[目的]输电线覆冰是电力系统中常见的极端气象风险之一。为提高输电线路的安全运行水平,文章针对输电线路覆冰预测与监测的关键技术问题展开研究。[方法]构建了一种融合数值天气预报模型(Weather Research Forecasting,WRF)与Makkonen...[目的]输电线覆冰是电力系统中常见的极端气象风险之一。为提高输电线路的安全运行水平,文章针对输电线路覆冰预测与监测的关键技术问题展开研究。[方法]构建了一种融合数值天气预报模型(Weather Research Forecasting,WRF)与Makkonen物理覆冰模型的覆冰厚度预测方法。同时创新性地引入机器视觉图像识别技术,提出一种基于像素宽度测量的非接触式覆冰厚度实测方法,实现对模型结果的精确验证。[结果]以2025年1月24日一次宝鸡市翻越秦岭区域输电线路覆冰事件为例,研究表明:高低空环流形势配合下逆温层形成、暖湿气流输送与地形抬升作用的协同机制是造成此次输电线覆冰主要天气学背景;利用机器视觉图像识别技术的覆冰厚度识别算法误差≤3.08%,已达到实际输电线路监测预警精度要求,展现出良好的现场应用潜力;WRF模式能够较好地模拟出此次覆冰过程中的关键气象要素,其模拟值与观测值的相关系数高达0.9,具有较高的可靠性;基于WRF模式驱动的Makkonen模型模拟的覆冰厚度与基于机器视觉的实测值吻合良好,平均绝对误差仅为0.632 mm,能准确反映覆冰的动态增长趋势。[结论]基于WRF模式和Makkonen模型的覆冰厚度预测方法,结合机器视觉图像识别技术,能够有效预测和监测输电线路覆冰厚度,为提高输电线路安全运行水平提供新的技术手段。展开更多
城市化引起的气温上升是土地覆盖变化影响区域气候的重要体现.本文采用“观测资料减去再分析”(Observation Minus Reanalysis,OMR)的方法估计四川盆地和周边地区下垫面城市化改变对夏季地面2 m气温变化趋势的影响.设计了不同城市化下...城市化引起的气温上升是土地覆盖变化影响区域气候的重要体现.本文采用“观测资料减去再分析”(Observation Minus Reanalysis,OMR)的方法估计四川盆地和周边地区下垫面城市化改变对夏季地面2 m气温变化趋势的影响.设计了不同城市化下垫面扩展变化的WRF模拟试验,对1998—2012年四川盆地及周边区域夏季逐日平均温度和日最高最低气温进行模拟.在检验模式模拟性能的基础上,利用OMR方法类似的思路定量探讨城市化下垫面对地面气温变化趋势的可能影响.结果显示,(1)基于站点观测资料的OMR分布表明成都、重庆地区的城市下垫面对夏季升温的影响可达0.1℃·a^-1;(2)WRF试验模拟的结果与实际观测接近,能较合理刻画出该地区夏季温度的平均分布及时间变化特征,可以用于该地区城市化区域气候效应的研究;(3)不同城市化进程的模式模拟试验中气温变化趋势的差值与基于站点观测的OMR方法计算得到的结果类似,都证明了重庆和成都的城市下垫面对地面2 m温度的升高具有显著影响,其中在日内低温的表现尤为突出.展开更多
对流激发的重力波能够向中层大气输送动量和能量,准确获取重力波主要特征对于研究中层大气的动力学和热力学结构非常重要。本文利用COSMIC(constellation observing system for meteorology,ionosphere and climate)资料,结合中尺度数...对流激发的重力波能够向中层大气输送动量和能量,准确获取重力波主要特征对于研究中层大气的动力学和热力学结构非常重要。本文利用COSMIC(constellation observing system for meteorology,ionosphere and climate)资料,结合中尺度数值预报模式WRF(weather research and forecasting),对2010年8月4日发生在华北地区上空的一次对流激发的重力波事件进行分析。结果表明:此次事件激发的重力波在平流层以中低频重力波为主,且在平流层中垂直波长、水平波长分别为9~11 km和650~800 km,约62%的动量聚集在15~25 km高度的低平流层。在对流活动发生期间,低平流层重力波势能密度一直维持较大数值,而上平流层重力波势能密度则在对流减弱后迅速减小,且伴随着下一次对流活动的出现再次迅速增大。平流层不同高度上重力波势能密度对对流活动的响应主要与对流发展高度和背景风场有关,当对流发展较浅时,其激发的重力波在低层西风中易耗散;当对流发展较深到16 km甚至更高时,其激发的重力波接近零风层,并在东风中迅速上传,使得高层重力波势能密度增加较快。展开更多
