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海南雾的天气气候特征分析及预报方法研究

作　者: 张春花
导　师: 翟盘茂；张镭
学　校: 兰州大学
专　业: 气象学
关键词: 雾气候变化趋势天气型预报方法 SVM 多元线性回归
分类号: P457
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

雾作为一种灾害性天气现象正在受到越来越广泛的关注。近年来,随着海南经济的发展,雾对道路交通、海上通航、人民身体健康等方面的影响日趋严重,社会对雾天气的预报需求也随之越来越高。在我国不同地区,雾在气候规律以及形成的大气背景条件等方面均有明显的区别,海南岛虽然仅有3.4万平方公里,但受其中间高四周低的复杂地形以及其他因素的影响,各地雾在气候背景、影响天气系统等方面也存在区域性差异,如何准确预报雾,是摆在海南气象人面前的一个难题。目前,海南对雾的研究工作开展相对较少,对海南雾进行深入的天气气候特征分析和建立雾预报模型变得尤为重要。本研究利用海南省18个市县1969—2008年雾观测资料及NCEP/NCAR再分析资料,采用EOF分析等方法对海南雾的时空分布规律及变化特征进行分析；对比了雾偏多年和偏少年850hpa和500hpa大气环流条件的差异；总结出海南雾的不同类型及天气形势特征,并找出各类型雾逆温层条件和需要的水汽量方面的区别；揭示出海南雾的形成与最低气温、相对湿度、气温日较差等气象要素的密切关系；同时,基于支持向量机(SVM)方法和多元线性回归方法,利用T213资料和海南中尺度数值模式输出的WRF产品资料,建立海南单站24小时雾天气的预报模型。本文主要得出以下结论：(1)海南雾日数在中部山区出现最多,其次是北部地区,南半部沿海地区则极少有雾出现；雾主要出现在9月至翌年3月；年雾日数呈减少趋势,最低气温升高是引起雾日数减少的主要原因,雾日数的减少与相对湿度的减小具有一致性；秋冬和初春季节夜间气温低,有利于雾的形成；海拔越高的地区,气温越低,生成的雾越多。(2)雾偏多年850hPa大陆高压偏弱,偏少年偏强;雾偏多年500hPa西太平洋副高强度偏弱,范围偏小,偏少年则相反。(3)海南雾的类型可归纳为辐射雾、平流雾和锋面雾三种；产生辐射雾的天气形势分为大陆高压型、高压偏东型、均压场型3类,产生平流雾的天气形势分为入海变性高压脊型、锋前型2类,锋面型可生成锋面雾。(4)各类型雾典型个例分析表明,各类雾一般是在大气层结比较稳定的条件下形成的,其中,辐射雾有时逆温层表现不明显,或有逆温层存在,但高度较低,平流雾和锋面雾一般有逆温层存在,且逆温层高度比辐射雾高；在雾生成期间,各类型雾低层均存在弱的辐合上升运动,同时有暖湿水汽向雾区输送,其中,辐射雾厚度薄,形成雾需要的水汽量少,平流雾和锋面雾雾层厚,需要的水汽量多,锋面雾需要的水汽量最多。(5)对海口各类型雾的要素分析显示,气温日较差大小能够很好地表征辐射雾的特征；辐射雾相对湿度在雾生成前后变化明显；平流雾和辐射雾湿度层比辐射雾厚,水汽更充分;适合各类型雾的海平面气压范围差别不大；辐射雾在起雾前后云量变化明显,由少云转阴天,平流雾和锋面雾云量则逐渐增多。(6)利用SVM方法,通过资料选取,确定预报因子,经过对核参数逐步筛选,依据选定的评优标准,最终确定最优建模,并利用多元线性回归方法对多个预报因子进行筛选,寻找与预报站点能见度相关系统较大的因子,建立回归方程,分别对海口、五指山24小时雾天气和能见度进行预报。上述2个预报模型具有较好的正技巧,表现出较好的预报能力。本文的研究结果可弥补海南雾的研究不足,为雾天气的分析预报提供统计参考；海南雾预报方法研究,与实际业务工作紧密结合,能够为短期雾天气预报服务提供很好的指导,在热带地区具备良好的推广和应用前景。

