近年来,随着西安气象事业的发展,气象通信网络规模迅速扩张,网络安全建设亟待加强.以西安市气象局气象通信网络为例,介绍了多部门、多种业务、覆盖范围大的气象通信网络如何在实际业务运行中进行组网和资源规划,以及网络安全建设工作,以期为气象部门网络规划和信息化建设提供借鉴.
利用 1991-2021 年西安市 7 个国家级地面气象站及 2011-2021 年西安市 157 个区域气象观测站逐小时降水数据,采用滑动累加的算法构建 1h、3h、6 h、12h 不同时间间隔降雨量数据集.对上级推荐的关中地区暴雨预警信号 1h降雨量阈值参考标准在西安的适用性进行了讨论,并利用百分位法,结合西安暴雨灾害风险普查中短历时降水不同历史重现期数据成果,同时考虑西安城市排涝能力,在关中地区暴雨 1h标准参考阈值基础上,提出 2 种西安市暴雨预警信号 1 h标准本地化备选修订方案.利用 2015-2021 年西安市气象观测站逐小时降水数据,分别对上级推荐及 2 个备选 1h雨量标准修订方案中,符合不同等级暴雨预警信号标准的降雨过程进行统计评估,得到西安市暴雨预警信号 1h新标准,并开展对外模拟试点发布,取得良好的服务效果.
利用 1981-2020 年欧洲中心高分辨率 ERA5 再分析资料及站点实测降水资料,通过中国气象局人工影响天气中心发布的云水资源监测评估方法,对陕西云水资源进行了评估.结果表明:陕西年均水汽总量 28 670.2×108 t,水凝物总量 1 938.4×108 t,降水总量 1 390.7×108 t,云水资源总量 547.7×108 t,"南多北少"的纬向分布特征明显;近 40a 陕西全域云水资源呈下降趋势,含量丰沛的南部地区下降最为明显;液态水凝物主要位于低层 850～600 hPa,固态水凝物主要位于中层 650～350 hPa,根据水凝物垂直分布,春、秋两季人工影响天气的适宜催化高度约为 3～5 km,冬季 2～4 km,夏季 4～8 km;陕西西、南边界水汽和水凝物净流入,东、北边界净流出,区域整体净收支为正,多年气候倾向率为负,呈下降趋势.
基于社区韧性理论分别构建静态与动态两类评价指标体系,采用客观赋权的熵值法定量评价秦岭西安段社区气候韧性.结果表明:静态与动态两类评价指标体系下的评价结果具有较好一致性,社区气候韧性得分从高到低依次为蓝田县、周至县、长安区、灞桥区、鄠邑区、临潼区;静态社区气候韧性中,工程韧性与生态韧性为良好等级,社会韧性与经济韧性为一般等级,制度韧性为较差等级;动态社区气候韧性中,灾中韧性为优质等级,灾前韧性为一般等级,灾后韧性为较差等级.加强社区层面气象灾害应急预案宣传和教育,丰富气象灾害预警信息种类和手段,强化多部门协同防灾减灾救灾,提高当地发展经济发展水平是弥补社区气候韧性薄弱环节的主要途径.
利用 2021 年 9 月 9 日—2022 年 1 月 31 日泾河国家基本气象站毫米波云雷达(简称云雷达)的反射率因子及 L波段探空雷达的温度、相对湿度数据,根据时空匹配方法,对比分析了二者探测和识别云的垂直结构特征(包括云底高度、云顶高度、云层数)的一致性.结果表明:云雷达和探空数据对低、中、高的单层云、双层云及临近降水云的垂直结构的识别结果基本一致;二者对于单层云的云底高度以及双、多层云的云顶高度识别一致性更好,探空识别的云底高度整体略高于云雷达的.引起二者识别云层数不一致的原因:一是因为低层相对湿度较大以及探空识别云算法的敏感性;二是当云体的结构松散时,加上探空漂移作用导致二者识别的云体不一致.在二者识别云层一致的情况下,识别单层云的垂直结构的差异是由于探空仪在低温条件的低敏感以及云雷达对高层薄云的探测能力引起;对于双层和多层云,主要是由于时空匹配方法对于短时间内垂直结构显著变化的云的识别还需要进一步改进.
