基于支持向量机的遥感大雾判识

提出了一种基于支持向量机的卫星遥感数据大雾判识方法:首先通过对风云1D卫星大雾区域的各通道辐射值出现频次进行概率统计,利用其阈值来粗判识大雾;然后在粗判识的基础上通过支持向量机的方法进行大雾细判识;最后利用腐蚀和膨胀的图像处理技术对判识后的图像进行优化处理。在对我国2006年9-12月的65条监测到大雾的风云1D轨道的探测数据进行分析之后,发现大雾判识结果与专家标记吻合。检验结果表明,利用1、2、4、6、7、10通道组合进行粗判识的结果最好,5交叉正确率为89.9849%,TS评分为74.04%。利用上述方法对个例的分析检验表明,基于支持向量机的遥感大雾判识方法是切实可行的。     

近百年中国近海海温变化

使用Hadley中心1901～2004年1°×1°海表温度(SST)资料,在渤海、黄海、东海和南海选择代表区域研究中国近海海温的长期变化.研究发现,近100年多来各海区呈增温趋势,20世纪80年代以后增暖明显,90年代至今最暖.渤、黄、东海年平均和1月海温、东海7月海温变化基本呈阶梯型,20世纪初至30年代冷、50年代较暖、60年代略有下降,80年代上升;7月渤、黄海海温呈2波型,20世纪第一个10年和80年代冷,30～50年代和90年代暖;南海20世纪初至70年代海温变化不显著.除东海年平均海温外,各海区年、季海温均具有2～4年的显著变化周期和准7年的变化周期.     

中国近海航空危险天气的气候特征

利用ICOADS和LIS OTD资料分析了中国近海航空危险天气—低能见度和海雾、低云和积雨云、大风和雷暴的气候特征。中国近海低能见度和海雾主要发生在5—7月黄海以及东海北部。渤海海雾发生频率较低,且大多限于渤海海峡附近,仅在7月扩展至渤海湾内。东海温州以南和南海海雾发生频率亦较低,且主要集中在1—5月沿岸海区。低云主要发生在东海,低云频发时段为11月至次年4月,其中1月低云频率最高,范围最广,分别向北和向南扩展至黄海北部和南海东北部。积雨云高频区主要位于西太平洋暖池所在区域,中国沿海积雨云出现频率较低。大风主要发生在东海和南海东北部,特别是台湾海峡和巴士海峡,大风频发时段为10月至次年3月。雷暴主要发生在沿岸海区,包括渤海西北部沿岸、山东南部和江苏北部沿岸以及南海北部沿岸。     

上海地区辐射雾演变成因及模式预报

利用地面和高空气象观测资料、卫星云图及数值模式产品,对2015年11月29日至12月1日上海地区陆地及近海一次大雾过程的演变特征与生消成因进行了分析,并采用WRF模式和EC模式对此次大雾过程进行预报。结果表明:上海地区此次大雾过程主要由辐射降温造成的,具有强度大和近海雾持续时间长的特征,此次大雾过程大致分可为3个阶段,29日夜间陆地及近海辐射雾生成;30日白天陆地雾蒸发消散,近海大雾维持;30日傍晚后近海雾平流到沿岸并加强,直至12月1日上午大雾过程完全结束。低云云底不断下降和辐射降温冷却是此次大雾过程起雾时间较一般辐射雾更早的主要原因。近海雾区由于升温条件差且增湿条件较好,较难消散且持续时间长;当夜间近海雾区移向上海沿岸地区时,雾平流作用加上辐射降温再次导致局部地区出现强浓雾。华东区域WRF模式和EC高分辨模式均未能较好地预报出此次大雾过程,对大气低层湿度模拟效果较差可能是主要原因;在模式预报性能尚未达到业务需求之前,云图和近海自动气象站观测资料的综合分析对近海雾的临近预报至关重要。     

