人工智能新技术在国家气象中心台风业务中的应用探索

基于2005—2020年的中国气象局台风最佳路径数据集以及葵花（Himawari-8）和风云（FY-4）卫星云图数据,结合人工智能新技术,将深度学习模型应用于台风涡旋识别、台风定位定强、台风强度突变预测等方面,具体内容主要包括基于深度图像目标检测的台风涡旋识别模型、基于图像分类和检索的台风智能定强模型以及融合时空序列特征的台风快速增强判别模型,构建了一套台风智能监测和预报系统。通过对2020年全年样本进行了测试,结果显示：该系统对强热带风暴级及以上强度的台风涡旋正确识别率达90%以上,台风强度估测的MAE和RMSE分别为3.8 m/s和5.05 m/s,对全年独立样本强度快速加强预测的综合准确率达到65.3%,该系统实现了业务上利用高时空分辨率卫星图像实时对热带气旋进行自动识别、定位定强和智能追踪的功能,为进一步提高我国台风监测和预报预警的能力提供了有利支撑。     

2005—2015年庐山云海时间变化特征及气象条件分析

采用经验频率分布、趋势分析等统计分析方法,分析了庐山气象站2005-2015年云海时间变化特征及其与气温、相对湿度和风向风速等气象要素的关系。结果表明：（1）庐山云海平均年日数为133.73 d,最多年份为172 d（2005年）,最少年份为106 d（2012年）,云海日数呈递减趋势。（2）庐山云海适宜的气象条件为：平均气温8.7~21.0℃,最高气温12.7~24.7℃,最低气温5.7~18.6℃,相对湿度 ≥ 82%,风速1.9~4.8 m·s^-1,风向为SSE和S。和无云海时相比,有云海时气温要素整体偏高,相对湿度条件更好,风速频率分布接近。（3）在2005-2015年的云海日中,有效探空数据共1 840时次,其中500时次出现逆温,占27.2%;平均逆温层底高度为793.1 m,平均逆温层厚度为1 054.4 m,平均逆温强度为0.25℃·（100 m）^-1,均大于无云海时的逆温参数。有云海时,逆温层底高度300~2 000 m和逆温强度大于等于0.4℃·（100 m）^-1所占百分比较无云海时更大,表明有云海时逆温层底更高,逆温层更厚,逆温强度更强。     

台风“尼伯特”和“莫兰蒂”造成的江西暴雨中干空气的影响对比分析

应用常规资料、FNL再分析资料,分析相似路径台风“尼伯特”和“莫兰蒂”对江西暴雨的影响,结果表明:1)“尼伯特”和“莫兰蒂”进入江西后降水落区差别较大,“尼伯特”降水主要位于赣南地区,以对流性降水为主;“莫兰蒂”降水主要集中于赣东北,以层状云稳定性降水为主。2)“尼伯特”和“莫兰蒂”环流形势类似,台风东、西、北三面都被高压控制,台风的北侧系统差异造成两个台风移速差异,“莫兰蒂”北侧有西风槽东移,使“莫兰蒂”的移速较“尼伯特”更快。3)干空气对不稳定能量积累起重要作用,相较于“莫兰蒂”,“尼伯特”过程中江西上空有较为深厚的干空气,更利于不稳定能量积累,造成降水性质差异。4)两个台风期间高、低层干空气的差异是造成降水位置差异的主要原因。“尼伯特”期间台风西侧高层干侵入不明显,而在“莫兰蒂”期间台风西侧干侵入明显,利于江西东北部降水,而抑制江西西部南部降水;对流层低层,“尼伯特”影响期间,干空气控制台风北侧和西南侧环流,切断其西南部的水汽输送;而在“莫兰蒂”影响过程中,台风中心北、西、南侧均受干空气影响,水汽输送通道更为不通畅。     

一次华南沿海海雾个例的数值模拟研究

利用中尺度数值模式WRF模拟了2011年3月20—22日华南沿海一次平流冷却雾过程,同时利用综合观测资料(包括台站资料、MODIS卫星云顶温度资料、GPS探空资料和海洋气象观测平台资料等),对比和验证一次海雾个例模拟的范围、大气边界层结构和海气界面特征。针对此次海雾个例的研究发现:(1) 使用水平分辨率为0.5 °×0.5 °的海温,已经可以较好地模拟华南沿海中尺度海雾的范围;(2) 随着大气边界层内垂直层次的增加,可以在一定程度上改善海雾垂直结构的模拟效果,主要表现为可以较好地模拟贴海面的逆温层结;(3) 模式可以较好地模拟海雾期间的向下短波辐射、向下长波辐射和感热通量。并对此次海雾过程模拟存在的问题进行了讨论。      

