影响云南地区适航条件的视程障碍天气气候特征

利用云南省1981—2013年125站逐日逐6h地面观测的天气现象、能见度和气象要素资料,结合考虑地形高度的高分辨率气象要素场插值技术和不适航雾(能见度≤800m的大雾天气)气象要素判识模型,开展了影响云南适航条件视程障碍天气的气候特征分析。结果表明:云南最主要的视程障碍天气是雾与轻雾,影响适航条件的视程障碍天气仅为雾。不适航雾生成与相对湿度、风速以及地气温差关系密切,"高湿—弱风—稳定"的气象条件是其形成维持的关键,其量化判识特征为:相对湿度98%、风速3m/s、地气温差3℃。滇西南、滇南、滇东是云南不适航雾的多发区,尤其景东—思茅—版纳、西盟—澜沧、保山—腾冲和罗平等地区。滇中、滇西和滇东北是少发区。云南不适航雾日变化呈现早晨和深夜多,午间和傍晚少的特征;季节变化具有夏秋季多于冬春季的特点。与台站观测相比,高分辨率资料客观判识的不适航雾空间分布与地形有合理的对应关系,能够合理地反映地形复杂地区的空间分布特征。未来技术发展可利用卫星反演资料与台站资料同化订正获取高分辨率气象要素资料,利用深度学习等建立不适航雾的判识模型。     

从水汽角度对青藏高原东南侧高空探测布局的分析

水汽是大气探测最关心的要素之一。从青藏高原东南侧出发,以NCEP再分析资料为基础,利用水汽气候诊断方法结合区域地形研究了该区域的水汽分布、输送与辐合辐散特征,并讨论了探空站布局。水汽输送分布与大气可降水季节差异均表明,青藏高原东南侧是夏、秋季东亚季风和南亚季风影响的季风过渡区,也是东亚地区最主要的水汽通道之一,尤其在秋、冬、春季此通道的水汽输送更为关键。青藏高原东南侧的大气可降水量比西南侧明显要大,这与低纬高原和青藏高原南侧南凸弧形构成的地形组合有着密切关系。青藏高原东南侧地形对水汽辐合、辐散的影响具有复杂性和特殊性,既有经向、纬向差异也有高低层差异。复杂的水汽分布及输送特征需要加强水汽探测。通过对水汽探测关键区的量化研究表明,滇西北—藏东南—缅北地区、滇东—黔西地区以及滇西南地区是观测需求较为显著的区域。     

云南土壤湿度长期变化的初步研究

利用1948—2013年美国NOAA/CPC全球0.5°×0.5 °月平均格点化土壤湿度资料、1951—2013年云南地区125个站月降水和1993—2013年22个站月土壤湿度观测资料对云南土壤湿度及其表征的旱涝长期变化进行时空分布及演变特征分析。结果表明:云南地区旱涝变化的空间结构相对简单且具有大尺度特征,长期变化特征明显。由20世纪50年代的滇中部地区偏旱,其余地区偏涝,逐步发展为相反;20世纪90年代开始滇中部地区偏涝,其余地区偏旱,且旱情日趋加重,范围扩展,2010年、2012年和2013年严重干旱蔓延至云南全省。研究揭示,云南冬半年旱涝与前期海温异常密切相关,冬半年云南地区旱涝不同的EOF模态时间变化对应着不同的前期海温异常变化分布。云南全省旱涝一致的第1模态对应前期孟加拉湾、阿拉伯海、西太平洋以及大西洋的海温异常正相关。云南西北—东南旱涝反向的第2模态对应前期孟加拉湾、南海、西太平洋及东太平洋ENSO区海温异常负相关。     

