ATOVS反演数据在大气中尺度模式MM5中的同化试验

基于中国海洋大学卫星地面站接收到的NOAA系列卫星数据,利用1种神经网络反演方法获取大气温度、湿度及风矢量垂直廓线数据。以2004年第14号台风"云娜"为例,在中尺度气象模式MM5中运用松弛逼近法对这些反演数据进行了一系列同化试验。结果表明:仅同化温度与湿度的效果比同时同化风矢量、温度与湿度的效果好;台风的路径与强度有所改善,不采用人造涡旋方案时同化效果相对采用人造涡旋方案时更能体现出改进作用。     

基于MPHD算法的高分辨率遥感影像对海洋上空的云及其阴影的识别与匹配

对云及其阴影的识别是遥感图像处理中的一项基础性工作,在高分辨率遥感影像中,云及其阴影在图像中的分布是有规律的,利用两者在平坦区域高分辨率卫星影像上具有相似性的特征对其进行识别与匹配,可以比较简单地利用图像域值分割方法得到更好的识别与匹配结果.采用面向对象的思路提取云及其阴影的轮廓,在分析图像分割误差原因的基础上,考虑影像上云与其阴影的空间拓扑关系,应用改进的分数Hausdorff距离的图像匹配方法(MPHD),通过云及其阴影的局部相似的匹配,从而很好地识别出云及与其匹配的阴影,同时还可计算出匹配两者在投影平面上的距离.提出的云及其阴影的识别与匹配算法,为计算云高和应用遥感图像处理云及其云阴影的掩模提供科学依据.     

应用卫星红外窗区遥感资料反演海面温度时的云捡测和大气削弱订正

云检测和大气削弱订正是利用气象卫星红外大气窗区通道辐射测量资料,精确地反演海面温度的两个主要问题。本文介绍了美国国家地球卫星局（NESS）全球业务洋面温度计算系统（GOSSTCOMP）过去用过和目前正在应用的云检测和大气削弱订正方法。如果我们希望利用气象卫星辐射测量资料计算海面温度,或者建立类似的海面温度计算系统,这些经验对我们是有帮助的。     

基于QuikSCAT卫星遥感风场的台风最大风速半径反演及个例分析

建立了一种卫星遥感风场的最大风速半径(Rmax )反演方法.该方法基于 QuikSCAT 风场,结合 JTWC 台风参数资料,将遥感平均风剖面与 Holland 台风模型进行最小二乘法拟合来反演 Rmax.2001-2009年13个台风69幅数据反演结果统计分析表明:用气压表征台风强度的 P 算法遥感反演结果与 JTWC 分析结果的标准差为10.7 km,效果较好.此外,通过0513、0519和0221 3个典型台风过程的 Rmax 演变情况分析表明:对于对称性结构较好的成熟台风,反演结果能较好地反映出不同台风的 Rmax 尺寸差别,台风过程中 Rmax 的演变情况符合台风发展情况;台风风场对称性差、地形以及背景流场的影响,是导致 Rmax 反演出现较大偏差主要因素.     

基于双注意力机制的台风轨迹预测模型

台风轨迹的准确预测对于减少台风灾害及风险评估意义重大。本文提出了一种基于双注意力机制的台风轨迹预测模型(Dual-Attention-Encoder-Decoder),首先根据台风轨迹数据计算台风轨迹的变化曲率,将台风曲率序列与台风轨迹序列一同作为预测模型的特征输入,充分考虑了台风轨迹中隐藏的转向、偏折信息;然后构建双注意力机制增强的编码器-解码器网络(Encoder-Decoder)作为预测模型,利用特征注意力机制和时间注意力机制分别对模型输入和隐藏状态进行权重分配,能够学习输入特征和预测目标之间的关系,并且有效解决编码器-解码器结构对过长序列预测的性能下降问题,编码器和解码器均采用LSTM网络,能够存储长时间依赖并且收敛性好,不易发生梯度消失或爆炸;最后,本文使用1949—2017年中国气象局提供的西北太平洋台风最佳路径数据集,将DA-Encoder-Decoder模型与BP、SVR、LSTM、ELM等模型进行对比,分别对24 h、48 h、72 h台风轨迹进行预测。结果表明:DA-Encoder-Decoder模型的均方根误差和实际误差距离指标均优于其他四种预测方法,验证了本文方法的有效性。     