基金国网陕西省电力有限公司科技项目“110~330 k V穿越秦岭线路覆冰、覆雪气象灾害预报与告警技术研究”(SGTYHT/23-JS-0033)。
文摘[目的]输电线覆冰是电力系统中常见的极端气象风险之一。为提高输电线路的安全运行水平,文章针对输电线路覆冰预测与监测的关键技术问题展开研究。[方法]构建了一种融合数值天气预报模型(Weather Research Forecasting,WRF)与Makkonen物理覆冰模型的覆冰厚度预测方法。同时创新性地引入机器视觉图像识别技术,提出一种基于像素宽度测量的非接触式覆冰厚度实测方法,实现对模型结果的精确验证。[结果]以2025年1月24日一次宝鸡市翻越秦岭区域输电线路覆冰事件为例,研究表明:高低空环流形势配合下逆温层形成、暖湿气流输送与地形抬升作用的协同机制是造成此次输电线覆冰主要天气学背景;利用机器视觉图像识别技术的覆冰厚度识别算法误差≤3.08%,已达到实际输电线路监测预警精度要求,展现出良好的现场应用潜力;WRF模式能够较好地模拟出此次覆冰过程中的关键气象要素,其模拟值与观测值的相关系数高达0.9,具有较高的可靠性;基于WRF模式驱动的Makkonen模型模拟的覆冰厚度与基于机器视觉的实测值吻合良好,平均绝对误差仅为0.632 mm,能准确反映覆冰的动态增长趋势。[结论]基于WRF模式和Makkonen模型的覆冰厚度预测方法,结合机器视觉图像识别技术,能够有效预测和监测输电线路覆冰厚度,为提高输电线路安全运行水平提供新的技术手段。
文摘城市化引起的气温上升是土地覆盖变化影响区域气候的重要体现.本文采用“观测资料减去再分析”(Observation Minus Reanalysis,OMR)的方法估计四川盆地和周边地区下垫面城市化改变对夏季地面2 m气温变化趋势的影响.设计了不同城市化下垫面扩展变化的WRF模拟试验,对1998—2012年四川盆地及周边区域夏季逐日平均温度和日最高最低气温进行模拟.在检验模式模拟性能的基础上,利用OMR方法类似的思路定量探讨城市化下垫面对地面气温变化趋势的可能影响.结果显示,(1)基于站点观测资料的OMR分布表明成都、重庆地区的城市下垫面对夏季升温的影响可达0.1℃·a^-1;(2)WRF试验模拟的结果与实际观测接近,能较合理刻画出该地区夏季温度的平均分布及时间变化特征,可以用于该地区城市化区域气候效应的研究;(3)不同城市化进程的模式模拟试验中气温变化趋势的差值与基于站点观测的OMR方法计算得到的结果类似,都证明了重庆和成都的城市下垫面对地面2 m温度的升高具有显著影响,其中在日内低温的表现尤为突出.
文摘对流激发的重力波能够向中层大气输送动量和能量,准确获取重力波主要特征对于研究中层大气的动力学和热力学结构非常重要。本文利用COSMIC(constellation observing system for meteorology,ionosphere and climate)资料,结合中尺度数值预报模式WRF(weather research and forecasting),对2010年8月4日发生在华北地区上空的一次对流激发的重力波事件进行分析。结果表明:此次事件激发的重力波在平流层以中低频重力波为主,且在平流层中垂直波长、水平波长分别为9~11 km和650~800 km,约62%的动量聚集在15~25 km高度的低平流层。在对流活动发生期间,低平流层重力波势能密度一直维持较大数值,而上平流层重力波势能密度则在对流减弱后迅速减小,且伴随着下一次对流活动的出现再次迅速增大。平流层不同高度上重力波势能密度对对流活动的响应主要与对流发展高度和背景风场有关,当对流发展较浅时,其激发的重力波在低层西风中易耗散;当对流发展较深到16 km甚至更高时,其激发的重力波接近零风层,并在东风中迅速上传,使得高层重力波势能密度增加较快。
