新一代天气雷达在人工增雨作业中的应用

将雷达资料传输到人工增雨作业指挥系统,指挥中心可以根据作业云的方位、距离、云高、云厚及其移向移速等雷达观测信息和先前输入指挥系统的作业点位置,自动计算出作业方位、作业距离、作业仰角,有效的指挥增雨作业;通过雷达跟踪观测,雷达回波的动画显示,作业前后的回波强度比较,作业点与非作业点之间的比较,还可以科学检验人工增雨作业的效果。     

湖南人工增雨云型的分析判别与多普勒天气雷达指挥系统的研制应用

对湖南主要人工增雨对象——积云和积层混合云作了多普勒天气雷达回波分析与判别,发现对流云在不同发展阶段回波特征有明显差异,而积层混合云持续时间长,回波特征变化小。综合分析回波强度、回波顶高、含水量、云顶温度、回波移速、回波面积等参数,得出湖南的人工增雨指标和评分规则,并依此建立地面人工增雨多普勒天气雷达指挥系统。它可实现实时指挥,发布作业预警信息以及作业方位角、仰角、用弹量等作业参数指令,结合作业点GPS信息及GIS地理信息将指导产品通过网络分发到各作业炮点。试验表明,它能有效提高对作业时机的预判能力、对作业对象的选择能力以及对实时作业的指导能力。     

渭南市高炮火箭人工增雨作业分析

利用渭南市2001—2004年人工增雨作业的雷达回波资料和实况资料,运用统计和对比的方法,对13次高炮、火箭人工增雨作业云系、作业时机、部位以及催化剂量的选择进行综合分析。总结出渭南市高炮、火箭人工增雨的作业技术要点:以混合云和层状云为主要目标云系,层状云作业效率最高,可达83.3%;层状云系作业部位应选在0oC层亮带以上,混合云系应选在强回波区附近;选择催化时机,层状云应在云顶高度≥6 km,回波强度≥25 dB z,混合云云顶高度≥7.5km,回波强度≥35 dB z为宜;一次过程,一个作业点炮弹以40发左右效果较好,火箭弹2~4枚为宜。     

依据雷达回波自动选取对比云进行人工增雨效果检验的方法

针对对流云人工增雨作业效果的物理检验,提出了一种根据雷达回波参量自动选取对比云并进行效果分析的方法。以多普勒雷达的数据产品为基础,在作业时存在的所有对流单体中,通过比较它们与目标云的生成时间和空间位置,并应用相似离度法判别从其初始生成到作业时的回波参量及其变化特征的相似程度,自动找出对比云,最后给出在整个生命期内目标云的回波参量随时间的变化情况,以及目标云和对比云回波参量在同一时刻和同一发展时期的比较结果。依据该方法,研制了对流云人工增雨雷达效果分析软件。试验证明:该方法实用性较强,能够快速识别出对比云,在一定程度上消除人为判别的误差,提高对流云人工增雨作业效果分析的科学性。     

CINRAD CB产品与自动站资料在人工增雨中的应用

利用高空、地面环流形势图和新一代天气C波段雷达产品中的反射率因子、径向速度产品以及自动站资料,对2011年7月29日大同地区一次大范围降水过程中人工增雨作业条件和效果进行综合分析.在同一环流背景条件下,通过雷达跟踪监测、雷达回波动画显示、作业前后回波强度比较、作业点与未作业点之间的比较,利用自动站数据,对增雨作业的效果进行综合分析比较结果表明此次大范围连续性降水的形成与适宜的人工增雨有一定相关性.     

