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    1. 不同舒适度指数在最大电力负荷预测中的应用
    贺莉微, 任永建, 夏青
    干旱气象    2021, 39 (06): 1031-1038.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-06-1031
    摘要14)   HTML1)    PDF (2882KB)(52)    收藏

    利用2008—2019年湖北省荆州、荆门、宜昌、咸宁、随州地区日最大电力负荷值和同期国家气象观测站气象资料,分析最大气象负荷的变化率(Lpm)与温湿指数(I)、气象敏感负荷条件指数(MSLI)、人体舒适度(ET)、体感温度指数(Te)等4种舒适度指数和温度的关系,采用多元回归和BP神经网络方法建立基于上述4种舒适度指数的日最大电力负荷预测模型。结果表明:Lpm与气温、4种舒适度指数在夏季呈正相关,冬季呈负相关,且夏季相关性比冬季显著;综合温度、湿度、风速的4种舒适度指数的变化能够引起Lpm的变化,且这种变化在夏季,尤其是7月和8月更明显;BP神经网络模型和多元回归模型的误差基本控制在电力部门的要求范围内;BP神经网络预测效果优于多元回归,后期业务应用中荆门和咸宁地区建议选取ET指数,其他地市4种指数皆可。

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    2. 石家庄地区输电线路雷击事故发生的气象指标研究
    张翠华, 张文煜
    干旱气象    2021, 39 (06): 1025-1030.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-06-1025
    摘要22)   HTML1)    PDF (729KB)(51)    收藏

    基于1990—2017年河北石家庄输电线路雷击事故资料,结合输电线路雷击发生前6 h的气象要素数据,利用发生概率、发生频率、线性趋势和波动幅度等统计方法,分析该地区输电线路雷击发生规律以及输电线路雷击发生前6 h内的定时风向、气压、相对湿度、气温和地温变化;通过界定输电线路雷击累计发生频率确定其气象指标,并利用EC数值预报和自动站实况对比,检验2018年8月9日石家庄井陉县输电线路雷击事故等级预报的准确性。结果表明:近来年石家庄输电线路雷击事件呈逐年明显增加趋势,呈现出3个高峰期,主要发生在夏季的午后至次日清晨,其中8月03:00—04:00输电线路雷击事故发生概率最大;当出现偏东风,气压和相对湿度上升,或气温和地表温度下降时,输电线路雷击事故发生次数较多;在6 h内当气压上升0.0~2.0 hPa,空气湿度上升0~14%,气温下降0.0~3.0 ℃,地表温度下降0.0~6.5 ℃,定时风向在以东风为中心风向的90°范围内时极易发生输电线路雷击事故;输电线路雷击的发生规律和气象指标在2018年8月9日得到较好的预测检验,对防范雷击事故有一定指导意义。

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    3. 2010—2019年青海省雷电灾害综合风险区划
    李文辉, 刘鑫, 吴让, 钟元龙, 买永瑞, 王军, 韩炳宏
    干旱气象    2021, 39 (06): 1017-1024.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-06-1017
    摘要19)   HTML1)    PDF (5320KB)(59)    收藏

    利用2010—2019年青海省33个闪电定位监测站闪电监测资料和48个市县区雷电灾害实时资料,采用数理统计和ArcGIS空间分析方法对青海省雷电灾害的空间分布及其风险区划进行了分析。结果表明,闪电次数较多、正负闪电流强度较强的地区主要分布于青海省中东部,雷暴日数高值区主要分布在祁连山区局地和青海省南部。青海省雷电灾害风险在空间上呈现出明显的地域分异特征。其中,高风险区主要位于境内的昆仑山、祁连山、念青唐古拉山、巴颜喀拉山和阿尼玛卿雪山以及青南牧区局部;柴达木盆地西北部、青南牧区东南部及环青海湖局部地区属中等风险地区;东部农业区大部、柴达木盆地局部、五道梁和沱沱河地区风险水平较低。

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    4. 有云条件下太阳辐射短临预报订正技术研究
    达选芳, 李照荣, 王小勇, 刘抗, 邸燕君, 闫晓敏
    干旱气象    2021, 39 (06): 1006-1016.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-06-1006
    摘要18)   HTML2)    PDF (4873KB)(47)    收藏

    利用2019年甘肃省7个光伏电站太阳总辐射、气温、相对湿度等观测数据和WRF模式太阳总辐射预报产品及FY静止卫星总云量数据,在大气透过率与气象要素相关性分析及数值模式预报能力评估基础上,对甘肃太阳总辐射短临预报误差进行订正研究。结果表明:大气透过率与气温呈显著正相关(相关系数为0.61),而与相对湿度、气压、总云量呈显著负相关(相关系数依次为-0.44、-0.31、-0.81),总云量对太阳辐射的衰减作用贡献最大,其次为相对湿度。太阳辐射预报偏差较大,误差呈明显的“单峰型”月际分布,6月最大,均方根误差在冬季最小为45.63 W·m-2,夏季最大为240.4 W·m-2;预报能力在晴天强、云天较差,其误差主要来源于位相偏差和系统偏差。考虑云量的太阳辐射短临预报订正效果显著,阴天太阳辐射预报订正后的均方根误差降幅为101~216.4 W·m-2,平均绝对误差降幅为59.5~173.07 W·m-2;误差最大的夏季,太阳辐射预报订正后的均方根误差降幅为1.92~64.23 W·m-2

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    5. 基于CLDAS的格点温度预报偏差订正方法
    董春卿,郭媛媛,张磊,胡嘉缨
    干旱气象    2021, 39 (5): 847-856.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-05-0847
    摘要114)   HTML2)    PDF (7128KB)(151)    收藏