1951—2015年进入东海的台风频数及登陆点的变化

利用日本气象厅提供的西北太平洋台风最佳路径观测资料,选取东海海区为研究范围,统计处理1951—2015年台风各要素资料,研究进入东海海区的台风频数、台风登陆点位置、台风频数及登陆点位置与太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation,PDO）及ENSO的关系、影响台风生成和移动的因素等。结果表明：1）每年的7—9月为东海海区的台风高发季,其中8月最高,登陆台风也有相似趋势。2）进入东海海域的台风频数存在较明显的年际和年代际变化趋势。当PDO处于暖位相时,台风频数较小且有上升趋势,反之亦然。El Niño年进入东海海区的台风频数较常年减少,反之亦然。Niño3.4指数与台风频数整体上为负相关关系,相关系数为-0.32且通过90%置信度检验。3）进入东海海域的台风登陆点纬度变化较大,处于24~36°N之间,且有年代际变化特征。当PDO处于暖（冷）位相时,台风登陆点偏北（偏南）且有向北（南）移动的趋势。而登陆点纬度与ENSO的关系较为复杂。4）西北太平洋副热带高压的位置和强度是引起台风频数及登陆点位置变化的主要原因之一。当PDO处于冷位相时,西北太平洋副热带高压强度偏弱,且副高中心向东向北方向移动,导致进入东海的台风频数偏多,且台风登陆点偏北,反之亦然。     

昆明准静止锋客观判识方法研究

利用云贵高原1961-2010年逐日地面观测资料和ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析资料,根据昆明准静止锋（KQSF）的天气学特性,综合考虑热力场、动力场和锋面系统空间尺度等要素,开展昆明准静止锋锋线的客观判识研究。经过典型天气过程分析和气候资料统计的验证,客观判识方法是合理的。在用客观判识方法计算50年全部昆明准静止锋样本的基础上,统计分析了其时、空分布特征。这一客观判识方法为统一、客观、定量地描述昆明准静止锋的特征及其在气象业务中精细化和数值化的应用提供了途径。     

基于CCMP风场的中国近海18个海区海面大风季节变化特征分析

利用1988-2010年CCMP(Cross Calibrated Multi-Platform)高时空分辨率10 m风场分析了我国近海海区的大风(6级以上)日数和大风风速的空间分布特征,并且按照中央气象台对近海海区的划分,分析了近海18个海区大风的季节变化特征.我国近海大风日数高值中心及大风风速高值中心都集中于巴士海峡、台湾海峡和南海东北部海域,在巴士海峡和南海东北部海域交界处最高可达140天以上,平均大风风速达到13m/s以上.从季节变化来看,大风日数和大风风速充分体现了东亚季风冬强夏弱的特点.冬半年,大风日数及风速高值中心一直位于东海东北部、台湾海峡、巴士海峡、南海东北部以及南海西南部海域,12月是一年之中大风日数和强度的峰值时期.从4月开始,南海西南部的高值中心消失,而以北海域的高值区的分布基本不变,这种情况一直持续到9月.近海18个海区的季节变化呈现出不同的区域差别,南海中部和南部的4个海域大风日数呈双峰型变化,冬季的12月至次年1月出现最高值,夏季西南季风时期的7-8月出现次高值.除琼州海峡外,包括南海北部海域的其余13个海区高值均在冬季12月至次年1月,低值出现在夏季6-7月.     

近50a东北冷涡暴雨水汽源地分布及其水汽贡献率分析

用HYSPLIT v4.9轨迹追踪模式,以分辨率为2.5°×2.5°的再分析资料驱动模式,对东北地区308例冷涡暴雨过程中的目标气块,进行后向轨迹追踪模拟。结果显示东北冷涡暴雨主要有4个水汽源地,(Ⅰ)西太平洋及相邻海域(包括鄂霍次克海、日本海、黄海、渤海和东海)水汽贡献率最大,平均水汽贡献率达39.8%;依次是(Ⅱ)孟加拉湾—南海海域为32.1%;(Ⅲ)欧亚大陆,尤其是贝加尔湖附近为20.9%;(Ⅳ)东北地区的水汽贡献率最小,仅为7.2%。欧亚大陆主要输送700 hPa高度附近的干冷气团,而各海域则输送800 hPa高度以下的暖湿气团。     