基于DINEOF的风云极轨气象卫星海表温度重构方法研究

海表温度是表征海洋表层热力状况的重要海洋参数,日均全天候覆盖的海温观测数据可为服务台风监测及其他海洋灾害时空演变的精细化预报提供数据支撑。可见光红外扫描辐射计和中分辨率光谱成像仪反演的海温产品具有较高的空间分辨率,但是红外遥感反演的海温产品受到云、雾和霾的影响,在云下存在大面积、无规律的缺值;微波辐射计反演的海温产品空间分辨率低,但可穿透云层,实现全天候海温观测。本文基于风云三号B、C、D三颗极轨气象卫星红外和微波遥感仪器反演的海温资料,利用经验正交函数插值法(DINEOF)重构得到全球海表温度产品。与全球分析场日平均海温OISST数据进行比较可知：原始海温资料的均方根误差为0.59~0.70℃,DINEOF重构后海温资料均方根误差降至0.10~0.34℃;相关系数从0.33~0.48提升到0.78~0.98。多传感器重构海温数据空间分布上连续可信,能够监测不同季节的海温变化特征及暖池空间模态。风云三号气象卫星微波遥感的加入显著提升了重构海温的空间连续覆盖率和时间分辨率。     

欧洲空间局ERS—1卫星概述

引言目前我国遥感学者采用的卫星遥感数据来自下列三颗卫星:(1)TIROS-N/NOAA卫星(美国的极轨气象卫星),(2)GMS卫星(日本的同步气象卫星),(3)LAND-SAT卫星(美国的陆地卫星)。这三颗卫星分别是为气象预报和陆地资源探测服务的。卫星上的遥感探测器采用可见光和红外波段,只能适用于晴空无云的气候下使用,LAN-     

台风风暴潮异模式集合数值预报技术研究及应用

台风风暴潮数值预报的准确性在很大程度上取决于台风路径预报和强度预报的精度以及风暴潮预报模型的计算精度。目前,国际上24/48 h台风路径预报平均误差分别约为120/210 km左右[1],对于走向异常的台风误差更大;更有,根据单一的台风路径和单族的风暴潮数值预报模式并不能保证获得可靠的风暴潮预报结果。考虑多重网格法原理具有在疏密不同的网格层上进行迭代以达到平滑不同频率的误差分量,使得计算快速收敛,精度提高的特性。在前期研究基础上基于业务化高分辨率(结构网格/有限差分算法)和精细化(非结构网格/有限元算法)台风风暴潮集合数值预报模型构建多模型台风风暴潮集合数值预报系统。采用"非同族"模型进行集合预报很大程度上降低了误差相似遗传的可能性。应用该方法对典型台风风暴潮过程进行了试应用,试报结果表明:该方法对风暴潮增、减水预报效果高于单一集合预报,具有一定的应用前景。     

海上台风风场计算的简易方法

目前国内外计算海上台风风埸比较流行的方法可以说是宫崎正卫等人求台风合成风的方法和利用Wilson移动台风梯度风方程的方法。这两种计算海面风的方法都比较冗繁,计算工作量比较大。本文基于Rankine涡模式导出一种简易的台风风场分布式,其风速只是气压的     

“龙王”台风SAR遥感研究

利用0519号"龙王"台风SAR遥感图像,结合NCEP/QSCAT混合风场海面风向反演了高分辨的台风海面风速。基于高分辨率的SAR台风海面风场的风速剖面,对台风期间台湾海峡及周边海域海面风场的小尺度特征及变化进行了分析,结果表明,地形对风场特征的形成有显著作用,它导致台风海面风场结构发生变形以及澎湖列岛附近低风速尾流区、台湾岛的中央山脉北端下风面"角流"区和台湾岛西北海岸背风槽(或诱生低压)等现象的形成及台风期间福建省沿海区的大风天气。     

航行船舶真风误差源分析

真风对海上航行的船舶有重要的气象导航意义,若真风测算不准确,会给导航员造成误判,影响船舶安全航行,但在船舶等运动平台上真风无法直接测量,只能依靠矢量模型计算间接获取。根据真风解算模型和误差传播规律,推导了船舶真风误差模型。在矢量模型中,航行船舶真风误差主要来自于船风和相对风的计量误差,船风的计量误差主要是由于航速航向的选取问题导致的误差,相对风的测量误差主要包括传感器自身精度、安装误差、平台姿态影响和系统性干扰误差等几个方面。以船舶转向过程为例,分析了航行风与相对风的变化规律,结合船体运动姿态,加入运动补偿修正量,建立了船舶转向式真风补偿模型。     

风浪状态对海面风应力影响的初步研究

利用新近提出的海面风应力系数线性参数化理论,定性地分析了已有风应力和风浪的观测数据。分析发现这些观测数据表明在小波陡的情形下海面风应力系数随风速的变化较大波陡的情形更加迅速。结果定性地倾向于支持Toba等的结果,即成熟的风浪较年轻的风浪更加粗糙。     

“海棠”台风风浪场分析

通过对0505号"海棠"台风的高、低空气流场的分析,揭示了"海棠"台风浪成长、发展、消衰的机制和规律.结果表明:台风浪的大小和范围不仅与台风的强度、移速及周围大尺度天气系统有关,而且也受岛屿及海底地形等环境条件的影响.     