    利用国家气象信息中心CLDAS格点温度实况、中央气象台SCMOC格点温度预报以及山西省站点观测温度,采用非独立性检验综合评估CLDAS在山西区域的适用性。在此基础上,采用滑动训练期订正方案,基于格点实况开展SCMOC温度预报场的客观订正。结果表明:(1)复杂地形对山西CLDAS格点温度实况的精度有一定影响,但最高气温的分析精度优于最低气温,表明地形对最低气温的偏差影响更显著,高海拔地区CLDAS最低气温一般对应为负偏差,低海拔地区一般对应为正偏差。(2)CLDAS格点温度实况的偏差空间分布具有时间延续性,进行简单的系统偏差订正后,最高、最低气温格点实况的精度分别提升1.1%、9.7%,与站点观测更为吻合。(3)基于改进后的CLDAS格点温度实况,采用滑动偏差订正方案,显著改善了山西省SCMOC温度预报的准确率。2019年,滑动偏差订正后的24 h时效最高、最低气温预报准确率较SCMOC温度预报分别提升2.7%、4.7%,订正后的短期温度预报质量有较大提高,优于预报员主观预报。

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    6. 西安市供暖期日燃气负荷预测方法
    高红燕,杨艳超,张曦,王丹,崔瑜,解峰
    干旱气象    2021, 39 (5): 857-863.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-05-0857
    摘要60)   HTML1)    PDF (1811KB)(147)    收藏

    利用西安市2009年11月15日至2019年3月14日供暖期燃气负荷及气象观测逐日资料,分析西安市供暖期、节假日、双休日燃气负荷的变化规律,采用相关分析方法,筛选相关性显著的因子作为燃气负荷影响因子。在此基础上,采用多元线性回归分析方法,构建供暖期日燃气负荷预测模型,并对模型进行检验评估。结果表明:近10 a西安市供暖期燃气用量逐年增加,且日燃气负荷呈单峰型波动变化,峰值出现在1月。供暖期燃气负荷具有双休日、节假日效应,其燃气负荷明显低于工作日,且节假日越长影响越明显。供暖期燃气负荷与前一日燃气负荷呈显著正相关,而与最高气温、最低气温、平均气温及人体舒适度等气象因子呈显著负相关,分离基础燃气负荷后的供暖燃气负荷与上述气象因子的相关性明显提高。基于上述5个影响因子构建的供暖期日燃气负荷动态预测模型,经检验,平均相对误差为3.4%,且用气高峰期模型预测更稳定,相对误差为2.77%,能够满足天然气公司供暖期燃气调度需求。

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    7. 基于EMD与BP神经网络的北京市采暖季天然气消耗量预测
    闵晶晶,王华,董颜
    干旱气象    2021, 39 (5): 864-870.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-05-0864
    摘要63)   HTML1)    PDF (1796KB)(156)    收藏

    基于2002—2018年北京市采暖季天然气消耗量和地面常规气象观测资料以及社会统计年度资料,采用经验模态分解、相关分析等方法分析北京地区采暖季天然气消耗量的年际变化特征及影响要素。在此基础上,利用BP神经网络方法构建采暖季天然气消耗量预测模型,并对模型进行评估检验。结果表明:(1)近17 a北京市采暖季天然气消耗量呈现持续增加趋势,经验模态分解方法能够较好地分离出天然气的社会消耗量和气象消耗量,分别反映了天然气消耗量的长期变化趋势和短期波动特征。(2)采暖季天然气的社会消耗量与GDP、集中供热面积和常住人口数量呈显著正相关;气象消耗量与气温和负积温呈显著负相关,而与降水量和持续低温日数呈显著正相关,当采暖季气温明显偏低或出现较强降雪、持续低温等天气过程时,天然气的气象消耗量将大幅增加。(3)北京市采暖季天然气消耗量EMD_BP预测模型具有较好的预测效果,平均相对误差为5.6%,能够准确预测天然气气象消耗量的峰谷变化。

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    8. 基于激光测风雷达的两种低空风切变告警算法对比研究
    张开俊, 伏龙延, 李兰倩, 邵爱梅
    干旱气象    2021, 39 (4): 652-661.  
    摘要88)      PDF (4286KB)(312)    收藏
    摘要:利用兰州中川国际机场2020年7—11月激光测风雷达观测资料和飞行员报告的12次风切变事件,对比分析单、双斜坡结合检测法和区域散度法两种低空风切变告警算法的应用效果,并与实际业务中的IRIS告警算法监测结果进行对比。结果表明:(1)两种算法对于对流天气或动量下传天气背景下的风切变具有较好的告警能力,但对于湍流背景下的风切变告警能力较弱;(2)相比斜坡检测法,区域散度法采用多个径向重构逆风廓线,在一定程度上能够反映出跑道及其延长线上径向风的时空演变信息,有利于风切变的提前识别和告警;(3)12次风切变事件的告警准确率表明区域散度法优于斜坡检测法和IRIS算法。
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    9. 黄渤海地区FY-4A闪电成像仪(LMI)探测效果评估
    邹耀仁, 王赟, 王淑一, 张源源, 孟繁辉
    干旱气象    2021, 39 (4): 662-669.  
    摘要63)      PDF (6889KB)(133)    收藏
    基于大连和青岛地区地基三维雷电探测网数据,对FY4A闪电成像仪(lightning mapping imager, LMI)在黄渤海地区的探测效率进行评估。结果表明:针对2019年大连地区4次强对流天气过程,绝大多数地基三维雷电探测网探测的雷电脉冲发生在强回波区,回波强度为30 dBZ,强回波区的云顶高度超过9 km, FY-4A LMI探测到的组(group)数量与地基三维雷电探测网探测的雷电脉冲数量之比平均值为0.2,变化范围为0.15~0.26;针对2019年青岛地区5次强对流天气过程,FY4A LMI探测的group数量较少,其与地基三维雷电探测网探测的雷电脉冲数量比值的平均值为0.34,变化范围为0.27~0.4,地基三维雷电探测网和FY4A LMI测到的雷电活动的空间位置比较一致,都基本处于强对流核心区域。总体来看, FY-4A LMI在黄渤海地区的探测效率比较低下。
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    10. 天津地区冬季降水相态识别判据研究
    陈宏, 余文韬, 徐威, 杨晓君, 孙建元, 陈凯华
    干旱气象    2021, 39 (4): 670-677.  
    摘要82)      PDF (3034KB)(179)    收藏
    利用2000—2015年10月至次年4月天津地区逐日常规气象观测资料和ERAInterim再分析资料(0.125°×0.125°),对天津地区发生的3种降水相态转换(雨转雨夹雪再转雪)的天气过程进行统计,分析降水相态转换过程中温度、湿度和不同等压面厚度特征,得到与降水相态转换关系密切的9种判别因子:850 hPa温度(T850)、925 hPa温度(T925)、1000 hPa温度(T1000)、地面温度(Ts)、1000~850 hPa位势厚度(H1000-850)、850~700 hPa位势厚度(H850-700)、0 ℃层高度、-4 ℃层高度和925 hPa相对湿度,给出每种因子对应不同降水相态的阈值,并通过3次天气个例进一步验证指标的可用性。在此基础上,综合利用9个判别因子和阈值指标建立降水相态判别方程,经检验发现雨和雪回代检验判别准确率达80%以上。