孟加拉湾风暴对高原地区降水的影响

利用卫星遥感数据TRMM(3B42)与地面观测数据变分订正后的降水量资料、TBB资料、NCEP/NCAR再分析资料,对1998 2010年25个孟加拉湾风暴的登陆路径、强度、冷空气入侵及大气季节变化对高原地区降水的影响进行了分类统计分析,结果表明:(1)孟加拉湾风暴是造成高原地区降水的重要天气系统,最活跃的时段集中在5月和10 11月,对高原地区的影响主要以降水为主;(2)在孟加拉湾风暴登陆的3条路径中,东北路径对云贵高原和青藏高原东南部地区影响最大,西北路径登陆风暴主要影响青藏高原南部地区,偏西路径登陆风暴对高原地区影响最小;(3)东北路径登陆风暴,热带风暴强度比飓风强度给高原地区带来更强的降水,而西北路径飓风强度风暴的影响较大;(4)当东北路径孟加拉湾风暴与云贵高原地区冷空气相遇时,其降水量比无冷空气配合时大2个等级;(5)孟加拉湾风暴活动时段存在5月和10 11月两个峰值,因季节性的大气环流(引导气流)和水汽输送(强弱)以及热带气旋生成基本条件的不同,导致了高原地区降水程度的差异。     

基于多种模型的云南元江哈尼云海景观预报研究

为推动区域旅游事业发展,满足旅游气象服务需求,研究针对云南元江哈尼云海景观进行了立体气象观测和业务预报实验。本研究基于云南元江云海气候站2016—2019年观测数据,利用经验预报法、Logistics回归、支持向量机、决策树分析等方法,进行了云海景观出现与否的二分类预报实验。结果表明：各预报方法间训练样本总体准确率在74.3%—82.2%之间差别不大,但传统经验预报基于云海机理研究背景,预报指标物理意义明确,随着预报经验的积累经验预报2019年TS评分为54.8,优于2016—2018年TS评分46.0,也优于仅使用局地数据的统计学习算法的预报评分,且其他几种统计学习预报方法的检验样本TS评分均不如训练样本评分高。云海景观出现需要水汽条件和大气静稳条件的配合,局地云海气象观测站建设收集的立体气候数据有利于预报人员改进预报指标体系,提高预报准确率,有利于提升区域旅游气象服务能力发展。     

金沙江乌东德水电站暴雨概念模型与云型特征

利用自动气象观测站降水资料、常规地面与高空观测资料及卫星云图资料,对2012—2017年6—10月金沙江乌东德水电站坝区18次暴雨个例的大尺度环流背景及卫星云图演变特征进行统计分析,结果表明,切变冷锋型、两高辐合型、西南涡型、孟加拉湾风暴型、切变线型和高空槽型是金沙江乌东德水电站坝区的六类暴雨概念模型。总结归纳出对应的六类典型云型：切变线云带前界处的对流云团8次(占44.4%)、两高辐合云区内部的对流云团4次(占22.2%)、西南涡西南或东南象限的对流云团2次(占11.1%)、孟加拉湾风暴涡旋云系中分离出来的对流云团或对流云系2次(占11.1%)、切变线云带内部的对流云团1次(占5.6%)、高空槽前盾状卷云区南端的对流云系1次(占5.6%)。     

基于WRF模式和自适应偏最小二乘回归法的风能预报试验研究

利用中尺度WRF(Weather Research and Forecast Model)模式预报了2009年1,4,7和10月甘肃某风电场区域的风速和风向,并与离风电场最近的两座测风塔对应时段50m和70m高度实测资料进行了对比,客观地评估了该模式对风场预报的准确率。在相对准确的风场预报基础上,利用2008年1月-2009年4月风电场200台风机的实际功率记录数据和同期气象要素场预报资料,采用自适应偏最小二乘回归法和单机预报法建立了每台风机未来48h逐15min输出功率记录数据与同时刻轮毂高度预报的风速、风向、气温、湿度及气压之间的非线性统计预报模型。为了对该模型的稳定性和准确性进行长期的客观评估,独立进行了2008年1-12月的预报试验,分别建立了12组独立的非线性统计预报模型。试验结果表明:(1)WRF模式预报的各月风向分布、风频大小与实测风向有较好的一致性;盛行风向基本一致,风频大小相当,风向分布特征也较为一致。(2)WRF模式预报的50m和70m高度逐时平均风速与实测值的相关系数介于0.6～0.8之间,均方根误差介于1.5～2.6m.s-1之间。(3)2008年1-12月逐15min风电场风电功率预报值与风机输出功率记录值的相关性较显著,可较好地预报出各月风电功率的时间变化趋势。两者相关系数介于0.58～0.90之间,均达到了99.9%置信度。(4)各月逐15min风电功率预报值与风机输出功率记录值的误差较小,相对于总额定装机容量而言,均方根误差介于2.76%～12.89%之间。     