非均匀风影响下风力机三维气动粘性流场的数值模拟

基于面向对象的开源软件OpenFOAM,选择美国国家新能源实验室(NREL)Phase VI风力机为对象,对以往研究较少的非均匀来流风速作用下风力机三维气动粘性流场进行数值模拟。采用较为接近于真实情况的指数型风剖面,计算了轮毂处风速分别为5、10、15和25 m/s四种工况下的叶片表面压力分布、叶片的推力、尾涡等气动力数据,并与均匀来流风速下的风力机气动力学性能进行详细的对比,探讨非均匀风剖面对风力机流场结构和流动特性影响的物理现象和规律。     

渤海和南海海域极值风速的置信区间

目前我国海洋台站积累的实测日最大风速资料长度还较短，本文提出采用实测日4次（或3次）平均风速产生日最大风速样本的方法。认为极值风速是随机变量，采用本文方法产生的日最大风速样本，统计推算了渤海和南海海域15个台站的若干年一遇极值风速的统计参数，得到了不同重现期的不同置信水平的极值风速区间，为更合理地确定海洋平台结构设计风荷载提供了依据。     

龙口海洋站风能资源分析与评价

根据中国《风电场风能资源评估方法》和相关技术规定,对龙口海洋站的风能资源进行了分析与评价.结果表明,1995 -2008年龙口海洋站10m处的平均风速为6.8 m/s,年平均风功率密度为377 W/m2,年平均有效小时数为7589 h,主风向较为显著,风能分布集中,湍流强度处于中等水平.龙口海洋站附近区域风能资源丰富,...     

渤海海上测风与沿岸实测风的对比分析

本文利用１９７９￣１９８１年春、秋季黄海渤海气象联防的大风资料,对海上为８ｍ／ｓ以上强风及大风天气情况下,渤海海上风与沿岸实测风进行日变化,季节变化,日较差分析以及多点间的对比分析。通过分析可以看出海上风,沿岸风及其比值都具有明显的日变化和季节变化,而且其比值与日较差随季节和风向而变化,该结果对于渤海海面风场客观分析具有重要的应用价值。     

QuikSCAT风场在台风风暴潮计算中的应用

业务化风暴潮计算中多采用模型风场的算法来给出风暴潮强迫场。最大风速半径是模型风场最难确定的参数之一。利用QuikSCAT卫星风场数据拟合台风最大风速半径是确定该参数的有效方法。将拟合得到的最大风速半径代入模型风场计算风暴潮的驱动场,模拟的沿岸风暴增水与实况更为接近。     

鄱阳湖的风情及风浪特性

本文分析了鄱阳湖的风在时空上的分布变化，在区域上的变化，湖陆风的基本特征，风与浪的关系。风的危害。由于其地处中纬度，季风明显，是江西省境内大风集中区域，有丰富的风能资源。每年６－８月为南风或偏南风，其他月平均为北风或偏北风。鄱阳湖实测到最大浪高２米，４５°斜坡上波浪最大爬高４．８１米。     

辽宁葫芦岛地区海陆风及热内边界层研究

根据2007年辽宁葫芦岛气象站资料分析了葫芦岛地区海陆风变化特征,并用MM5v3模式模拟了典型日的海陆风风场变化和热内边界层位温场结构变化。结果表明:海风和陆风出现的频率有明显的季节性变化。冬季陆风较多,春夏海风较多,春季、秋季易形成海陆风;海风起止时间夏季长冬季短,陆风起止时间秋冬季较夏季长;典型海陆风日中,海风造成陆地湿度变大,海风风速大于陆风风速;通过海风的数值模拟,海风由生成到成熟海岸吹向内陆其厚度可增厚到2 000 m以上,伸向内陆距离可到40 km;热内边界层向内陆呈舌状分布,海岸边界层高度在200-300 m之间,抛物面高度随着向内陆延伸的距离增加而升高。热内边界层最高达1 800 m。