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    11. 2019年汛期大渡河流域面雨量多模式预报效果检验
    宋雯雯, 郭洁, 淡嘉, 徐诚, 龙柯吉
    干旱气象    2021, 39 (4): 678-686.  
    摘要101)      PDF (2652KB)(175)    收藏
    基于站点观测资料、格点实况资料和智能网格、西南区域中心业务运行的中尺度模式系统(southwest center WRF ADAS realtime modeling system, SWCWARMS)及欧洲中期天气预报中心(ECMWF)模式资料,以面雨量为研究对象,采用平均绝对误差、模糊评分、正确率、TS评分、偏差分析等,对2019年6—10月大渡河流域面雨量预报效果进行检验评估。结果表明:预报平均绝对误差、预报正确率及模糊评分检验显示,智能网格的预报效果总体上优于其他模式。随着面雨量等级的增大,TS评分逐渐降低,空报率逐渐减小,漏报率逐渐增大,模式的预报能力逐渐降低。ECMWF模式在小雨和中雨面雨量预报中优势明显,智能网格在大雨和暴雨等级面雨量预报中表现较优。3个模式在小雨和中雨等级面雨量预报中预报的等级偏大,在大雨和暴雨等级面雨量预报中预报的等级偏小。各模式对典型降水过程面雨量预报结果表明,SWCWARMS模式对面雨量的预报等级均偏大,而智能网格和ECMWF模式对小雨和中雨的预报等级偏大,对大雨预报等级偏小。

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    12. 北京小海陀山区雪面温度预报模型研究
    李琛, 吴进, 郭文利, 金晨曦, 齐晨
    干旱气象    2021, 39 (4): 687-696.  
    摘要83)      PDF (5414KB)(193)    收藏
    基于2019年10月至2020年3月北京市延庆小海陀山区高海拔站点二海坨站和低海拔站点长虫沟站逐时气象观测数据,分析小海陀山区雪面温度演变特征及其与气象因子的相关性。采用BP神经网络及逐步回归方法建立该地区两站的雪温预报模型并进行效果检验。结果表明:(1)小海陀山区积雪时段雪温逐小时变化幅度较气温更显著,雪温与气温及总辐射呈明显正相关,气温及总辐射是影响雪温变化的主要因子;(2)基于神经网络方法建立的雪温预报模型效果优于逐步回归方法建立的雪温预报模型,模型效果低海拔站点优于高海拔站点,夜间优于白天;(3)区分白天与夜间的分时段建模方案更适用于低海拔站点。

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    13. 陕西ECMWF、GRAPES_Meso和SCMOC气温预报的对比检验及订正
    王丹, 戴昌明, 娄盼星, 王建鹏
    干旱气象    2021, 39 (4): 697-708.  
    摘要110)      PDF (4515KB)(181)    收藏
    利用陕西99个国家气象站2017—2019年日最高(低)气温观测资料,采用一元线性回归和递减平均方法,对GRAPES_Meso、ECMWF和SCMOC的日最高(低)气温预报进行订正,并作对比检验。结果表明,SCMOC、GRAPES_Meso和ECMWF的日最低气温预报准确率较日最高气温偏高,其中SCMOC的日最高和最低气温预报准确率最高,ECMWF次之,GRAPES_Meso最低。一元线性回归和递减平均方法对SCMOC的气温预报订正多为负效果,但对GRAPES_Meso和ECMWF的气温预报订正有明显正效果。订正后ECMWF与订正前SCMOC的预报相比,前者日最高和最低气温的预报准确率偏高。订正后GRAPES_Meso与订正前SCMOC的预报相比,前者日最低气温预报准确率偏低、2018年24 h和2019年24、48 h日最高气温预报准确率偏高。一元线性回归法对模式气温预报的订正能力和稳定性优于递减平均法。

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    14. 基于3种模型的石家庄日最大电力负荷变幅预报效果分析
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    武辉芹, 杨琳晗, 张中杰
    干旱气象    2021, 39 (4): 709-715.  
    摘要76)      PDF (1467KB)(187)    收藏
    基于石家庄2017—2019年逐日最大电力负荷和同期气象资料,分析日最大电力负荷的变化规律,在分析日最大电力负荷变幅与气象因子及空气质量指数(AQI)的相关性基础上,采用逐步回归、多元线性回归和广义相加模型(GAM)分冬季和夏季建立日最大电力负荷变幅预报模型,将2019年冬季和夏季月资料作为预报效果独立检验样本。结果表明:2017—2019年石家庄日最大电力负荷存在明显增长趋势,电力负荷变幅和气象因子及AQI的相关性具有明显的季节性,冬季与日最大电力负荷变幅呈负相关的因子在夏季与日最大电力负荷变幅呈正相关,反之亦然;3种模型中,GAM模型的预报效果最好,且夏季预报效果好于冬季,在业务应用中,夏季可选取含AQI的GAM模型,冬季应选取不含AQI的GAM模型。