基于卫星观测资料的全球闪电活动特征研究

利用卫星携带的闪电探测系统所获取的11年(1995年5月至2006年4月)闪电资料,对全球闪电活 动特征进行了详细分析。结果表明:全球闪电频数约为46.2 fl s^-1(fl为flash简写,表征闪电发生的次数),在30°S～30°N闪电数占全球闪电总数的78.1%,陆地和海洋的闪电密度之比为9.64:1。近海海域面积占海洋面积的近3成,但闪电数占海洋闪电总数的近7成,远海海域闪电的密度很小。陆地和近海海域闪电活动随季节变化呈现出单峰特征,峰值出现在7月。中高纬度大陆东部近海海域闪电频数大于西部,赤道附近区域相反,大陆西部近海海域闪电频数大于东部。闪电活动随海拔高度的变化呈两峰三谷的特征,两峰分别出现在海拔100～2400 m和3300～4600 m,3个低谷分别出现在海拔100 m以下、2400～3300 m和4600 m以上,这是在地理位置和海拔高度的影响下,各种因素综合作用的结果。     

黄渤海一次持续性海雾过程形变特征及其成因分析

2016年3月3—5日,渤海和黄海大部出现了一次大范围持续性的海上大雾天气过程。本文从卫星遥感监测上分析海雾在生成、发展和消亡三个阶段的形态演变特征。从海洋气象条件上分析了山东半岛东南近海没有海雾和海雾形态演变的原因。结果表明:(1)在海雾形成初期,在山东半岛东南海域有弱气旋性弯曲,大气层结不稳定,地面形势受低压影响,虽受偏南风控制,但湿度小,无水汽辐合,因此在山东半岛东南近海没有雾。(2)海雾的形成与低层的偏南暖湿气流有关,而这个偏南暖湿气流来源于西北太平洋,雾区对应着水汽辐合区,海气温差为0～1℃的区域与雾区吻合,在海雾发展成熟期,雾顶长波辐射导致雾体降温,出现气温低于海温的现象。(3)925～1000 hPa垂直风切变有利于海雾在逆温层内维持和垂直高度上的发展,形成有一定厚度的海雾。     

2015-04-28渤海海雾形成过程中的海气相互作用分析

利用FY和MTSAT卫星资料、ERA Interim再分析资料、黄渤海浮标站资料、黄渤海自动站逐小时观测资料,对发生在2015年4月28—29日的渤海海雾成因进行分析,着重探讨了海雾形成过程中的海气相互作用。结果发现,近海面处大气低层逆温层抬升,大于90%的大湿度区向上、向西扩展,对海雾形成非常有利;海雾生成前、生成发展过程中存在明显的东到东南风,有利于黄海水汽向渤海输送,海面上空有水汽通量大值区由渤海海峡向渤海中部移动,使得渤海上空水汽输送加强,提供了海雾形成所需的水汽;在海雾形成过程中渤海上空气温高于海温,风切变造成的海气界面湍流热交换为大气输送向海洋,使得冷海面上空暖湿空气降温冷却达到饱和形成海雾,是平流冷却雾。      

闽南沿海一次春季海雾过程微物理特征分析

利用地面自动站观测、风廓线雷达、ERA5再分析资料、葵花8号高分辨率卫星资料以及FM-120型雾滴谱资料,分析了2019年4月7日闽南沿海一次强浓雾过程的环流形势以及微物理特征。环流形势分析表明,此次海雾过程500 hPa为槽底偏西西北气流,700 hPa至地面为一致的偏南气流,探空形势稳定。海雾发生前,整层风速明显减小,弱风速层厚度迅速增大,为海雾的形成提供了稳定的环流背景。卫星监测分析表明,海雾首先快速形成于台湾海峡上,在偏南气流作用下,平流至沿海地区。水文条件分析表明,福建近海存在一条冷水带,从海峡中部至沿海海温梯度大,海温在18~24℃,近海气海温差介于0~2℃,有利于海峡内平流冷却雾的形成。雾滴谱分析表明,翔安站能见度显著下降伴随着粒子数浓度、液态水含量显著增加,雾滴谱爆发性拓宽。海雾过程中,5 min平均粒子数浓度最大超过200个·cm^-3,瞬时数浓度最大达到468个·cm^-3,雾过程平均数浓度为100个·cm^-3。5 min平均液态水含量最高达到0.41 g·m^-3,瞬时液态水含量最大达到1.35 g·m^-3,雾过程平均液态水含量为0.17 g·m^-3。粒子浓度呈现双峰结构特征,峰值分别位于4~6和22~26μm,表明小粒子和大粒子对海雾的形成均有明显的贡献。     

