中短期天气预报质量检验系统

利用MSSQL数据库、ASP页面和VB应用程序,开发了中短期天气预报质量检验系统,实现自动读取各种预报和实况数据并进行质量检验,通过Web方式查询等功能。     

人工智能在冰雹识别及临近预报中的初步应用

基于广东10部S波段多普勒天气雷达的三维拼图资料,利用机器学习技术开发了一种冰雹识别和临近预报的人工智能算法。算法设计时以雷达回波反射率的垂直和水平扫描数据为基础训练集,将冰雹云的雷达反射率扫描数据作为正样本,将其他雷达反射率扫描数据作为负样本,通过贝叶斯分类法对正、负样本数据集进行机器学习,训练人工智能识别冰雹云内在规律的能力。训练时以广东省2008-2013和2015-2016年的数据作为训练集,使用了2014年广东省12次冰雹过程的数据做检验。对比检验的结果表明,人工智能法比传统的概念模型法击中率高9个百分点。研究结果表明了人工智能对冰雹这类非线性强天气过程具有较强的识别能力。      

宝坻太阳辐射资料可用性研究

应用典型的辐射资料质量检验方法、辐射数据变化特征分析、人工与器测日照对比分析及太阳总辐射与相关辐射要素间的统计分析对天津市宝坻国家级基本气象站站内的太阳辐射观测系统试运行期间的辐射观测数据进行了质量分析,结果表明,试运行期间数据到报情况理想,总、散射辐射观测数据的BSRN的质量检验合格率为100%,直接辐射合格率为85%,净辐射通过了仪器阀值质量检验;太阳辐射值及变化特征符合理论实际;人工与器测日照时数具有很好的线性相关性(R2=0.96),总辐射与日照时数及散射辐射之间的线性变化与历史经验结论吻合。总体来看,宝坻太阳辐射系统观测数据可用性较高,能够满足日常业务需求。     

20年时间序列海表温度数据集反演和评价

海表温度是研究海洋表面海气相互作用的一个至关重要的物理参数。为建立长时间序列海表温度数据集,在海表温度反演模型建立过程中还需要考虑卫星之间的差异、卫星仪器随时间的衰减、所采用反演算法模型建立过程中人的主观因素的影响等。为此,针对1989—2008年间NOAA/AVHRR数据特点,发展了统一的海表温度反演模型,并生成了20年时间序列海表温度数据集,空间分辨率达到1km。利用船舶浮标资料和OISST数据对该数据集进行了验证,验证结果表明该数据集均方根误差在1℃左右。最后针对1997/1998年厄尔尼诺事件,用反演的海表温度分析了西太平洋暖池区海表温度距平对这次事件的响应。     

全球地面天气报数据集错站情况分析及处理方法的研究

全面分析了全球地面天气报数据集区站号存在的问题、错误区站号的存在对使用资料的影响以及错误区站号产生的原因,提出了解决错误区站号的相应处理方法.同时,对处理后的全球地面天气报数据集区站号的情况和原数据集区站号进行比较分析.     

基于四维数据同化技术的千米格距网格化气象数据集:构建及初步应用

利用基于张弛逼近的四维数据同化技术,构建了广东深圳的千米格距网格化气象数据集,由于同化了深圳及周边可获得的高频次观测数据,气象数据集基本准确表现出几种关键气象要素的年际变化和月变化特征。在网格化气象数据集基础上开发了“深圳市细网格气候信息平台”,并通过平台推出了若干精细气候数据产品:精细风玫瑰、逐网格风能等。这些数据产品已经在格点气温预报、风能示范项目选址以及详细规划的自然通风评估中发挥了实际作用。这些探索表明,网格化气象数据集的建立,有望为城市的网格化精细管理和建设提供气象科技支撑。      

全国高空资料质量控制和建库方法的研究

通过一个实例, 阐述我国高空资料质量控制的主要方法及建立高空气候资料数据集的工作流程、主要技术问题的处理和系统设计思想, 对于我国高空气候资料现代化业务建设, 具有重要的参考价值, 最后讨论了高空气候资料数据集的技术特征.     

