摘要：本文利用中尺度模式WRF-ARW(Weather Research and Forecasting Model-Advanced Research WRF)(Version 4.0)对海南岛不同天气条件下的典型海风锋个例进行了高分辨率数值模拟,通过设计局地城镇化的敏感性试验,重点分析了海南岛沿海城镇化对海风锋推进的影响及其可能机制。研究结果表明:海南岛沿海城镇化造成的海风锋结构差异是热力作用和动力作用共同影响的结果;城镇下垫面的摩擦效应与城市热岛的增强阻碍海风向内陆推进,减弱了海风锋途经地区的降温增湿效应,造成海风锋位置相对滞后;而城镇化所引起的高海陆热力差异增强了海风风速及海风辐合,同时导致海风锋前的垂直上升气流和海风环流厚度也明显增强。海风锋发展不同时期,城镇化对海风锋的推进影响有所不同。海风锋发展初期,海陆热力差异引起的推动作用与摩擦效应的阻碍作用相抵消,导致海风锋的推进无明显影响;海风锋发展强盛阶段,城镇化条件下内陆城市与非城市之间的热力差异有所增强,阻碍了海风锋向内陆推进,导致海风锋内陆渗透距离减小。不同天气条件下城市化对海风锋推进的影响有所不同,相比于晴空天气,多云天气下城市与非城市的热力差异稍强,加强了城市热岛效应对海风推进的阻碍作用,导致海风锋滞后距离稍远。此外,当土地利用类型更换为城镇后,净辐射与陆气间交换能量减少,导致其潜热通量显著减小,感热通量值变大,从而升高了下垫面温度,增强了海风的垂直上升运动,进而造成边界层高度的升高。

摘要：采用WRF中尺度天气预报模式,针对海南岛多云天气条件下的一次典型海风个例,对局地海风环流结构进行数值模拟,分析海风环流的演变特征,并通过设计改变海南岛地形的敏感性试验,探究地形对海南岛局地海风环流结构以及云水分布的影响。结果表明:海岛西部陡峭的山区造成海风强迫抬升,偏南背景风使得海岛北部高空回流明显,海岛西部、北部的海风结构较为完整;地形高度越高,海岛南部山区的阻挡作用越强,西部地区的海风高空回流特征越显著,西部、西北部云水混合比的位置也越深入内陆;受南海季风的影响,与晴空天气相比,多云天气下海风强盛期全岛的最大风速稍大,海风在垂直方向上达到的高度更高;移平地形后,多云天气下全岛风速平均仅减少2~3 m·s^-1,而晴空天气下全岛风速则大大减弱,即多云天气下海风环流水平结构受地形的影响比晴空天气下弱。

摘要：雷达回波外推是临近预报、人工影响天气作业及效果评估的主要参考依据之一,快速准确的回波外推技术一直是雷达气象领域的研究热点。近年来,基于深度学习的时空序列预测模型在雷达回波外推中得到了广泛应用。然而,这些外推网络架构的输入大多用16级伪彩色雷达回波强度产品转化而来的灰度图,丢失了许多回波细节,并且随着外推时间延长,误差不可避免地增大。回波的生消、移动、演变与天气背景紧密相关,因此,将北京城市气象研究院研发的新一代快速更新多尺度资料分析和预报系统的临近数值预报子系统(RMAPS-NOW)初始零场的部分物理量产品融入华北雷达拼图原始数据,构建多个雷达单元(Radar cells),并将这些雷达单元作为输入,基于卷积长短期记忆网络(ConvLSTM),设计了一个多通道雷达回波外推网络架构(MR-ConvLSTM)。另外,考虑到卷积算法的平滑性,构建了自定义损失函数,增加回波强度的时空权重进行时空衰减订正。选取(40.65°—41.65°N,114°—115.4°E)内2018—2021年的6—9月共13000组华北雷达组合反射率因子拼图及RMAPS-NOW初始零场数据,其中的80%共10400组为训练集,20%共2600组为测试集。引入的物理量包括多个高度层的u、v风(1350 m),相对湿度(RH,150 m),水平散度(1350 m)等,基于ConvLSTM及MR-ConvLSTM加自定义损失函数,分别训练得到5个雷达回波外推模型。采用临界成功指数(CSI)、命中率(POD)、虚警率(FAR)作为评价指标,利用测试集对所有模型进行评估。基于引入物理量的MR-ConvLSTM训练得到的模型在20、30、35 dBz反射率阈值下,比未引入物理量的基于ConvLSTM的外推模型CSI值平均高4.67%、13.8%、5.98%,POD值平均高3.1%、7.68%、8.38%,FAR值平均低6.37%、8.54%、10.17%,同时引入3种物理量(RH、u、v)的外推模型在不同阈值的各项指标中综合表现最好,其CSI、 POD值在3种不同阈值下比未引入物理量模型平均高16.01%、13.38%,FAR值平均低14.88%。从模型应用的个例可视化也可以看出,引入物理量后有效提升了雷达回波外推的准确度,证明基于MR-ConvLSTM架构训练的雷达回波外推模型有较强的泛化能力。

摘要：面向海南省所特有的海岛以及热带特点,结合海南岛独特的地理地貌,本研究设计了基于时空独立的随机森林模型,并利用站点的实测数据以及欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的模式数据,实现了对每个站点未来7天预报时效为3小时的气温精准订正;同时采用小于2℃的准确率、小于1℃的准确率及均方根误差等指标,对ECMWF模式的预报温度和本文模型的订正气温进行了评估,结果表明,本文所提的订正模型结果要显著优于ECMWF模式的结果,前者更接近真实的温度值,它对ECMWF的模式数据进行了较好的订正.

摘要：随着基于北斗短报文的气象信息服务业务的深入,文字信息存在的缺点制约着业务的发展。为了解决这个问题,通过分析北斗船载终端和北斗卫星传输的相关指标和技术方法,解决图形气象数据的在北斗系统中传输和绘制等技术问题,并设计了北斗船载终端可视化气象预警系统,实现了台风、海上预警等气象数据在北斗船载终端上图形化展示,有效地提升了海洋气象服务能力。

摘要：为了降低业务人员使用中国气象局研发的气象大数据云平台(简称:天擎)的难度,通过设计自动化下载任务模型、任务实例、调度算法和基于插件的格式转换等方法,利用Nutz框架与H5技术,研发基于配置的自动化数据下载软件,实现科研人员能够通过方便地下载数据。应用结果表明:该软件很大程度减小了科研人员获取天擎数据的难度。