Local Meteorological and Synoptic Characteristics of Fogs Formed over Incheon International Airport in the West Coast of Korea

Fogs observed over Incheon international airport (IIA) in the west coast of Korea from January 2002 to August 2006 are classified into categories of coastal fog, cold sea fog, and warm sea fog based on the areal extent of the fogs and the difference between the air temperature (T) and the SST, i.e., cold sea fog if TSST = T-SST>0^oC and warm sea fog if TSST <0^oC. The numbers of coastal, cold, and warm sea fog cases are 64, 26, and 9. Coastal fogs form most frequently in winter, while cold sea fogs occur mostly in summer and warm sea fogs are observed from January to May but not in November and December. On average the air gets colder by 1.6^oC during the three hours leading up to the coastal fog formation, and an additional cooling of 1.1^oC occurs during the fog. The change in the dew point temperature (T_d) is minimal except during the fog (0.6^oC). Decreases in T for the cold and warm sea fogs are relatively smaller. The average T_d is higher than SST during the cold sea fog periods but this T_d is more than 4^oC higher than that for the corresponding non-fog days, suggesting that cold sea fogs be formed by the cooling of already humid air (i.e., T_d>SST). Increases of T_d are significant during the warm sea fog periods (1.4^oC), implying that efficient moisture supply is essential to warm sea fog formation. Four major synoptic patterns are identified in association with the observed fogs. The most frequent is a north Pacific high that accounts for 38% of cases. Surface or upper inversions are present in 77%, 69%, and 81% of the fog periods for coastal, cold, and warm sea fogs, respectively.     

中国不同等级雾日的气候特征

利用1961-2005年中国300个台站的逐日雾资料及能见度资料,分析了不同等级雾的时空分布及基本气候特征、雾生时间和持续时间的年代际变化。结果表明：雾的空间分布范围随着能见度的降低而减小;随时间的变化多呈减少趋势,但沿长江及东部沿海的重浓雾日在20世纪70年代发生突变,雾日增多;内陆、南部沿海雾生时间多在清晨06:00-08:00,东部及沿海多发生在夜间20:00-21:00;雾生频次经历少-多-少的年代际变化,90年代后频次减少,个别区域雾生时间随着年代的延伸而推后;大部分地区雾的持续时间在3 h内,12 h以上的雾区多集中在沿海、华北和陇东-山西地区,沿海、四川盆地、云贵地区90年代12 h以上雾的发生频次最高。     

辽宁沿海高速公路浓雾气候特征及气象影响因子

利用2005—2018年辽宁沿海高速公路沿线气象站点观测资料和NCEP再分析资料,对辽宁沿海高速公路浓雾气候特征及其与各相关气象要素的关系进行分析,并探讨了利于浓雾发生的环流特征和影响因子。结果表明：辽宁沿海高速公路年均浓雾日数由西至东呈现高—低—高的分布特点,同时,辽东沿海高速公路沿线各站年均浓雾日数差异较小,且存在明显的自东向西的下降趋势;辽西沿线高速公路各站差异最大,受到局地的影响最强。沿海高速公路年均浓雾日数具有明显的月变化与季节变化特征,全年有两个浓雾出现的集中时段,分别为2—3月和10—11月;秋季浓雾日数占全年的比率最高。秋季沿海高速公路浓雾以0—200 m的强浓雾为主;温度为10—15℃,相对湿度大于98%,风速为0—3 m·s^-1,风向为偏东北风时,浓雾出现的概率最大。辽宁秋季沿海地区受副热带高压影响较小,受东亚大槽等中高纬度纬向环流和极涡的影响较大,纬向环流和极涡越强（弱）,辽宁沿海地区浓雾日数越多（少）;辽宁沿海地区浓雾的水汽一部分来源于辽宁东部山区,一部分来源于渤海、黄海北部。辽宁沿海地区秋季浓雾并非以海雾为主,而以辐射雾、锋面雾居多,同时辽东沿海地区有来自辽东山区的平流雾。     