四川省地面气象观测要素逐日值数据集

本文详细介绍了四川省地面气象观测常用要素逐日资料数据集的数据来源、制作方法、质量控制过程及质量状况、数据集的核心数据内容和数据格式,并对数据集核心数据的统计方法和制作流程、数据集命名规则等做了详细描述。     

利用卷积神经网络开展偏振雷达定量降水估测研究

利用偏振升级改造后的广州新一代天气雷达（CINRAD/SAD）水平反射率ZH、差分传播相移率KDP、差分反射率因子ZDR和广东佛山219个地面气象自动站雨量数据,形成不同偏振量组合的8个数据集。基于卷积神经网络（CNN）,建立雷达定量降水估测网络架构QPEnet, 并将该架构用于雷达定量降水估测（QPE）,评估结果表明：数据集通道数N的增加可降低QPEnet的定量降雨估测的均方根误差（RMSE）,并提高相关系数（CORR）;对于由ZH形成的数据集Z、Z_1~3 km和Z_6 min,随着通道数N的增加,数据集Z、Z_1~3 km和Z_6 min的性能逐步得到提高,数据集Z_1~3 km和Z_6 min的均方根误差（RMSE）分别是4.71和3.78,比数值集Z分别降低了1.3%和18.7%;数据集Z_1~3 km和Z_6 min的CORR分别是0.82和0.88,比数据集Z分别提高了2.5%和10.0%;对于ZH、KDP和ZDR偏振量组成的数据集里面,数据集Z_ZDR_KDP的拟合性能最好,RMSE为3.97,比数据集Z的RMSE降低了14.6%,CORR是0.86,比数据集Z提高了7.5%;分别对0.6～5 mm、5～10 mm、10～20 mm、20～30 mm、30～40 mm、40～50 mm和50 mm以上的7个降水量级的均方根误差（RMSE）、平均偏差比（MBR）、平均误差（AE）和相对误差（RE）等的统计结果表明,数据集Z_6 min降雨精度最高。     

贵州省MODIS遥感历史数据整编

随着卫星遥感资料时间序列的延长和定量精度的提高,遥感数据集的建设和应用越来越受到重视。通过数据调研、数据下载、预处理、质量控制、编目等技术流程,建立2000—2018年贵州省MODIS遥感历史数据集,为贵州省生态环境监测与分析评估科学研究与监测服务提供历史背景数据,为贵州省生态文明建设、大生态战略实施提供基础数据支撑。     

基于机器学习技术的蒸发皿蒸发量估算模型

为了弥补国家级气象观测站小型蒸发皿停止观测后蒸发量观测资料的空缺,建立了陕北、关中和陕南3个区域数据集以及榆林、泾河和汉中3个单站数据集,通过建立和优化KNN、MLP模型及其参数,分别建立蒸发量区域估算模型、单站估算模型并对其进行检验。结果表明:(1)进行区域蒸发量估算时,KNN模型表现出良好的泛化性能,均方误差、总相对误差和准确率指标值平均分别为0.42、2.1%、57.0%;陕北MLP模型的泛化性能较差;(2)进行单站蒸发量估算时,基于k近邻法的单站估算模型性能优于区域估算模型,均方误差、准确率指标值平均分别为0.48、55.0%,榆林与泾河总相对误差指标绝对值平均为1.6%,汉中总相对误差指标值相对偏高,达到10.3%。本研究为不同气候区域及单站日、月、季和年蒸发皿蒸发量估算以及日蒸发量数据质量控制提供了一种基于机器学习的方法。     

四川省地面气象观测要素逐日值数据集

本文详细介绍了四川省地面气象观测常用要素逐日资料数据集的数据来源、制作方法、质量控制过程及质量状况、数据集的核心数据内容和数据格式,并对数据集核心数据的统计方法和制作流程、数据集命名规则等做了详细描述.     

广东省气象科学数据共享系统的建设

利用广东省86个地面气象观测站1951～2006年的气象资料,通过数据标准规范研究、数据整合、共享数据库建立和共享网站建设,制作了广东省86个地面气象观测站自1951年以来的历史气象资料的多个数据集,建立了数据库系统和数据共享网站,并制定了数据共享发布策略,为科研部门和社会开展气象科学研究共享数据服务。     

黑河流域气温和降水再分析数据的不确定性评估

评价区域再分析数据的精度和不确定性对于陆面过程模拟和气候变化分析有重要意义。以黑河流域为研究区,基于站点观测数据对中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集(CMFD)、黑河流域2000—2015年大气驱动数据集(WRFOUT)及黑河流域3 km 6 h时空分辨率模拟气象强迫数据(SFD)在不同下垫面条件下气温和降水的模拟精度进行评价,并通过广义三角帽法(TCH)评价3套数据集的不确定性。结果表明:(1)对于气温数据,WRFOUT数据集在草地、灌丛地、荒漠裸地及湿地下垫面精度较高,而CMFD数据集在农田下垫面精度相对较高,5种下垫面中,3套再分析数据的气温产品在灌丛地精度最高;对于降水数据,CMFD数据集在5种下垫面精度均较高,SFD数据集在草地、灌丛地和荒漠裸地,WRFOUT数据集在草地、农田和湿地表现出高估。(2) CMFD与WRFOUT数据集中气温数据的不确定性相对较低,而SFD数据集中气温数据的不确定性相对较大; 3套数据集中降水数据均表现出相对较高的不确定性,且区域差异明显,地表植被类型复杂和海拔差异较大的地区数据不确定性较高。     