昆明城市热岛效应的数值模拟研究

本文利用WRF（V3.9.1）模式中耦合Noah/SLUCM方案作为Control试验,研究了土地利用类型（Md04试验）、陆面过程（NoUCM试验）和湖泊（Nolake试验）对城市热岛强度及昆明城市气象要素水平、垂直的时空分布影响。主要结论如下:（1）四个试验城市热岛强度的平均日变化趋势相似,白天城市热岛强度较弱、夜间较强,在20时（北京时,下同）左右达到最大值。城市冠层（湖泊）对城市热岛有较明显的减（增）温,Control-NoUCM（Nolake）试验中,平均日最大差值为?0.79°C（+1.07°C）。（2）从能量平衡方程分析Control-Md04试验,感热（潜热）通量的差值为+46.18（?79.71）W m?2,潜热通量释放大于感热通量的绝对值。Control-NoUCM试验中,感热（潜热）通量的差值为?40.88（+29.60）W m?2;因NoUCM试验未考虑几何建筑物储热与遮挡,太阳辐射大部分被地表所吸收,导致感热通量偏大。（3）四种试验中,15（07）时边界层高度达到最大（小）值。NoUCM（Nolake）试验中城市边界层高度分别降低103 m（32 m）左右,而Md04试验中城市边界层高度增加102 m左右。（4）湖泊（滇池）对城市热岛环流影响的试验表明,湖泊上空垂直运动较弱,但水平方向湖陆风较大,这有利于向城市输送水汽,增加干空气湿度,使城市中空气的水汽含量增加,同时增大潜热能量释放,降低感热通量,减小了垂直温度梯度。     

基于气候带的地面观测站点布局分析

利用1961—2010年云南124站年平均资料,在考虑了气象要素垂直递减（增）率的条件下,将站点数据插值到1 km×1 km的细网格点上。在此基础上,从不同气候带的角度讨论了地面气象观测站点的布局问题,给出了一些有价值的论据。通过分析发现,金沙江流域、怒江大峡谷狭长区域、哀牢山纵向岭谷地貌区域（包括元江、无量山一带）为气象要素最不敏感区域,其主要原因是气候带的南北向分布和东西向剧烈变率。这些区域新增地面观测站点,对认识局地立体小气候、下垫面热力差异、强对流天气系统等有科学价值。     

东亚冬季风与中国夏季气候变化

选取NCEP再分析高度场和风场资料、地面长波辐射(OLR)资料以及中国160个测站的降水资料，利用相关分析和合成分析方法，从资料分析入手来研究东亚冬季风异常变化及其对中国夏季降水的影响。研究表明：东亚冬季风有明显的年际和年代际变化特征，1950年代～1980年代中期为强冬季风时段，1980年代中期以后，季风明显减弱，为弱冬季风期。冬季风异常对中国大部分地区，特别对中国长江中下游地区的降水影响较大。分析进一步揭示了强弱东亚冬季风年后期海温分布和夏季流场明显不同的变化特征，并结合以前的许多研究对长江中下游地区降水异常形成的可能原因作了解释，指出正是由于这种不同的海温分布以及夏季环流的异常变化使得中国长江中下游地区在强(弱)冬季风年的夏季降水偏少(偏多)。