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    15. 基于GRAPES-MESO模式的极端短时强降水预报
    张武龙, 康岚, 周威, 银航,
    干旱气象    2021, 39 (3): 507-513.  
    摘要222)      PDF (1219KB)(295)    收藏
    利用2017—2018年5—9月四川盆地109个自动站逐小时降水资料,以及GRAPESMESO模式0.1°×0.1°的逐3 h预报场资料,从热力不稳定、水汽、动力条件等方面分析极端短时强降水(1 h降水量大于等于50 mm)发生发展所需的关键物理量指标,结合随机事件概率思想和主成分分析方法构建预报模型,研发极端短时强降水概率预报产品。经预报效果评估,当概率值达0.7以上时,TS评分为24.0%,可将其作为极端短时强降水预报的参考阈值。2019年7月22日四川盆地暴雨过程应用表明,该产品对极端短时强降水落区有较好的参考意义。
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    16. 相干多普勒测风激光雷达反演厦门市风场及边界层高度的可靠性分析
    任雍, 陈赛, 余安安, 范梦奇
    干旱气象    2021, 39 (3): 514-523.  
    摘要119)      PDF (3903KB)(285)    收藏
    利用2019年11月5日至12月13日厦门国家高空气象观测站的无线电探空仪数据和同期布设的多普勒测风激光雷达资料,对比分析二者的风速风向和通过梯度法反演的边界层高度。结果表明:(1)风速和风向的决定系数R2分别达到0.91和0.98,一致性良好,450~1300 m高度范围内,对比效果最佳;(2)利用探空数据的温度廓线和测风激光雷达的雷达回波强度信号通过梯度法分别反演边界层高度,二者一致性很高,只是在边界层出现急流、云层和明显的污染等复杂情况时,探空数据反演的结果会明显大于测风激光雷达;(3)在出现降雨时,雷达探测高度明显降低,无法有效反演边界层高度。测风激光雷达不仅可以满足边界层内风场的精细化连续探测,也可以反演边界层高度。
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    17. 湖北山区复杂地形条件下风电功率预报算法研究
    许沛华, 陈正洪, 孙延维, 王必强, 简仕略
    干旱气象    2021, 39 (3): 524-532.  
    摘要74)      PDF (1302KB)(152)    收藏
    利用湖北省3个风电场2018年5月至2019年12月的数值天气预报、测风塔观测风速、电站实况功率资料,首先将数值模式预报输出结果输入到物理法、偏最小二乘法、神经网络法3种功率预报模型中,然后结合风电场实际测风数据对风速和功率曲线进行滚动订正和建模,再输入到上述3种功率预报模型中。在此基础上,提出softmax集成预报算法,对上述6种预报算法优选出3种预报准确率最高的算法进行集成预报,结果表明该算法较均值法集成预报每个月的合格天数提升1~3 d。
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    18. 天气雷达径向数据流实时显示和监控系统设计与实现
    梁华, 韩海涛, 党选发, 刘永强, 赵文, 刘冰鑫
    干旱气象    2021, 39 (3): 533-539.  
    摘要128)      PDF (1147KB)(207)    收藏
    基于天气雷达径向数据流传输方式,在保持原有监控终端和产品终端不变的基础上,采用C/S架构研发了天气雷达远程实时显示和监控系统。系统由远程传输服务器软件(RTS)和远程传输客户端软件(RTC)组成,实现了天气雷达跨路由远程控制、监控和回波实时显示功能。实践证明远程用户能在网络的任意节点上监测天气过程和控制雷达运行状态,给用户带来真正意义上的网络实时监控和使用雷达的感受,也为将来管理部门集中对多部雷达进行实时监控、观察天气过程打下一定基础。
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    19. GRAPES_Meso模式及其云分析系统在中国西北地区降水预报中的应用评估
    任绪伟, 陈晓燕, 蔡迪花, 李兰倩, 邵爱梅
    干旱气象    2021, 39 (2): 333-344.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-02-0333
    摘要159)      PDF (4434KB)(417)    收藏
    应用GRAPES_Meso模式(3 km)及其云分析系统,对中国西北地区2018年夏季13次强降水天气过程进行数值预报试验,并就7月天气开展了批量试验,检验评估该模式系统在西北地区的降水预报效果。结果表明:(1)该模式对西北地区降水有着良好且稳定的预报能力,小雨及以上量级降水TS评分在13个强降水个例中平均为0.5~0.6,而批量试验平均为0.4~0.5,可为短临天气预报业务提供支撑;(2)云分析系统能够对模式中水凝物含量进行合理调整,提高了各量级降水预报质量,但云分析系统的循环同化预报结果表现不稳定;(3)预报的雷达回波范围和观测较一致,但强度较观测偏高。
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    20. 山西强对流天气分类指标与判据的应用
    董春卿, 武永利, 郭媛媛, 马丽, 苗青
    干旱气象    2021, 39 (2): 345-355.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-02-0345
    摘要206)      PDF (1805KB)(439)    收藏
    基于快速循环同化的华北睿图模式的探空分析场和预报场,针对山西4类强对流天气的环境参数特征进行对比分析,归纳强对流天气分类判别指标及判据。在此基础上,设计山西强对流天气的分类预报方案,计算网格点上不同类型强对流天气发生概率,初步探讨山西强对流天气分类预报的可能性。结果表明:(1)对流有效位能、K指数、中低层温差、低层水汽饱和度、中层温度以及低层垂直风切变等参数,对甄别山西强对流天气的类型有一定指示意义。(2)山西冰雹、雷雨大风天气与短时强降水、雷暴天气存在差异的主要环境参数是低层(0~3 km)垂直风切变和600 hPa温度。以20 ℃为阈值的700 hPa与500 hPa中低层温差可用来区分雷雨大风与短时强降水、冰雹、雷暴天气;以4 ℃为阈值的700 hPa温度露点差可以区别短时强降水与冰雹、雷雨大风、雷暴天气。以上可作为山西强对流天气分类的基本判据。(3)分类预报方案对山西夏季强对流具有一定的预报能力,一定程度上能够从大范围强对流过程中捕捉到可能发生雷雨大风、短时强降水、冰雹的区域,该方案的短时预报能力略高于预报员主观预报的平均水平,TS评分约提升0.01~0.06。
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    21. ADTD数据计算雷暴日与目测雷暴日的均一性分析
    朱华亮, 华连生, 温华洋, 庞文静, 梁丽, 孔芹芹
    干旱气象    2020, 38 (6): 1016-1022.  
    摘要129)      PDF (762KB)(304)    收藏
    基于1961—2013年843个气象站的人工观测雷暴日资料和2010—2018年的ADTD系统监测资料,采用数理统计方法,分析全国28个区域的ADTD监测雷电日与人工观测雷暴日之间的关系,建立年雷暴日数拟合公式,并利用PMFT方法探讨年雷暴日数计算值与人工观测值的均一性。结果表明:(1)各地区ADTD监测雷电日和人工观测雷暴日的最优匹配半径不尽相同,大部分地区的最优匹配半径介于9~15 km之间,而新疆、青海和西藏等地区的最优匹配半径大于20 km;(2)绝大部分地区的年雷暴日数计算值与人工观测值的平均绝对误差小于10.0 d,平均相对误差小于30.0%,而新疆、青海和西藏地区的计算值与观测值的误差较大,表明除新疆、青海和西藏地区外,利用二元法建立的公式对年雷暴日数的拟合效果较好;(3)经PMFT检验发现843个站点中有776个站点的序列在2013年前后无明显跳变,占比达92.1%,仅有67个台站因ADTD站点稀疏、ADTD探测性能下降、高山阻隔等原因造成序列明显跳变,表明利用二元法延长的年雷暴日数序列与人工观测序列之间的均一性较好。总体表明,采用ADTD监测数据替代人工观测雷暴日适用于全国大部分地区,新疆、青海和西藏等地区因ADTD站点稀疏而不适用。