通过对 2022 年 1-12 月安塞国家气象观测站新旧站平均气温,最高气温,最低气温,平均相对湿度,平均风速,降水量的月值、年值进行对比分析及评估,明确观测站变迁造成的观测数据的差异.结果表明:新站和旧站的平均气温、最高气温、最低气温、降水量、平均相对湿度差异不显著;但平均风速差异显著,新站风速较旧站略偏大,年平均风速偏大 0.2 m/s,1-12 月月平均风速除 7 月和 9 月无偏差外,其余月份均偏大,差值范围在 0.1～0.5 m/s之间,因此新站风速资料需要经过订正后才能续接合并使用.
《陕西气象》是国家新闻出版管理部门第一批认定的学术期刊,国内外公开发行,双月刊,A4 开本,国际连续出版物号为 ISSN 1006-4354,国内连续出版物号为CN 61-1282/P.
利用 2018-2019 年西安轨道交通日客流量数据和同期气象数据,通过计算客流基准值和客流波动率分析降雨天气时轨道交通客流量的波动变化,并通过曲线拟合的方式建立降雨量与客流波动之间的关系模型,探讨降雨对客流波动的影响规律及原因.结果表明:降雨量<10 mm时,客流波动率集中在-0.1～0.1 区域,且随着降雨的增大客流波动率有逐渐减小的趋势;当降雨量<15 mm或≥15 mm时,客流波动率与降雨量均有显著的负相关关系,但≥15 mm 时相关性更显著;当降雨量<15 mm时,轨道交通客流量与降雨量有一定线性关系,总体随着降雨量增大波动率逐渐减小;在降雨量超过 15mm后客流波动呈现 V型变化趋势.
基于西安市鄠邑区国家基本气象站 1961-2020 年近 60a的日降雨量资料,采取线性趋势法、滑动平均法、累计距平法、滑动t检验以及小波分析法,对鄠邑区降水量的年和季节变化特征进行分析.结果表明:年降水量呈波动减少趋势,线性倾向率为-1.318 mm/10 a,年降水量在 1992年和 2002 年发生转折变化且存在 4a、9a和 22a三个震荡周期,22 a周期是第一主震荡周期.降水主要出现在夏秋两季,占全年降水量的 72.5%;冬季降水量最少,仅占 3.9%.春季降水量呈显著减少趋势,夏季降水量呈较明显增多趋势,秋季降水量呈减少趋势,冬季降水量没有明显的变化趋势.夏秋两季降水量出现了 3 次转折点,分别是 1982、1992、2002 年;春季降水量出现了 4 次转折点,分别是 1976、1986、1999、2009 年.春、夏、秋、冬四季降水量分别存在 24 a、22 a、10 a、15 a的主震荡周期.
利用 2014-2021 年西安市逐日气象要素和同期的森林火灾资料,对西安市森林火灾特征进行分析;并针对实际情况,将地理特征、人类活动区域、坡度、下垫面可燃物类型、海拔等引入到西安市森林火险等级预报模型中,改进森林火灾气象等级预报算法,提出了西安市森林火险风险综合预报模型.改进后的算法在预测精度和准确度方面均得到提升,同时该模型的预测结果比西安市森林火险气象等级预报模型明显提高,以超过 3 级为森林火灾危险性预警标准时,可以覆盖约 65%的火灾,比改进前提高了 25%.本研究对森林火灾的预防和控制具有一定的参考价值.
利用 1991-2020 年临潼石榴花期逐日气象观测数据及 1996-2020 年临潼石榴产量数据,采用主成分分析和K-means聚类分析方法,研究临潼石榴花期连阴雨灾害等级指标.结果显示:轻、中、重、严重 4 个灾害等级对应的连阴雨灾害综合指数(Z)的分级阈值分别为:Z≤0.32,0.320.39.通过对比验证,建立的临潼石榴连阴雨灾害等级指标对连阴雨灾害具有较高识别能力,可为临潼石榴花期连阴雨灾害等级预报提供指导.
