GRAPES全球模式云方案的诊断研究

在对GRAPES全球预报系统(GRAPES_GFS)云预报性能进行诊断评估的基础上,对凝结(华)和蒸发等物理过程及对流卷出对云的影响过程进行改进和优化,旨在提高GRAPES_GFS云量及其特征量和降水的预报精度.通过研究GRAPES全球模式、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国环境预报中心(NCEP)全球模式中3种...     

多核学习与用户反馈结合的WMS图层检索方法

现有WMS检索方法多基于服务元数据文本匹配,缺乏对地图内容的“感知”,无法应对元数据缺失或图文不符的情境。本文设计了一种多特征多核学习和用户反馈结合的WMS图层检索方法,利用多核学习算法融合颜色、形状与纹理特征,实现图层分类和相似度排序,并通过采集检索结果展示页面中的兴趣图层标记进行用户反馈,以优化分类模型和提高检索精度。试验结果表明,该方法查准率高且检索用时较短,能够与现有基于文本检索的地理信息资源门户集成,实现WMS的快速检索与有效发现。     

时序InSAR滑坡形变监测与预测的N-BEATS深度学习法——以新铺滑坡为例

滑坡通常发生突然,破坏力巨大,经常造成重大生命安全事故和财产损失。高可靠性、高精度及具有抗差性能的滑坡形变监测预测手段和方法对于国家防灾减灾需求具有切实意义。InSAR技术是一种能够全天时和全天候观测获取高空间分辨率和宽覆盖率影像,高灵敏性捕捉时空维动态变化的监测手段,然而目前应用InSAR时序影像对滑坡区进行滑坡预测的工作仅是凤毛麟角。基于时序InSAR观测结果,本文提出了一种能够有效解决中短期滑坡预测问题的深度学习滑坡预测方法。在三峡新铺滑坡区应用N-BEATS网络模型和Sentinel-1 SAR数据进行形变预测,以均方根误差1.1 mm的预测精度完成了滑坡预测工作,并对预测结果进行了数据结构影响的规律性分析、传统方法效果对比、抗差性评估及置信区间估计等多方位的剖析,结果显示出了其高精度、高可靠性及具有一定抗差能力的突出优势。     

GPS-Net授时系统在气象业务中的应用

随着气象事业的发展和制作精细化预报的需求,气象业务系统对时间的要求及时间概念的重要性愈来愈被认识。统一气象业务系统的时间,对提高观测数据质量起到十分重要的作用。GPS-Net授时系统是采用GPS时间源及系统接收软件技术,对计算机进行授时服务。通过Network网络授时发布软件和Network用户终端接收软件技术,将标准的时间经过网络传递给若干用户,同时还要充分考虑GPS系统安全和网络安全。结果表明:GPS-Net授时系统能准确地获取GPS时间源信息,并通过网络技术发布到用户终端上,使气象业务系统获得标准的时间误差小于1秒。由于采用网络发布式和气象内网限制方式,有效地减少了服务器和用户终端的负担,防止了外网病毒与黑客的侵入。GPS-Net授时系统为气象装备和气象业务系统,提供了快捷、准确、自动的授时解决方案。     

利用GRAPES模式研究气溶胶对云和降水过程的影响

在GRAPES中尺度模式的双参数微物理方案中加入了气溶胶活化参数化过程,实现了对云滴数浓度的预报。选取不同季节两个降水过程进行模拟,并分别开展了不同气溶胶背景下的两个试验进行对比分析,研究气溶胶对云和降水可能的影响。结果表明:气溶胶浓度增加后,因为活化产生了更多尺度较小的云滴,抑制了云雨的自动转化,使大气中滞留了更多的云水,暖云降水减小;另一方面,云水的增加会使冰相粒子,尤其是雪和霰通过碰并云水等过程而增大,最后融化成雨增加冷云降水,同时冰相粒子增加会释放更多的潜热,促进上升气流的发展,进一步增加冷云降水。气溶胶对降水的影响存在空间不一致性,暖云较厚的地方暖雨过程受到的抑制明显,使地面降水减小,冷云厚度相对较厚时,冷云降水的增加会大于暖云降水的抑制,使地面降水增加。同时由于在云降水发展的不同阶段冷暖云的变化,气溶胶对降水的影响也存在着时间不一致性。     