近百年全球地表月气温数据的概况与初步整合

基于国际上最著名的4套全球地表月气温数据集,即英国东安格利亚大学气候研究所数据集（CRUTEM3）、美国国家气候数据中心数据集（GHCN-V3）、美国国家航天航空局数据集（GISSTMP）和Berkeley地球表面气温数据集,从分析现有资源的状况入手,通过广泛的国际调研与合作,整合了这4套全球地表逐月气温数据集和一些主要国家或地区的区域数据集,研发了中国第一套全球陆地表面逐月气温站点数据集。该数据集共包含全球9519站、7073站及6587站的月平均气温、最高及最低气温（序列长度不低于20年）数据,同CRUTEM3和GHCN-V3数据集相比,该数据集站点密度在各个区域都有所增加,尤其是在南美洲、非洲及亚洲地区;另外,1990年代以来的站点数量显著增加,有利于降低自1990年以来全球气温变化趋势估计的不确定性。     

一套基于FY-3B/MWRI观测的热带气旋微波亮温数据集

利用风云三号B星(FY-3B)微波成像仪(Microwave Radiation Imager,MWRI)一级亮温数据和每6 h一次的热带气旋(tropical cyclone, TC)最佳路径数据进行时空匹配,建立了TC微波亮温数据集。该数据集包含了2011—2016年全球六大海盆生成的热带风暴级别以上的TC共计538个,以及对应每个TC的微波十通道亮温和36.50 GHz、89.00 GHz的极化校正亮温度,并简要阐明了该数据集在热带气旋研究方面的潜在应用,尤其对TC生命周期内的微波亮温特征及TC强度变化研究提供了有力的数据支撑。     

基于SDH的气象通信骨干网

介绍了SDH光纤传输系统产生的背景和特点,以及我省气象部门即将利用SDH电路建立的集数据、语音、视频于一体的综合业务系统。     

飞机探测云物理数据集的建立和应用

通过收集大量历史和现今的飞机探测云物理资料,对所获取的资料进行必要的质量控制和检验,并进行统一整理、加工、规范和信息化处理,形成了具有规范格式和详细说明文档的"飞机探测云物理数据集"产品.该数据集产品具有分类查询、数据导出、格式说明等功能,可以按照时间属性、地理空间属性、数据种类等不同属性对该数据集中的各类数据进行多元化使用.借助于"气象科研数据共享平台","飞机探测云物理数据集"产品已在一定范围内得到广泛应用.在此应用基础上,包括国家科技攻关项目在内的许多科研或业务项目已经取得了许多可喜的成果.     

一种基于地面实况的降雹风暴体客观标识方法

标识工作是建立深度学习数据集的关键基础,对观测数据匮乏的冰雹等灾害性天气智能预报尤为重要.选取2008-2019年重庆地区灾情报告中有准确时间的13次降雹过程(分为参照集和验证集),利用模糊逻辑算法,建立基于地面实况的降雹风暴体客观标识方法.为获取冰雹与风暴体的合理匹配,选取风暴质心与降雹地点间距离、风暴最大反射率因子...     

气候监测业务专题数据服务系统的设计与实现

为了满足气候监测业务日益突出的个性化资料需求,设计和开发了气候监测业务专题数据服务系统。在分析用户资料需求的基础上,重点介绍了系统的设计思路和实现技术。该系统由1个专题数据支撑库和4个功能模块组成,包括资料更新发现、专题数据集制作、数据服务和任务调度,其中,专题数据集制作方法和3种任务调度模式是系统设计的核心。系统实现采用SSH (Struts Spring Hibernate) 框架,按数据访问层、业务逻辑层和交互表现层进行分层实现;同时,结合DWR (Direct Web Remoting) 技术实现了同步异步交互方式,使用灵活的配置管理加强系统的可扩展性。系统投入运行后,已制作出13个专题数据集,提供了良好的数据服务。