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    22. 两种订正方法在河南高速公路沿线气温精细化预报中的应用
    肖瑶, 杜明哲, 徐鹏,
    干旱气象    2020, 38 (6): 1023-1030.  
    摘要118)      PDF (1657KB)(379)    收藏
    应用滑动平均、类卡尔曼滤波递减平均订正法对中国气象局公共气象服务中心提供的河南省高速公路交通沿线逐3 h最高、最低气温精细化指导预报产品进行误差订正。结果表明: 24 h预报时效内两种订正方法均表现为正的订正效果,最高气温平均预报准确率由64.2%提高到71.8%~75.6%,最低气温的平均预报准确率由47.2%提高到58.7%~61.6%。其中类卡尔曼滤波递减平均订正法的订正效果优于滑动平均法,改进的w(i)递减平均方案在各预报时效均为几种订正方案中最优,最高、最低气温均方根误差空间大值中心明显减小。对7 d滑动平均和w(i)递减平均两种订正方案进行集成试验,其订正结果与单一的w(i)递减平均方案订正效果相差不大,部分时段w(i)递减平均方案表现出更好的订正能力。
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    23. 海南省公路漫水阻断事件风险预报方法
    杜建华, 郑虹晖, 莫云音, 羊清雯,
    干旱气象    2020, 38 (6): 1031-1036.  
    摘要117)      PDF (978KB)(368)    收藏
    应用2015—2018年海南省因台风暴雨造成的公路漫水阻断事件及事件发生前对应不同时段的累计降水量资料,分析海南公路漫水阻断事件的总体分布特征及其与降水的关系。结果表明,事件发生前24 h累计降水量78.4%超过100 mm,12 h累计降水量49.0%超过100 mm。当小时雨量超过50 mm,24 h累计降水量超过100 mm且小时雨量超过30 mm,连续3~5 d日降水量超过50 mm且连续3~6 h小时雨量超过10 mm时都可能引发公路漫水阻断事件。利用平滑曲线拟合方法进一步定量分析发现,随着3 h和24 h累计降水量每增加1 mm,公路漫水阻断事件发生的风险分别增加1.3%和0.7%。基于事件发生前3 h和24 h累计降水量分别建立了公路漫水阻断事件的Logistic风险预报模型,当两个模型单独应用时,分别对短时强降雨和前期累计降水总量的反映能力不足,而利用层次分析法将模型综合应用时,对公路漫水阻断事件的预测准确率可达91.7%。
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    24. 基于SCA-LEC模型的人工影响天气地面作业安全风险评估方法
    张小培, 樊志超
    干旱气象    2020, 38 (6): 1037-1042.  
    摘要85)      PDF (444KB)(377)    收藏
    为科学评估人工影响天气地面作业安全风险,建立了与之相适应的安全风险评估模型(SCA-LEC)。该模型由两部分组成,分别为作业安全检查表分析法SCA和结合作业条件的危险性评价法LEC。采用作业安全检查表分析法SCA对人工影响天气地面作业中人员、设备、环境和管理等方面的危险因素进行辨识并现场核查,结合作业条件的危险性评价法LEC计算得到人工影响天气地面作业综合危险因素分值,从而确定评估对象的风险等级。模型降低了人为主观因素对人工影响天气地面作业安全风险评估的影响,提高了安全风险评估的科学性,为事故预防和安全管理提供了技术支持。
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    25. 人工增雨催化响应试验分析
    张景红, 孟辉, 于翠红, 崔红, 孙海燕,
    干旱气象    2020, 38 (6): 1043-1051.  
    摘要193)      PDF (2321KB)(461)    收藏
    针对2003年7月8日吉林省境内一次积层混合云人工催化响应过程,确定人工增雨效果检验的背景区和催化响应区,分析云系人工增雨的可播性及背景区与响应区云的微物理量差别。结果显示:(1)催化响应区中冰粒子数浓度明显高于背景区,其中直径为37.5~187.5 μm的冰粒子数浓度增加最多;(2)催化响应区中直径小于等于18.5 μm的小云粒子数浓度低于背景区,而直径为18.5~45.5 μm的大云粒子数浓度则相反;(3)催化作业后,过冷水含量减少,雷达回波强度增加,强回波区范围增大,此次人工催化作业催化响应明显。
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    26. 上海轨道交通16号线高架地面段大风特征及测风设备布点研究
    杨通晓, 谈建国, 史军, 韩志惠
    干旱气象    2020, 38 (5): 847-858.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2020)-05-0847
    摘要218)      PDF (3576KB)(527)    收藏
    基于上海浦东、南汇国家基本气象站历史大风观测资料和近年来轨道交通16号线沿线自动气象站大风观测资料以及地表粗糙度资料,研究16号线及周边区域风速、风向、阵风系数的时空分布特征,探讨主导风向下的行车风险,并给出16号线高架地面段测风设备布点建议。结果表明:上海轨道交通16号线周边需开展较为密集的风速和风向布点观测,尤其对夏季强对流天气应特别关注。台风过程影响期间,16号线沿线临近自动气象站中罗山路站附近段、周浦东—新场段、野生动物园—惠南东段和书院—临港大道段风速差异较大,且地表粗糙度对龙阳路—罗山路段、野生动物园—惠南东段和滴水湖站的风速影响较大,而龙阳路—罗山路段、周浦东—新场段和野生动物园—惠南东段风向差异较大,建议在龙阳路—罗山路和周浦东—新场区段各增加1个自动站。