利用西安市高陵区 2018-2022 年臭氧(O3)逐小时质量浓度资料,统计分析 O3 质量浓度(用C(O3)表示)的年、月、日变化特征,并利用 Mann-Kendall 检验法和 Theil-sen 斜率法分析C(O3)年际变化趋势;基于 HYSPLIT-4 后向轨迹模式,研究以高陵为受点的 O3 输送特征.结果表明:(1)近 5a高陵C(O3)呈波动升高趋势,O3 日最大 8h平均质量浓度(用C8h(O3)表示)呈波动下降趋势,C8h(O3)超标日数呈减少趋势.(2)C(O3)日变化呈"单峰型",午后高,凌晨低;C(O3)和C8h(O3)月均最高值出现在 6 月,最低值在 12 月.(3)近 5a高陵 O3 质量浓度评价值和年均值增加趋势不显著,背景值升高趋势显著,平均每年增加 2.8 μg/m3;C8 h(O3)年际变化趋势表现为秋冬季升高趋势显著,春夏季升高趋势不明显.(4)经聚类分析得到晴天到达高陵的气团输送路径共 4 条,分别来自西北、东南偏南、东南三个方向,其中东南偏南与东南方向两类气团出现频率最高,分别为 43.15%和 20.54%,且该来向气团对应的C(O3)较高,对高陵 O3 污染贡献较大.
利用 X波段全固态多普勒雨量雷达资料和相应的 6 个地面气象观测站的观测资料,对西安 2021 年 9 月和 10 月两次持续降水过程的降水数据进行对比分析,评估雨量雷达反演降水的准确性.结果表明:从两次降水过程整体变化趋势分析,雨量雷达估测的降水量能较好地表现出实际降水量的变化趋势;雨量雷达反演的降水量小时数据与地面观测小时降水数据的相关性为0.852;当小时降水量达到 2.0mm以上时,雨量雷达数据准确性较高.
利用常规气象观测资料、长安站风廓线雷达和 NECP 1°×1°再分析资料等,对 2016 年 7月 24 日西安短时暴雨的环流形势及中尺度特征进行分析.结果表明:此次暴雨突发性强、过程雨量大、降水时段集中、对流性明显,主要受中低层快速东移南压的冷式切变线和地面低压等系统影响,副热带高压外围西南暖湿气流为暴雨天气建立了稳定的水汽通道;层结"上干下湿"、"上冷下暖",高温、高湿、高能的环境非常有利于不稳定能量集聚与释放;造成西安地区短时暴雨的对流云团具有初生强度大、发生发展迅速等特点,当关中地区椭圆形对流云团与陕南南部的中β对流云团逐渐合并,使对流云团发展加强,云顶亮温(black body temperature,TBB)大值区主要位于西安地区,TBB中心值降至-70℃,TBB中心附近出现 66.6 mm/h 最大雨强;秦岭北麓山区反射率因子超过 55 dBz的分散孤立对流单体迅速发展合并,易引发暴雨灾害,需加强雷达资料监测研判;强降水发生前,风廓线雷达的低空风速明显增大,形成低空急流,冷暖平流加强层结不稳定,配合超低空急流产生短时强降水.
利用江西南昌地区南昌县、小蓝经开区、塔城乡和小莲村等站点多个时间序列的大气电场和雷电数据,选取南昌地区 2018-2020 年 56 个雷电活动过程中共计 224 个时间序列大气电场和经小波函数 sym5 和阈值分析法 Rigorous Sure变换的大气电场信号进行训练和测试,建立自组织数据处理的群方法 GMDH(group method of data handling)神经网络模型并应用于雷电活动的预警.结果表明:30～60 min GMDH 神经网络模型预测值和实测值相关系数(R)在 0.7～0.85 之间,经过小波变换处理后的大气电场数据预测准确率更高,预测值与实测值的相关系数接近于 1,均方误差、均方根误差以及准则值(P)均可控制在 5%以内;借助提前获取的大气电场预测数据,通过大气电场强度剧烈的脉冲变化可以预示着雷电活动的发生,有效地提高雷电预警的准确率和时效性.
基于 2000-2021 年通辽市 11 个国家气象观测站资料和相应的MOD17 A3 产品数据,采用趋势分析法、相对年际变化率等方法对通辽市植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空特征进行研究.结果表明:(1)通辽市多年平均NPP为 254.73 gC/(m2 a),空间上呈现中部低,南北部高的分布格局;(2)2000-2021 年通辽市NPP呈波动增加趋势,年均增加 5.2 gC/(m2 a),距平相对变化率具有明显的阶段性特征,2010 年以前以负距平为主,2011 年开始则以正距平为主;(3)通辽市 70.89%的区域 NPP变异程度较低,呈稳定趋势;(4)NPP 与气温呈弱正相关关系(r=0.10),与降水量呈现显著的正相关关系(r=0.65),通辽市植被 NPP总体上受降水影响更大.