CINRAD雷达数据质量控制方法初探

多普勒天气雷达数据质量控制是以提高短临预报产品质量和满足短临预报需要为目的。通过参考国内外雷达数据质量控制的研究成果,分析雷达数据杂波来源,对雷达数据质量控制处理方法进行了试验和探讨,结果表明:在雷达数据质量控制过程中,使用非雷达资料(云图、自记雨量和闪电数据)排除地物杂波,尤其是排除超折射杂波具有一定的优势和局限性。晴空区里使用云图特征来排除大范围超折射杂波效果较好;但有降水存在时,这种方法就受到限制或不适宜使用。较远距离孤立和离散噪声杂波采用统计"突变率"、两层仰角叠加分析和改进型中值滤波算法综合处理,逐步去除数据杂波;较近距离则采用多仰角变换方法(分段混扫)来去除数据杂波。通过分析,得出了地物回波与降水回波的识别特征,引进了包含利用"雷达对"资料、雷达相关产品资料和云图、自动雨量站等非雷达资料的数据互补理念。     

中国典型地区夏季气溶胶时空分布及其对云和降水的影响

利用2006—2016年夏季中分辨率成像光谱仪（Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）气溶胶和云资料以及热带降水测量计划（Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM）降水数据,分析了中国8个典型地区气溶胶、云和降水的时空分布特征,探讨了气溶胶与云和降水的相互关系。结果表明：中国8个典型地区夏季平均气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth,AOD）、云光学厚度（Cloud Optical Depth,COD）、云水路径（Cloud Water Path,CWP）、水云云滴有效粒子半径（Cloud Effective Radius Water,CERW）、冰云云滴有效粒子半径（Cloud Effective Radius Ice,CERI）和降水强度变化范围分别为0.21—1.05、15.01—24.02、151.98—219.20 g·m^-2、12.93—15.37 μm、28.85—39.14 μm和0.44—8.54 mm·d^-1;黄土高原和四川盆地AOD有显著降低趋势,年倾向分别为-2.30%和-3.20%,长江三角洲COD年增幅为29.11%,华北平原、长江三角洲和珠江三角洲CERI及塔克拉玛干沙漠CERW变化趋势分别为-21.60%、-15.77%、-18.94%和-10.31%;AOD与COD和CWP呈正相关,与云滴有效粒子半径（Cloud Effective Radius,CER）关系较为复杂,受水汽影响较大,在云层含水量较低的情况下,CERI（CERW）与AOD呈负（正）相关,而在云层含水量较高的情况下,二者呈正（负）相关;气溶胶和降水关系复杂,整体来看,气溶胶促进了中国地区的夏季降水。     

水平网格计算频散性的研究

从线性浅水方程组出发, 在Arakawa A—E网格、Z网格和Eliassen网格上, 分可分辨和不可分辨两种情况, 从频率和群速方面讨论了这7种网格的计算频散性, 并指出了每种网格出现错误群速的水平尺度范围。结果表明:在可分辨的情况下, Z、C和Eliassen网格较其它网格效果好; 在不可分辨的情况下, B网格较其它网格效果好。     

Simulation Study of Cloud Properties Affected by Heterogeneous Nucleation Using the GRAPES＿SCM during the TWP-ICE Campaign

This study used the Global/Regional Assimilation and PrEdiction System Single-Column Model(GRAPES_SCM)to simulate monsoon precipitation with deep convective cloud and associated cirrus during the Tropical Warm Pool International Cloud Experiment(TWP-ICE), especially during the active and suppressed monsoon periods. Four cases with different heterogeneous nucleation parameterizations were simulated by using the ensemble method. All simulations clearly separated the active and suppressed monsoon periods, and they reproduced the major characteristics of monsoonal cloud such as the total cloud hydrometeor mixing ratio distribution,and precipitation and radiation properties. The results showed that the number concentration production rate of different heterogeneous nucleation parameterizations varied substantially under the given temperature and water vapor mixing ratio. However, ice formation and precipitation during the monsoon period were affected only slightly by the different heterogeneous nucleation parameterizations. This study also captured clear competition between different ice formation processes.     

2019年1月大气环流和天气分析

2019年1月大气环流主要特征为：北半球极涡呈偶极型分布,环流呈三波型,南支槽平均位置大致位于90°E附近,同时,西太平洋副热带高压较常年同期位置偏西,强度偏强。本月,全国平均降水量为14.0 mm,较常年同期（13.5 mm）偏多4%,月内出现三次较强降水过程,江南和西南部分地区降水明显,全国共有35站日降水量达到极端事件标准。全国平均气温为-4.1℃,较常年同期（-5.0℃）偏高0.9℃,共出现4次冷空气过程。本月共发生2次大范围雾 霾天气过程。