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    27. RMAPS-ST耦合城市冠层模式后对华北地面气象要素的短期预报评估
    齐亚杰, 陈敏, 仲跻芹, 范水勇, 刘瑞婷, 郭淳薇
    干旱气象    2020, 38 (5): 859-868.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2020)-05-0859
    摘要133)      PDF (4351KB)(460)    收藏
    将优化冠层参数的城市冠层模式耦合到快速更新循环系统RMAPS-ST中,探究城市冠层效应对地面气象要素预报的影响。设计耦合城市冠层模式(UCM)和未耦合城市冠层模式(NOUCM)两组对比试验,对华北区域2017年1月中旬和7月中旬的地面气象要素(2 m气温、10 m风速和2 m比湿)进行短期预报评估。结果表明:与NOUCM试验相比,UCM试验能够显著提高RMAPS-ST系统对地面气象要素的预报性能,使华北区域城市地面气象要素的预报更接近于观测。考虑冠层效应能够有效减小华北城市站点的2 m气温预报偏差,1月中旬和7月中旬24 h气温预报准确率分别提高42%和15%。冠层效应的引入增加了城市摩擦系数,改善了10 m风速预报偏差明显偏大现象,预报准确率均提高40%以上。对于2 m比湿,两组试验1月中旬的预报偏差均较小,冠层的引入对预报结果无显著影响;两组试验对7月中旬的比湿预报全天偏干,冠层效应能显著改善城区比湿偏干的情况,预报准确率提高17%。
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    28. 基于斜面辐射算法的短期光伏功率预测方法研究
    李遥, 李照荣, 王小勇, 闫晓敏, 赵文婧
    干旱气象    2020, 38 (5): 869-877.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2020)-05-0869
    摘要118)      PDF (1604KB)(507)    收藏
    基于2017年3月至2019年2月中电芦阳扶贫光伏电站观测数据和数值预报资料,在斜面辐射算法改进的基础上,利用多元线性回归法和经验公式法建立适用于本地电站的两种短期光伏功率预测模型,并对预报效果进行检验和评估。结果表明:(1)各季节斜面总辐射和温度与电站光伏发电功率相关性较高,总相关系数分别为0.896和0.386,可作为发电功率的预报因子引入多元线性回归预报模型;(2)斜面辐射算法改进后,短期光伏功率预测效果有所提高,多元线性回归法和经验公式法的相对均方根误差(RRMSE)分别降低了0.066和0.040;(3)多元线性回归法和经验公式法总的均方根误差(RMSE)分别为940.917 kW和1147.172 kW,RRMSE分别为0.188和0.229,且多元线性回归法各月RMSE和RRMSE均小于经验公式法,相关系数略高于经验公式法,预报效果更好、更稳定;(4)不同天气条件下功率预测效果差异明显,两种方法的RRMSE值均自晴天、多云天、阴天、雨天、沙尘天、雪天依次增大,总体来说,各种天气条件下多元线性回归法的功率预测效果更优。
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    29. 陕西道路结冰时空变化特征及其风险预警模型
    张宏芳, 卢珊, 沈姣姣, 张曦, 党超琪
    干旱气象    2020, 38 (5): 878-885.   DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2020)-05-0878
    摘要197)      PDF (2122KB)(585)    收藏
    高速公路交通灾害风险研究是专业气象服务发展的新方向,也是未来交通气象预报服务的一项重要内容。利用1980—2017年陕西94个气象台站地面观测资料,分析陕西不同天气状况下道路结冰的时空变化特征,探讨并构建陕西道路结冰风险预警模型。结果表明:陕西高速公路道路结冰在关中西北部至陕北西部宜君、长武、甘泉一带以及陕北北部神木一带有2个中心,其中雨夹雪或降雪结冰占比最大。道路结冰主要发生在11月到次年3月,初冰日陕北、关中一般出现在10月中下旬,陕南出现较晚在11月,而终冰日主要出现在3月和4月,其中1月结冰日数最多,1990年代之后道路结冰日数有减少趋势。尝试建立的陕西道路结冰风险预警模型在业务系统中能够实现自动制作,且预报效果较好。
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    30. 深度神经网络方法在山东降水相态判别中的应用
    朱文刚, 李昌义, 曲美慧, 温晓培
    干旱气象    2020, 38 (4): 655-664.  
    摘要203)      PDF (1925KB)(493)    收藏
    利用欧洲中心(ECMWF)ERA-Interim再分析资料,通过分析2008—2017年山东冬半年不同降水相态(雨、雪和雨夹雪)下温度和位势厚度特征,统计得到8个降水相态判别因子(T2 m、T1000、T975、T950、T925、T850、H850-700、H1000-850),并给出每个判别因子降水相态阈值指标。然后利用8个判别因子和阈值建立降水相态判别方程和训练DNN模型,通过随机检验发现DNN法对雨、雪和雨夹雪的预报准确率分别提高1.9%、0.2%和21.6%;利用ECMWF细网格预报资料进行个例检验,雨、雪和雨夹雪共106站中判别方程法判别错误29站,DNN法判别错误14站,即DNN法的降水相态判别能力优于判别方程法,且明显提高了对雨夹雪的判别能力。