用流形坐标差异图提取高光谱影像潜在特征

等距映射和局部切空间排列降维后,低维流形坐标能够保留原始高光谱影像中地物光谱信息,用于提取原始影像的潜在特征。然而这两种流形方法的理论差异导致其低维坐标继承光谱信息的能力不同,对比这两种流形坐标可凸显出原始影像内部的潜在特征。因此,本文基于等距映射和局部切空间排列非线性降维,提出两种流形坐标的差异图法来提取高光谱影像内部的潜在特征。首先,根据流形坐标的光谱解释确定两种坐标的每一维代表相同的光谱信息。其次,根据相同的光谱特征,归一化两种流形坐标并调整坐标轴方向,统一两种坐标到相同的坐标框架。最后,通过加权流形图相减得到坐标差异图,采用经典的图像处理方法提取潜在特征。采用两个实验并对比等距映射和局部切空间排列方法的降维结果来验证本文方法。结果表明,流形坐标差异图能够成功提取单一流形结果无法得到的潜在特征,如靠河岸的浅水区域和大场景沼泽地中的低分辨率道路。这为高光谱影像的潜在特征提取研究提供了一种新方法。     

基于卫星导航的交通空间信息融合与通信

卫星导航提供的实时定位信息在许多领域尤其在智能运输系统(ITS)中具有很大的应用价值，把交通空间数据库与卫星导航系统集成在一起，更能推动卫星导航产业的应用与发展。本文在分析卫星导航发展趋势以及在智能交通中应用的基础上，着重探讨了以交通空间信息为主的导航数据库数据的采集、处理与融合，并对卫星导航服务中关键问题之一的数据通信作了分析。     

基于WebGIS的城市交通信息的实时发布架构与实现

基于ArcGIS Server针对城市交通信息提供地图和实时路况的发布,首先分析了ArcGIS Server的架构,阐述了富客户端、Flex和REST的概念。对使用ArcGIS Server构建B/S结构发布方法和原理进行了说明。针对城市交通信息的发布,给出具体的发布框架和发布数据优化策略。最后以杭州市智能交通信息平台的建设为例实现交通路况的发布和实时路径网上计算。结果表明,该方法能够提供足够的GIS分析功能,并且在交互效果上明显优于以往的传统Web。     

南海上层盐度对台风“莎莉嘉”的响应研究

"莎莉嘉(1621号)"是2016年的超强台风,本文利用高分辨率下的海气耦合模式COAWST再现了这个台风过程,并结合台风过境时间段内5d一次的ARGO数据综合分析了台风过境所引起的南海上层盐度的变化规律。研究结果表明,台风对海洋的影响作用具有一定的延迟性和持续性,约在台风中心过境1d后盐度变化达到最大值。台风过境总体上会使海区内上层盐度升高,最高可达0.4左右,台风路径右侧盐度升高幅度大于左侧,具有明显的右偏性,盐度变化中心相对台风路径偏移距离约50km。影响海洋上层盐度变化的因素有:台风强度、盐度分布结构和降水。台风强度越大,蒸发、抽吸和混合作用越强,盐度变化越大。台风会引起海洋盐度分布结构水平和垂向的显著改变,使高盐区或低盐区发生显著转变。而降水则会使上层盐度降低,所以台风过境海区内的盐度变化是多种因素共同作用的结果。     

用高效液相色谱法研究皱纹盘鲍性腺色素

本研究用高效液相色谱法分析了皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)性腺色素,对比岩藻黄素、虾青素、角黄素、黄体素、玉米黄素和β-胡萝卜素标准品色谱图,发现雄性皱纹盘鲍个体和不同卵色雌性个体性腺均含有岩藻黄素和5.1 min、8.8 min、10.2 min峰指示的未知色素;雄性个体、灰卵和蓝卵雌性个体...     

对一氧化氮作用的新认识及其检测方法

本文综述了 NO在生物体和大气中的作用 ,重点阐述了 NO的各种测定方法 ,尤其是电化学法 ,并对今后的发展提出展望