地市级人工影响天气业务技术系统

以GIS为基础,把人工增雨、防雹资料分析、作业指挥、数据传递、效果分析等项市级人工增雨、防雹业务,较完整地汇总到一个工作平台上,建立了可视化地市级人工影响天气业务技术系统。该系统依据雷达图像和增雨、防雹的不同特点,自动确定高炮作业参数,自动形成和发布作业指令并通过采用了GPRS（通用无线分组业务）技术的“固定型人工影响天气作业指令接收机”安全、无延迟地接收作业指令,形成了地市级指挥中心直接指挥作业点的作业模式。该系统较好地解决异地数据共享和异地事务处理问题,实现地市级人工影响天气指挥的业务化,具有可移植性。     

地面人影作业决策指挥系统建设的技术问题探讨

为做好地面人工影响天气决策指挥系统的研究和开发,提出各级人影办的职责和作业流程。在市级人影办指挥地面作业的体制内,省级人影办主要做好潜势预报和作业预警等项工作;市级人影办建立以GIS、雷达图像、作业点位置叠加为基础,作业指标为核心,高炮、火箭射程计算作业参数为关键,利用GPRS通信完成指挥中心到作业点的指令下达任务;县级人影办主要负责作业监测、部分作业点的指挥、作业和灾情信息上报,作业点管理等项工作。该方案可以提高形成作业指令的科学性和指令下达速度,使其进入业务应用。     

无棣县人工增雨作业对海盐生产的影响

利用高炮、火箭进行人工增雨防雹作业是目前广泛采用的减轻气象灾害的手段,对于作业效果和影响区域的计算没有比较统一的提法。结合实际增雨作业进行分析发现,对于增雨作业有一定影响的区域主要分布在作业点下游约60～80km^2范围内,结合无棣县作业点和海盐生产区的分布,可以判断：无棣县西部作业点增雨作业对东部海盐生产无影响,最东部的个别作业点略有影响,但结合海盐生产塑苫工艺和保卤技术,综合利用气象信息,完全可以消除增雨作业对海盐生产的影响。     

灵宝市人工消雹技术研究

根据调查结果,在极易受雹灾影响的区域上方设置消雹作业点,利用雷达观测和现场目测识别出雹云强度、发展趋势、移速移向,确定出作业时间、部位和作业量.     

一次积层混合云增雨作业天气条件分析和雷达回波效果检验

利用多普勒天气雷达数据、常规气象资料和地面降水资料等,对2013年5月8日山东泰安地区一次积层混合云人工增雨作业天气条件和作业效果进行综合分析。分析天气背景条件是否有利于开展增雨作业,采用催化前后作业云与对比云对比分析的方法,讨论依据雷达回波参量的变化来分析判断催化作业效果和催化时机的途径,并配合地面降雨量来佐以说明。结果表明:1)本次增雨作业有良好的天气形势、水汽及动力条件。2)播云作业产生了一定的正效果,且在作业后12 min即开始显现。作业后作业云雷达回波参量值明显增大,对比云增大率远小于作业云;作业云回波顶高、回波体积、最大反射率因子、垂直累积液态水含量、降水通量对对比云的正偏离也明显增大,增大率分别为200.0%、288.2%、29.4%、65.0%以上和384.8%。3)作业后地面影响区雨量增幅较大,增雨效果持续3 h,小时雨量明显高于对比区的。4)最佳增雨作业时机应比原作业时间提前12 min。5)将新一代天气雷达回波分析和常规天气分析相结合,有利于提高人工增雨作业及其效果评价的科学性和准确性。     

半透明云风矢量高度算法中云下背景辐射的估计

半透明云风矢量高度指定是卫星风矢量算法的重要部分,需要来自半透明云体的辐射和云下背景辐射两个变量。云下背景辐射发生在云层下面,未被卫星直接观测到,为了在半透明云风矢量高度指定算法中更精确地获得云下背景辐射,使用风矢量附近无云区的红外/水汽散点图,估计云下背景辐射。分析表明:在追踪区域里存在无云区的情况下,追踪区的最高红外亮温可代表红外通道的背景辐射;而水汽通道的背景辐射,却在红外亮温高值区段内水汽亮温相对较低区段。追踪区内找不到无云区时应扩大搜索范围,找到无云区后可估计云下背景辐射。在半透明云风矢量高度指定算法中使用云下背景辐射估计的改进算法前后,计算FY-2气象卫星进行风矢量,并将结果与欧洲中期天气预报中心（ECMWF）分析场进行对比表明,在半透明风矢量高度指定算法中使用云下背景辐射估计,FY-2气象卫星风矢量误差明显降低。     