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    31. 多元动态逐步回归方法在北京地区能见度预报中的应用
    邢楠, 赵玮, 付宗钰, 王媛媛, 亢妍妍
    干旱气象    2020, 38 (4): 665-673.  
    摘要202)      PDF (2127KB)(510)    收藏
    基于2016年冬季的观测资料和ECMWF细网格240 h气象要素预报资料,选用与能见度变化相关的水汽、动力、热力等因素作为预报因子,利用多元动态逐步回归方程对北京地区未来10 d 的能见度进行预报研究。同时将能见度分为3个等级:<1 km、1~10 km(低能见度)和≥10 km,并从区域平均、空间分布及3次低能见度过程个例进行预报效果检验。多元动态逐步回归方法对北京地区的能见度及其变化趋势均有一定预报能力且效果稳定,其中≥10 km等级的能见度预报效果最好,TS评分为64.2%,其次是1~10 km,TS评分为53.1%,最后是<1 km,TS评分为51.3%;两个低能见度等级中平原地区预报效果优于山区,表现为从东南向西北递减的特征;而≥10 km等级的呈相反变化,预报效果山区优于平原地区;北京地区3次雾霾过程个例预报也证实动态逐步回归方法能够较好预报北京地区持续性低能见度过程。


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    32. 复杂地形下浙江夏季气候要素空间插值方法评价
    张玮玮, 张眉, 吴杨, 俞布
    干旱气象    2020, 38 (4): 674-682.  
    摘要153)      PDF (2887KB)(462)    收藏
    利用1988—2017年浙江省68个国家气象观测站气温和降水数据,分别采用ANUSPLIN、反距离加权(IDW)和普通克里格(O-kriging)3种方法,估算夏季平均气温和降水量空间插值。同时,应用交叉验证方法评价3种方法的精度差异,并进行空间误差分析,探讨符合浙江复杂地形条件和气候背景下的气象要素空间插值最优方法。结果表明:(1)3种方法对气温和降水的插值精度总体接近,空间分布较为一致,但对于要素空间异质性大的区域,ANUSPLIN在细节上的表现明显优于IDW和O-kriging方法。(2)ANUSPLIN对气温和降水的插值精度均高于IDW和O-kriging,气温的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)均小于0.5 ℃,其中气温RMSE表现为:ANUSPLIN(0.381℃)
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    33. 海南环岛高速强降雨灾害风险分析
    杜建华, 郑虹晖, 赵蕾, 陈明
    干旱气象    2020, 38 (4): 683-688.  
    摘要180)      PDF (684KB)(709)    收藏
    基于2010—2014年G98海南环岛高速公路降水资料及公安交管部门提供的交通事故资料,分析海南环岛高速公路交通事故分布特征,发现强降雨是诱发交通事故最多的灾害性天气。运用灰色关联度方法针对降雨引发的交通事故进行评估分析,通过死亡人数、受伤人数和直接经济财产损失3项评估指标得到40次典型个例的灰色关联度排序。以年累计降雨日数、最大日降雨量、最大小时降雨量作为致灾因子危险性指标;以环岛高速公路气象灾害风险普查得到的强降雨致灾隐患路段、单向车流量作为承灾体脆弱性指标;以因降雨造成的交通事故发生频次和事故灰色关联度最大值作为承灾体易损性指标,构建环岛高速强降雨气象灾害风险区划指数模型,计算11个高速公路管理站的风险区划指数,得到海南环岛高速公路强降雨气象灾害的客观风险空间分布,发现定安—万宁路段是强降雨高风险路段,在交通气象服务中应重点关注。

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    34. 基于图像识别技术的高炮安全射界图辅助绘制系统设计与应用
    孟辉, 路志英, 李笑冬, 闫靖春, 王宏伟, 静恩祺
    干旱气象    2020, 38 (4): 689-696.  
    摘要404)      PDF (4089KB)(687)    收藏
    针对传统方法绘制安全射界效率较低且易受主观因素影响,本文通过图像识别技术,依据安全射界绘制规范,搭建了基于高分辨率卫星影像的安全射界图辅助识别与绘制系统。系统将卫星影像中的区域定义为安全区和非安全区。由于非安全区的卫星影像具有后向散射特性强、灰度值较背景区高等特点,利用图像识别技术,通过去雾、灰度化、图像分割和去噪等操作,实现对安全区与非安全区的初步识别。在此基础上,依据高炮安全射界图绘制规范结合目视判读进行人工订正,实现人工影响天气作业点高炮安全射界图的自动绘制。结果表明:该安全射界图辅助绘制系统,结合了图像识别技术和Access数据库管理技术,能够有效利用高分辨率卫星影像,识别过程快速准确,对不同类型的作业点均有较好的效果,有利于射界图信息化管理,满足安全射界图标准,能够应用于人工影响天气作业。