重庆城区浓雾的基本特征

统计分析沙坪坝1951～2002年间发生的浓雾事件，结合2001年12月重庆市雾的外场试验资料，探索重庆市主城区浓雾的基本特征。重庆主城区浓雾随年代演变有减缓趋势；主城区浓雾是自然雾与烟尘等的混合物，河谷及城市效应使雾更浓；城市中出现浓雾的大气边界层特征是在近地面层有逆温及增湿降温现象；高浓度气溶胶的净辐射效应阻碍白天混合层发展，使大气边界层趋于稳定，它是重庆连续几天有雾的原因之一；浓雾具有一定的湿沉降作用，能有限地清洁空气；有浓雾的天气条件下，建议降低污染物的排放总量，以避免严重大气污染事件发生。     

Microphysical characteristics of sea fog over the east coast of Leizhou Peninsula, China

Microphysical properties of sea fog and correlations of these properties were analyzed based on the measurements from a comprehensive field campaign carried out from 15 March to 18 April 2010 on Donghai Island (21°35’’N, 110°32’5’’E) in Zhanjiang, Guangdong Province, China. There were four types of circula- tion pattern in favor of sea fog events in this area identified, and the synoptic weather pattern was found to influence the microphysical properties of the sea fogs. Those influenced by a warm sector in front of a cold front or the anterior part of low pressure were found to usually have a much longer duration, lower visibility, greater liquid water content, and bigger fog droplet sizes. A fog droplet number concentration of N≥1 cm-3 and liquid water content of L≥0.001 g m-3 can be used to define sea fogs in this area. The type of fog droplet size distribution of the sea fog events was mostly monotonically-decreasing, with the spectrum width always being >20 μm. The significant temporal variation of N was due in large part to the number concentration variation of fog droplets with radius <3 μm. A strong collection process appeared when droplet spectrum width was >10 μm, which subsequently led to the sudden increase of droplet spectrum width. The dominant physical process during the sea fog events was activation with subsequent condensational growth or reversible evaporation processes, but turbulent mixing also played an important role. The collection process occurred, but was not vital.     

中国不同等级雾日的气候特征

 利用1961-2005年中国300个台站的逐日雾资料及能见度资料,分析了不同等级雾的时空分布及基本气候特征、雾生时间和持续时间的年代际变化。结果表明：雾的空间分布范围随着能见度的降低而减小;随时间的变化多呈减少趋势,但沿长江及东部沿海的重浓雾日在20世纪70年代发生突变,雾日增多;内陆、南部沿海雾生时间多在清晨06:00-08:00,东部及沿海多发生在夜间20:00-21:00;雾生频次经历少-多-少的年代际变化,90年代后频次减少,个别区域雾生时间随着年代的延伸而推后;大部分地区雾的持续时间在3 h内,12 h以上的雾区多集中在沿海、华北和陇东-山西地区,沿海、四川盆地、云贵地区90年代12 h以上雾的发生频次最高。     

2009年春季一次黄海海雾的观测分析及数值模拟

利用5种观测资料和RAMS（regional atmospheric modeling system）模式对2009年5月2_5日发生在黄海海域的一次海雾过程进行了观测分析和数值模拟研究。结果表明：1）所取个例的整个生命过程受同一高压系统影响,该高压在海雾过程后期的形变促使海雾消散,这在以往的黄海海雾中较为罕见。2）黄海北部形似“7”的雾区形态的出现和演化与1～3℃气海温差的变化吻合,气海温差对海雾形成和演变的重要作用得到再次验证。3）RAMS模式具有一定的海雾数值模拟能力,得到的雾顶高度分布与卫星云图所显示的雾区形态吻合良好。     

深圳两次大雾天气过程对比分析及预报启示

2005年2月23-25日和2006年3月6日深圳分别出现了一次大雾天气。从天气学角度对两次大雾过程的形成原因、特点进行对比分析，分析表明：大雾天气需在一定的形势场中出现并维持，近地面层气象要素场的变化会促进大雾的形成、维持和消失，而近地面层风场或温度场的改变除了与其环境、当地气候特征有关外，与大的形势场是分不开的。通过对比，对深圳大雾天气的生消和维持机制有一定了解，对预报本地大雾天气有指示作用，也为其它地区特别是沿海地区雾的预报提供借鉴。