中国气象局
中国气象局金坛交通气象野外科学试验基地(以下简称“基地”)成立于2019年,学科方向为交通气象,共建有“一主两辅”3个交通气象观测试验场,主场位于江苏省常州市金坛区,两个辅场分别位于江苏省连云港市东海县(沥青路面交通气象野外试验场)和盐城市射阳县(无人机气象探测试验场)。

基于热谱图技术的路面低温冰情监测预警
基地运用自主研发集成的公路交通气象综合试验平台以及相关仪器设备,制定通信协议、数据格式、数据采集、质量控制和处理等方案,建立了一套标准化路温采集操作流程和数据处理规范。针对江苏全网高速公路开展冬季路面温度及路面状况巡检普查工作,基地普查总里程一万多公里,建立路面连续温度基础数据库,建立精度20米的省级区域高分辨率热谱图;开展热谱地图技术在反演路面温度连续变化分布中的应用研究,结合道路基础信息,进行不同天气类型的公路路面温度变化特征和致灾机理研究,筛选路网的易低温高危风险点;开展多元线性回归、朴素贝叶斯分类、支持向量机分类及Bi-LSTM模型在路面低温预报中的研究,结合热谱地图反演模型,丰富连续路温短临预报产品;基于交通气象监测资料,构建路面积水量(水膜厚度)计算模型,结合观测气象要素的时序变化,建立路面干湿状态反演模型,可反演路面的干燥、潮湿、积水或冰雪等状态;利用能量平衡方程,融合长波辐射、短波辐射、感热潜热通量、格点降水累积等要素,建立基于数值预报产品的交通气象站路温预报模型。
基地研究人员将热谱图与交通气象监测站网和气象数值模式结合,实现了由交通气象站(10~15公里间隔)和数值预报模式网格(1~9公里间隔)到高速公路沿线精细化(约20米间隔)低温冰情连续监测预警。该成果为交通气象选址、高速公路监测局地“暗冰”等提供科学依据,对交通指挥调度、道路养护作业起到重要作用,作为江苏省气象局智慧交通气象2.0的关键技术之一,曾获全国智慧气象服务创新大赛一等奖、中国气象服务协会科学技术奖一等奖,关键技术已在云南、河南、山东等多地高速公路推广应用。
基于观测的视程障碍类灾害机理认识
浓雾,特别是局地性强浓雾(团雾),对交通通行效率和安全具有严重影响。针对秋冬季长三角浓雾过程,基地利用自主研发的无人机气象环境探测系统、系留汽艇、雾滴谱仪、涡动协方差系统、粒径谱仪等观测设备,开展外场观测试验,获取雾、霾过程中边界层内气象与污染物的垂直特征,建立浓雾宏微观物理结构数据集;通过在不同环境下的多类型能见度仪的对比观测试验获取的能见度、相关气象要素、颗粒物质量浓度和粒径等观测数据,总结了不同气象条件下前向散射式和透射式能见度仪、激光雷达能见度仪之间的测量值误差和差异性特征。
基于新一代静止气象卫星多通道高时空分辨率资料,结合地面观测、数值预报产品、无人机边界层探测资料等辅助信息,基地开展了雾的识别算法研究和监测应用,发展了适用于江苏及其周边海区的大雾分级识别算法,提升了大雾识别的准确率,并在江苏省预报业务一体化平台和交通气象信息服务系统中得到良好应用效果。
基于浓雾宏微观物理结构数据集,基地研究人员揭示了江苏浓雾的多年气候特征,阐述了浓雾边界层特征及其与气象要素的相互关系;揭示了浓雾不同阶段微物理量之间的相关性,构建了本地化的雾能见度参数化方案,提高了能见度的反演精度;基于浓雾边界层观测资料与数值模式模拟,合理再现了浓雾不同生命阶段的气象要素与能见度的时间变化,阐述了超低空急流对浓雾爆发性增强的影响机制,揭示了天气系统与边界层相互作用下的浓雾时空演变机理;考虑浓雾的一系列影响因子,发展了基于深度学习技术的精细化能见度预报方法,有效提高了能见度预报准确率。
(责任编辑:张明禄)