利用 2005-2021 年宁化县有记载的冰雹资料和 2011-2021 年 3-4 月龙岩和三明多普勒天气雷达产品,对宁化县强对流天气的时空分布特征、对流云的移动路线和地形对对流云移动的作用进行分析,采用层次分析法,确定对流云经过各乡镇频次、对流云经过首个乡镇频次、各乡镇降雹频次和烤烟种植面积等 4 个要素的权重,得到各乡镇的防雹作业区的重要性指标.结果表明:宁化县境内对流云多发生在下午时段;经过宁化县的对流云路线最多的为西南路线,其次为偏西路线,再是西北路线;偏北和偏西方向来的对流云,受山系抬升作用,有利于对流云加强,西南方向来的对流云,易沿着中部凹陷地带和南部低山丘陵褶皱山地移动;与江西省接壤的宁化县中北部乡镇是防雹作业重要区域.
利用安康 185 个区域站小时降水数据和国家站探空数据、多普勒雷达数据,统计分析了2010-2020 年 5-10 月安康市短时强降水的分布特征.结果表明:安康短时强降水主要出现在17-19 时和 22 时—次日 01 时,且 61.6%发生在 7 月中旬—8 月中旬,在石泉西部发生最多;基于地形与短时强降水的关系来看,在海拔 1 000m以下,短时强降水频次随海拔高度先增加后减少,且在 300～600 m内较多;从坡向和坡度来看,短时强降水在西坡发生最多,主要在陡坡、斜坡及缓斜坡地形发生.通过对 134 个短时强降水过程统计分析,归纳出副高控制型、两高切变型、前倾槽型和低空急流型四种天气概念模型,其中低空急流型占比高达 58.4%;分析四种概念模型的温湿廓线和物理量特征,结合雷达资料,得到物理量指标及典型雷达特征图,对安康汛期短时强降水预报预警有一定指示意义.
利用常规气象观测资料,FY-2 G卫星、喀什多普勒雷达、全球同化系统(global data assimi-lation system,GDAS)数据及 NCEP(1°×1°)再分析资料,对 2020 年 11 月 20-23 日发生在南疆西部喀什、克州地区的一次暴雪天气过程进行了多尺度诊断分析.结果表明:500 hPa中亚低涡为此次暴雪天气过程发生的大尺度环流背景,700～850 hPa 切变线提供有利的动力条件,中低层持续上升运动以及低层辐合、高层辐散的配置为暴雪提供动力支持;HYSPLIT水汽后向轨迹模拟结果显示,此次暴雪水汽源地主要在里海—咸海、西西伯利亚,不同高度上两者水汽贡献率有明显差别,里海水汽贡献率大于西西伯利亚水汽贡献率,因此偏西路径水汽输送占比略多;整个暴雪天气过程中雷达回波以层状云回波为主,回波强度仅为 20～25 dBz,但有弱的对流特征;降雪开始时卫星云图上云顶亮温迅速下降,降雪区处于其等值线边缘的梯度大值区.
根据森林火险气象等级的计算方法,基于 2011-2020 年祁连山区林区森林火险气象等级资料,筛选地面人工增雨作业后森林火险气象等级下降到零级火险解除的典型过程,分析地面人工增雨作业对祁连山森林火险气象等级的影响.结果表明:祁连山区各林区森林火险气象等级为四级及以上的主要时段集中在 4-6 月、9-11 月,具有明显的季节分布特征;2011-2020 年在祁连山西、中和东段区域共实施 471 次人工增雨作业,22.3%的作业后森林火险气象等级没有降低,46.1%的作业后森林火险气象等级有下降但没有降到零级,31.6%的作业后森林火险气象等级降到零级,共 149 次,其中有 67.1%为三级以上森林火险气象等级;在自然降水和人工增雨作业的共同影响下,祁连山森林火险气象等级显著降低,以祁连山东段林区森林火险等级的降低效果最显著.