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    35. 基于SCMOC的贵州最高气温预报方法研究
    李刚, 杨秀庄, 刘彦华, 陈贞宏, 余清, 吴昌航
    干旱气象    2020, 38 (03): 457-464.  
    摘要128)      PDF (2379KB)(384)    收藏
    为探究最高气温预报准确率偏低这一现象,采用2013—2018年SCMOC精细化指导预报资料及气象站观测资料,对贵州省85站24~72 h最高气温预报开展研究。通过建立横向预报模型(F1)、纵向预报模型(F2)以及横向与纵向预报相整合的预报模型(Fzh),对贵州日最高气温进行预报试验。结果表明,无论平均均方根误差还是预报准确率,各模型预报效果均有不同程度改进,三种客观订正预报中Fzh表现最优;相对于SCMOC,F1春、夏季的预报优于秋、冬季,且贵州省北部地区改进较南部明显,F2四季均有改进,总体较平稳;Fzh预报结果明显优于F1和F2,均方根误差得到明显改善,平均RMSE下降1.0~2.0 ℃,准确率平均提高11%~13%。
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    36. 基于DEM的气温空间插值方法比较
    马诺, 唐冶, 常存, 贾丽红
    干旱气象    2020, 38 (03): 465-471.  
    摘要192)      PDF (836KB)(499)    收藏
    基于2007—2016年新疆105个气象观测站月平均气温数据,利用GIS技术提取数字高程模型(DEM)中的经度、纬度、坡度、坡向和高程,分析气温与各地形要素之间的关系,选取普通克里金、协同克里金、多元线性回归3种空间插值方法,分别对天山以北和天山以南的气温进行插值,并通过误差分析和相关性分析对插值精度进行对比检验。结果表明:无论是天山以北还是天山以南区域,普通克里金方法更适用于夏季,协同克里金方法则更适用于冬季,多元线性回归法的整体插值精度最低。因天山南北气候差异因素,普通克里金法和协同克里金法在天山以北的插值精度优于天山以南。同时受季节特征影响,天山以北4—9月普通克里金法最优,10月至次年3月协同克里金法最优;天山以南3—9月普通克里金法最优,10月至次年2月协同克里金法最优。
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    37. SAL方法在四川降水预报检验中的应用
    王彬雁, 陈朝平, 黄楚惠,
    干旱气象    2020, 38 (03): 472-479.  
    摘要160)      PDF (2437KB)(470)    收藏
    以四川省2018年9月5日降水过程为例,选择最佳阈值确定方法识别降水主体,在此基础上通过对四川省3次大范围强降水以及2018年7—9月降水过程进行SAL检验,并结合TS评分进行对比,分析和评价Grapes-Meso模式在本地汛期的预报效果。结果表明:(1)选取的阈值确定方法可以更好地识别降水主体,并且“连通邻域法”为降水个体的自动识别提供了很好的支撑;(2)L值的大小可以反映模式对降水预报的效果,如果L值较小,且A的绝对值也较小,则模式对降水预报偏好的可能性越大,反之则越小;(3)Grapes-Meso模式对四川省降水预报效果表现为:对降水强度预报较实况偏强,降水范围较实况偏大,或者降水中心值较实况偏小,或者前述两种情况同时存在。
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    38. 基于数值模式产品的广西冰雹客观预报方法研究
    莫丽霞, 高宪权, 欧徽宁, 周云霞, 梁维亮
    干旱气象    2020, 38 (03): 480-489.  
    摘要145)      PDF (2009KB)(320)    收藏
    利用2012—2016年广西重要天气报(WS报)和信息员上报的冰雹实况,以及欧洲中心(ECMWF)0.125°×0.125°的逐6 h再分析资料,分析不同天气背景下广西历史冰雹个例发生前后关键物理参数的特征及其变化。从不稳定能量、水汽条件、对流触发条件、垂直风切变、0 ℃层高度、-20 ℃层高度等方面归纳总结广西冷空气影响冰雹过程及暖区冰雹过程的预报指标,应用预报指标动态调整的配料法,分别建立冷空气影响冰雹过程和暖区冰雹过程的广西分类冰雹客观预报方程。利用方程对2017—2018年2—6月广西冰雹进行试报,结果表明该方程对广西冰雹天气有一定的预报能力,其中对大范围冷空气南下触发的冰雹过程较暖区发生的冰雹天气过程预报更为准确,但也存在较大范围的空报,空报区域基本与雷暴大风天气落区对应,具有一定的警示作用。
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    39. 利用天气关键区相似法预测西江流域6月延伸期强降水天气过程
    郑凤琴, 钟利华, 罗小莉, 韦晶晶, 史彩霞
    干旱气象    2020, 38 (03): 490-496.  
    摘要114)      PDF (1005KB)(331)    收藏
    针对西江流域强降水过程预报,采用1960—2017年西江流域135个气象站点资料和北半球500 hPa NCEP/NCAR逐日环流场资料,在多雨年500 hPa大气环流合成分析的基础上,确定影响强降水过程的天气关键区范围。进一步利用关键区形值相似集成方法,通过EOF对环流场进行展开,提取主要特征量及恢复场,与历史同期EOF主要特征恢复场进行对比,寻找最佳形值相似年,并对强降水过程出现时段进行预测。利用该方法对2008年6月西江流域延伸期大雨以上强降水过程的出现时段进行预报试验和近5 a的预测效果检验,结果表明天气关键区相似法对西江流域延伸期降水过程有良好的预测效果,可应用于日常西江流域延伸期强降水过程预报业务中。
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    40. 基于METRo模型的冬奥高速公路示范站路面温度临近预报方法
    曲晓黎, 齐宇超, 尤琦, 王跃峰, 吴丹, 李美琪
    干旱气象    2020, 38 (03): 497-503.  
    摘要111)      PDF (1805KB)(302)    收藏
    基于METRo模型探讨2022年北京-张家口冬季奥运会高速公路示范站(北京回龙观站)的冬季路面温度临近预报方法,采用大量样本数据迭代训练拟合的人为热参数作为前置参数加入METRo模型,拟减小METRo模型的系统性误差和人类生产生活对路面温度预报的影响。结果表明:(1)引入人为热参数后,METRo模型的模拟能力明显提升,特别是夜间,路面温度预报的均方根误差可控制在1 ℃左右;(2)人为热对路面温度有白天负反馈、夜间正反馈的作用;(3)白天路面温度受气象模式对辐射预报能力局限性的影响,仍存在一定误差。总体上,使用前置人为热参数的METRo模型对冬奥高速公路示范站进行路面温度尤其是路面低温的模拟是可行的,能够支撑冬季高速公路路面温度及路面结冰的预报预警能力。
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