交通事故,有必要规范高速公路团雾分级预警标准。基于高速公路团雾的水平能见度和水平尺度等监测数据,借鉴部分学者专家的意见和建议,确定团雾和高速公路团雾的定义。分析高速公路团雾的特征、成因、时空分布及团雾的危害,统计分析高速公路团雾多发路段的交通事故数据资料与AWMS气象监测数据资料,确立高速公路团雾与车辆交通安全性关系。依据同车道前后车辆的相对停车视距和安全停车距离等分析,评估车辆在不同水平能见度数值条件下,行驶在团雾区域内外车辆发生交通事故的危险性大小,遵照相关法律、条例、标准及其规范,按水平能见度数值范围和覆盖路面长度划分高速公路团雾预警等级。研究结果表明:(1)高速公路团雾的水平尺度一般小于5 km,水平能见度通常小于200 m。(2)高速公路团雾具有多发性,时空分布不均,多发生于当日22时次日08时。(3)高速公路团雾的事故率高,造成的交通事故比较严重。(4)可以根据团雾特征和潜在危害性确定团雾和高速公路团雾定义的内涵外延,给出术语定义。(5)可根据高速公路团雾的水平能见度、交通事故、停车视距等分析,划分预警级别,规范监测和预报预警服务,减少交通事故的发生。     

秦皇岛地区雾天气气候特征及预报

随着交通线路的快速发展,雾对交通运输的影响越来越大,浓雾天气常常引发交通事故,给人民的生命财产造成严重损失,危害性极大.应用秦皇岛1957-2006年"气表-1"资料,统计分析秦皇岛内陆、沿海地区雾天气时空分布特征,返查1981-2000年历史天气图,得出本地区出现雾的主要天气类型,筛选出影响雾的主要天气要素,建立MOS预报方程,为雾预报及临近预警信号的发布、解除提供有利依据,达到监测、预报之目的.     

深圳两次大雾天气过程对比分析及预报启示

2005年2月23-25日和2006年3月6日深圳分别出现了一次大雾天气。从天气学角度对两次大雾过程的形成原因、特点进行对比分析，分析表明：大雾天气需在一定的形势场中出现并维持，近地面层气象要素场的变化会促进大雾的形成、维持和消失，而近地面层风场或温度场的改变除了与其环境、当地气候特征有关外，与大的形势场是分不开的。通过对比，对深圳大雾天气的生消和维持机制有一定了解，对预报本地大雾天气有指示作用，也为其它地区特别是沿海地区雾的预报提供借鉴。     

深圳两次大雾天气过程对比分析及预报启示

2005年2月23~25日和2006年3月6日深圳分别出现了一次大雾天气。从天气学角度对两次大雾过程的形成原因、特点进行对比分析,分析表明:大雾天气需在一定的形势场中出现并维持,近地面层气象要素场的变化会促进大雾的形成、维持和消失,而近地面层风场或温度场的改变除了与其环境、当地气候特征有关外,与大的形势场是分不开的。通过对比,对深圳大雾天气的生消和维持机制有一定了解,对预报本地大雾天气有指示作用,也为其它地区特别是沿海地区雾的预报提供借鉴。     

廊坊市雾的气象条件及预报预警技术

利用1971-2000年冀中滨海平原区廊坊市雾数据、地面气象数据、冀中东部地区雾资料及国家气象中心历史高空数据、MICAPS数据,归纳了廊坊市雾及浓雾的气候特征,计算、分析了廊坊市雾及浓雾的气象条件与预报流程。结果表明：雾及浓雾是廊坊市秋冬季节最频繁的一类灾害性天气,浓雾越浓,灾害性影响特征越显著;在利于雾及浓雾形成的大气环流形势下,地面偏南偏东的微风小于等于3 m.s^-1、相对湿度大于等于50%、6 h气压差绝对值小于等于3.0 hPa及大气层结稳定,尤其1000-925 hPa存在明显逆温层是廊坊市雾及浓雾预报预警的重要参考指标;利用VB等计算机语言实现雾及浓雾的自动化初步识别;进一步探讨了冀中滨海平原区廊坊市雾及浓雾的预报预警发布技术,为廊坊市雾及浓雾的预报预警及服务提供了科学依据。     

基于探空资料因子组合分析方法的冰雹预报

以1978—2007年四川省宜宾探空站200 km范围内共45例降雹事件与非降雹事件作为时间样本,将利用T-lnp探空资料计算表征热力、动力、水汽条件、温度、高度等物理参数作为预报因子,采用因子组合分析方法对3244个预报因子进行筛选,找出影响宜宾探空站附近降雹的预报因子,并计算得到它们的阈值及组合关系,建立了冰雹预报指标判别式。两个主要因子为400 hPa饱和湿静力温度与850 hPa湿静力温度之差 (T_σ400*-T_σ850) 和400 hPa与地面垂直气压梯度之差 (G_z400-G_zsurface),两个条件因子为700 hPa水汽压与饱和水汽压之差 (e₇₀₀-e_s700) 和700 hPa露点温度与饱和湿静力温度之差 (T_d700-T_σ700*)。将2008年全年732例时次的T-lnp探空资料代入判别式进行试报,探测率为84%,空报率为67.7%,成功指数为30.4%,试报结果表明:基于探空资料因子组合分析方法得到的冰雹预报指标判别方法可行,具有一定准确性。     

G2 京津塘高速公路交通气象安全指数的预报研究

通过整理G2京津塘高速公路2年(2007年7月1日至2009年6月30日)逐月逐时的万辆车流的交通事故和交通流量及气象要素资料,并将各月平均万辆车流的交通事故(交通事故与交通流量之商)与同步综合气象参数进行日变化相关分析。结果表明:各月平均万辆车流交通事故量的日变化趋势为双峰型,主高峰出现在05一07时,次高峰出现在21—23时。2年平均高峰值为每万辆1.8起。各月的逐时平均万辆车流的交通事故与同步综合气象参数呈正抛物线的偏右侧相关、自然指数相关或线性相关,即万辆车流的交通事故随综合气象参数的加大而增多。为了提高高速公路交通安全的气象服务水平,建立了4个交通气象风险和交通气象安全指数的级别;应用WRF-RUC数值预报产品对2个月逐日的独立样本模拟预报交通气象安全指数,其月平均基本准确率为62.5%~95.8%。此结果为高速公路交通提供客观的科学依据,在华北地区的高速公路气象服务中具有一定的推广价值。