基于KNN的地基可见光云图分类方法

云图的自动分类是实现地基云自动化观测的技术保障。该文探讨了一种先将云图分为积状云、层状云和卷云3大类的分类方案,通过对3大云类和晴空这4种天空类型的纹理特征、颜色特征和形状特征进行分析,选取了21个特征参量,并采用K最近邻分类器 (K-Nearest Neighbor,KNN), 在不同的K取值情况下对这几类天空类型进行了分类识别。结果表明:新的分类方案是可行的,且当纹理特征、颜色特征和形状特征结合使用时获取了比单独利用纹理特征、颜色特征和形状特征以及它们两两组合时更好的识别效果。当K=7且使用21个特征参量时,KNN算法对积状云、层状云、卷云和晴空的识别最好, 识别正确率分别为91.1%,74.4%,70.0%和100.0%,平均正确率为83.9%。     

Automated radar identification,measurement of parameters,and classification of convective cells for hail protection and storm warning

Methods, algorithms, and programs of automated radar identification of convective cells in cumulonimbus clouds are considered, that provides the ability to measure the parameters of convective cells, to plot the graphs of the time course of parameters, to compute the direction and speed of the movement, to assess their thunderstorm and hail danger, and to recognize the categories of target objects for the prevention of hail damage and meteorological provision of aviation.     

利用FY-2E红外和水汽波段对强对流云团的识别和演变研究

使用FY-2E静止气象卫星的红外1(10.3~11.3μm)和水汽波段(6.3~7.6μm)时序图像,对强对流云进行识别和短时预测。亮温阈值法是将强对流云和其他高云区分开的常用方法,但是合适的亮温阈值是随着时间和空间而变化的,过高的阈值会将许多卷云包括进来,太低的阈值会排除掉云顶发展还不是很高的强对流云。水汽波段所在的位置是水汽的一个强吸收带,而高度在400 h Pa上下的大气层是水汽波段的一个强吸收层,大气在垂直方向上的对水汽波段辐射吸收的分布模式使得卫星接收到的水汽波段辐射主要来自于400 h Pa以上的大气中高层,而卫星接收到的红外波段辐射主要来自于大气中低层,两个波段间辐射来源的差异使得不同光学厚度的高云的辐射观测值在红外—水汽光谱空间中的分布具有明显差别,并且这种差异具有时空的稳定性。本文将一定范围内的云团的象元测值在红外—水汽光谱空间中的分布的拟合直线斜率作为强对流云识别的依据,结果表明相对于亮温阈值法,本文的识别方法不仅能够较好地区别卷云和强对流云,同时也能更有效地识别未达到旺盛阶段的对流云。在对强对流云进行识别后,根据相邻时间段的卫星图像,利用交叉相关法反演得到强对流云团顶部的位移矢量场,并根据后向轨迹法对强对流云团位置形状进行短时预测,预报结果在短时间内(0~1 h)较好,并且对面积较大的云团的预报效果要优于较小的对流云团。此外文中还利用逐半小时的云顶黑体温度(Temperature of Black Body,TBB)资料分析了云顶亮温的分布变化,得到了整个强对流过程的演变特征。     

一种基于场景合成和锚点约束的SAR目标检测网络

随着深度学习方法在计算机视觉领域的崛起,如何将其应用于具有全天时、全天候等优点的SAR图像也成为一大研究重点.相较于传统图像,SAR图像由于其难判读、应用人群较少等原因难以获得大量标注数据.本文提出一种基于场景合成和锚点约束的SAR图标检测方法.通过区域生长算法和阈值法对SAR车辆目标及其阴影进行分割,然后随机嵌入SAR复杂场景中的合理区域来合成目标检测数据集.针对SAR车辆目标的几何特性、图像分辨率参数,对Faster-RCNN中的锚点大小进行约束,减少不符合SAR车辆目标检测框尺寸的候选框,大量约简冗余计算,提升训练、测试效率及精度.     