全文目录

中文摘要  3-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-16
  1.1 本文研究的重要意义  11-12
  1.2 国内外雾研究现状  12-13
  1.3 主要研究内容  13-14
    1.3.1 海南雾的气候特征及变化趋势研究  13
    1.3.2 海南雾的类型及天气学特征分析  13
    1.3.3 海南雾预报方法研究  13-14
  1.4 研究特色  14
  参考文献  14-16
第二章资料来源与研究方法  16-20
  2.1 资料的选取  16-17
    2.1.1 雾观测资料  16
    2.1.2 地面资料  16
    2.1.3 探空资料  16
    2.1.4 天气图资料  16
    2.1.5 大气格点资料  16
    2.1.6 数值预报产品  16-17
  2.2 计算方法和分析方法  17-18
    2.2.1 气候趋势系数和倾向率  17-18
    2.2.2 Mann-Kendall法和EOF分析方法  18
    2.2.3 各区域代表站的选取  18
  2.3 预报方法  18-19
    2.3.1 支持向量机(SVM)方法  18-19
    2.3.2 多元线性回归方法  19
  参考文献  19-20
第三章海南省雾的气候特征与变化趋势  20-32
  3.1 引言  20
  3.2 资料和方法  20
  3.3 时空分布特征  20-22
    3.3.1 空间分布特征  20-21
    3.3.2 季节分布特征  21-22
  3.4 变化特征  22-25
    3.4.1 时空变化特征  22-24
    3.4.2 突变特征  24-25
  3.5 成因分析  25-30
    3.5.1 最低气温、相对湿度与雾日数变化的关系  25-28
    3.5.2 与最低气温以及海拔的关系  28
    3.5.3 大气环流背景分析  28-30
  3.6 小结  30
  参考文献  30-32
第四章海南省雾的天气特征分析  32-63
  4.1 引言  32
  4.2 资料和方法  32
  4.3 雾的类型和天气形势特征  32-40
    4.3.1 辐射雾  33-36
    4.3.2 平流雾  36-39
    4.3.3 锋面雾  39-40
  4.4 雾的统计特征  40-44
    4.4.1 出现时段和维持时间  40-42
    4.4.2 各类型统计特征  42-44
  4.5 大气层结特征分析  44-53
    4.5.1 辐射雾  44-47
    4.5.2 平流雾  47-50
    4.5.3 锋面雾  50-53
  4.6 海口各类型雾的气象要素特征  53-61
    4.6.1 出现时段和维持时间  53
    4.6.2 气温特征  53-54
    4.6.3 水汽特征  54-58
    4.6.4 稳定度特征  58
    4.6.5 风场特征  58-60
    4.6.6 气压场特征  60-61
    4.6.7 总云量特征  61
  4.7 小结  61-62
  参考文献  62-63
第五章基于支持向量机方法(SVM)的海南雾预报  63-74
  5.1 引言  63
  5.2 SVM分类方法的基本原理简介  63-65
    5.2.1 SVM方法的基本思想  63
    5.2.2 SVM分类方法的基本原理  63-65
  5.3 利用SVM方法进行海南雾预报研究  65-72
    5.3.1 利用SVM建模  65-70
    5.3.2 海口、五指山SVM方法雾预报业务检验结果  70-72
  5.4 小结  72-73
  参考文献  73-74
第六章多元线性回归方法对海南雾的预报  74-82
  6.1 前言  74
  6.2 预报思路  74
  6.3 回归方程建立  74-76
  6.4 预报效果检验  76-81
  6.5 小结  81
  参考文献  81-82
第七章结果与讨论  82-88
  7.1 主要结果  82-83
    7.1.1 海南雾的气候特征  82-83
    7.1.2 海南雾的天气特征  83
    7.1.3 海南雾的预报方法  83
  7.2 研究特色  83-84
  7.3 存在的问题和讨论  84-85
  参考文献  85-88
学期间的研究成果  88-89
致谢  89

海南雾的天气气候特征分析及预报方法研究

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