中国东部和印度季风区云辐射特性的比较

基于 ＩＳＣＣＰ和 ＥＱＢＥ资料,本文比较了中国东部和印度季风区的云和云辐射强迫的气候特征。虽然它们同属于亚洲季风区,并且有相似的降水季节特征,但它们各自的云和云辐射强迫特征差异很大。在印度区域,所有的云量有着相同的季节变化,最大云量分布都出现在夏季,且总云量中以高云量为主。而中国东部云量的季节变化都比较复杂,在总云量中以中、低云量为主,最大总云量出现在春季。冬季的总云量和中、低云量要大于夏季。在全球云量分布中,中国东部最典型的特征是：该地区为全球最大的雨层云覆盖区。与云的分布和变化相关,印度季风区最大的负短波云辐射强迫,最大的正的长波辐射强迫和最大的负的净云辐射强迫发生在夏季,而在中国东部,大的负的短波云辐射强迫发生在春夏之交。年平均的负的短波云辐射强迫在中国东部地区明显要大于在印度季风区。     

我国高原地区产生飞机颠簸的大尺度云系及其分布

卫星云图上有很多特殊的云型都与飞机颠簸相联系,有的甚至会出现严重颠簸,对它们的识别,对保障飞行安全有重要意义。本文根据2006年的风云二号卫星云图资料,统计和分析了我国高原地区产生飞机颠簸的大尺度云系的出现和分布规律。分析表明:在我国高原地区,产生飞机颠簸的大尺度云系主要有高空急流云系、未闭合的细胞状云系、山地波中的波状云系和积云线。这些大尺度的云系主要出现在我国的青藏高原,在这些云出现的地区飞行,都会出现中度到强烈的飞机颠簸。      

中国及周边海域对流云团的水平和垂直尺度

利用2007年1月-2010年12月CloudSat-CALIPSO二级云产品2B-CLDCLASS-LIDAR,统计中国及其周边海域对流云的发生频率,根据对流云发生频率的分布特征将中国及周边海域划分为青藏高原（TP）、东部陆地（EC）、南部海域（SO）和西北太平洋（WP）4个子区域,并研究了4个子区域积云团和深对流云团的水平尺度和垂直尺度。统计结果表明,海洋积云团的水平尺度约为2 km,陆地积云团的水平尺度约为1 km,海洋下垫面热力性质均匀,积云团尺度更大;陆地下垫面非均匀性强,积云团分布更为零散。深对流云团的水平尺度为10-50 km,东部陆地最大,约为45 km,西北太平洋最小,约为30 km。陆地深对流云团水平尺度较海洋上大,且多尺度特征显著,应该与深对流云发生的复杂天气背景有关。积云团的垂直尺度范围为0.24-2 km,4个区域无明显差异。垂直尺度海洋深对流云团大于陆地云团,其中在南部海域地区最大,约为15 km,青藏高原最小,约为10 km。与陆地云团相比,海洋深对流云团表现为水平尺度更小、垂直尺度更大的中尺度对流体特征。      

多普勒天气雷达产品在人工增雨效果检验中的应用

利用湖南省境内的多普勒天气雷达探测资料,结合湖南省中小尺度地面降雨量资料,对催化作业前后日标云与对比云的多普勒天气雷达参数(回波顶高、最大反射率因子、垂直积分液态水含量、回波面积等)的变化特征进行对比分析.结果表明,催化后,目标云体雷达回波参数值均增大,约20～30 min后都能达到最强,而对比云增大率比目标云要小;作...