飞机积冰预报算法对比及其集成预报模型研究

以人工增雨作业获取的飞机积冰实例资料为基础,利用WRF模式对51次飞机积冰过程进行数值模拟,对比分析了常用七种积冰预报算法对积冰潜势区和强度的预报效果,进而采用评分权重集成法建立了飞机积冰强度集成预报模型,并检验了其预报效果。结果表明:(1)假霜点温度经验法对2002年4月4日积冰个例的预报效果与实况一致,而其他积冰算法预报效果均与实况相差较大;(2)对51次飞机积冰预报效果进行统计检验发现,假霜点温度经验法的预报效果最好,积冰强度预报准确率为72.55%,其次是RAOB法,IC指数法和I积冰指数法次之,改进的IC指数法预报准确率最差,只有19.61%;(3)对比不同积冰算法建立的集成预报模型的预报效果发现,选用IC指数法、假霜点温度经验法、RAOB法进行集成预报时,预报准确率最高,且漏报率、偏弱率及偏强率均能控制在10%以内,比单一预报算法中的最高预报准确率提高了8%,且漏报率降低了4%,偏强率降低了8%。     

高分辨率模式雷达回波预报能力分析

利用2018年7—8月GRAPES_3 km、东北短临(WRFRUC)高分辨率模式综合雷达回波预报数据和辽宁省SWAN雷达组合反射率(MCR)实况,基于邻域法FSS评分指数,分析模式在台风北上和副热带高压边缘暴雨过程中的雷达回波预报能力。结果表明:两家模式在不同降水过程中对小阈值雷达回波有较好的预报技巧,随着回波量级增大,模式预报FSS逐渐减小,雷达回波55 dBz时,FSS甚至为0。当邻域半径是3时,35 dBz以下的回波预报中GRAPES模式在台风北上暴雨中的预报技巧低于副热带高压边缘,35 dBz则相反。WRFRUC模式始终表现为台风北上暴雨中预报较好。当邻域半径9时,WRFRUC模式在台风暴雨中的FSS评分高于GRAPES模式,GRAPES模式在副热带高压暴雨中的FSS评分始终高于WRFRUC模式。GRAPES和WRFRUC模式的最大FSS评分技巧均出现在邻域半径是11时,分别为0.239和0.195。GRAPES模式中FSS评分在12 h逐小时预报中前3个时次较强,WRFRUC模式则表现为中间时次强,两头弱。     

基于偏最小二乘回归的区域换式风速预报订正技术研究

利用偏最小二乘回归技术,将预报产品作为自变量,相应的自动气象站观测资料作为因变量,对2013-2016年冬季浙江省中尺度区域模式预报近地面风速进行订正和评估。所选956站中多数站点风速订正后有所改善,通过定量分析可知浙江西部地区整体改善效果最好,其中效果明显站点占91.7%;中部地区改善效果明显站点占86.5%;东部沿海地区改善效果略差,明显改善的站点占67%。各地级市整体表现均不错,除舟山地区为49.9%外,其他地区风速改善比例均超过50%。选取2017年1月20日浙江东北地区沿海大风过程分析发现订正后的风速与观测风速更为接近,在定海大岛站点(靠里)中表现尤为明显,订正后的结果具有显著参考价值。     

我国华南江南春季雷暴气候特征分析

基于我国华南江南地区274个基本地面气象观测站数据、全国闪电定位数据以及欧洲中心的全球大气再分析数据(ERA-Interim),对1981—2017年华南江南地区的春季雷暴日采用经验正交函数分解方法(EOF),并与气象要素场做回归分析。得出以下主要结论:(1)我国华南江南地区春季雷暴活动高发区主要在广西东部至广东西部;其高峰期在下午18:00和凌晨4:00左右,且大多数雷暴活动持续时间不超过3 h;山区雷暴活动主要在傍晚至夜间;平原雷暴活动主要在白天,高峰在17:00及06:00前后;(2)华南江南地区的雷暴活动存在着3~5年的短周期和16年左右的长周期变化;(3)雷暴日距平EOF分析的前3个主成分累计方差贡献达到72.3%。按其向量场的方差贡献分型,Ⅰ型表现为华南江南雷暴活跃特征呈现较统一的变化规律。深厚西南低涡槽前、上干下湿的水汽层结、上冷下暖的温度层结为华南江南地区发生大范围雷暴天气提供良好的动力、水汽和位势不稳定条件,是华南江南雷暴活跃异常的主要模态;Ⅱ型表现为从华南南部到江西与浙江南部有一条西南-东北向、下宽上窄的雷暴活跃正距平异常区,而两侧为负距平异常区。其环流特征表现为温度整层偏冷,水汽整层偏湿,而西南槽前动力抬升有利于水汽抬升凝结触发对流形成雷暴;Ⅲ型表现为华南和江南地区雷暴活跃特征呈南北反位相异常,其分界线在26 °N附近。其环流特征表现为较强的干冷空气南下与南方暖湿空气在南岭山区对峙形成异常的垂直环流圈。在其上升支,低层干冷空气被卷入中高层使得中高层暖湿空气凝结释放潜热形成对流,造成华南地区多雷暴发生,而江南地区处于垂直环流的下沉支,整层湿度偏干,造成江南地区雷暴相对偏少。      

基于最优概率的中期延伸期过程累计降水量分级订正预报

采用ECMWF集合预报降水量资料和中国降水量观测资料,研发了基于最优概率的过程累计降水量分级订正预报(OPPF)技术,并在遵循总体技术思路的基础上设计出三种不同的OPPF计算方案(OPPF1、OPPF2、OPPF3),继而选用2015—2017年汛期(5—9月)中国91次区域性强降水过程进行回报试验和预报效果对比评估,结果表明:(1)在中期延伸期预报时效(96~360小时),对强降水和有无降水的预报效果,三种OPPF均明显优于集合平均(EMPF)和控制预报(CTPF);对中等以上或较强以上强度降水的预报效果,OPPF1和OPPF3明显优于CTPF、与EMPF基本接近。(2)三种OPPF相比,OPPF3的预报效果较OPPF1总体略胜一筹,两者均好于OPPF2。(3)预报效果存在明显的地域差异,南方地区强降水预报的TS评分明显大于北方地区,且OPPF3预报效果明显优于EMPF;在96~240小时预报时效,东北地区东部OPPF3强降水的预报效果也明显好于EMPF。      

对吐哈盆地相邻两幅遥感图像的辐射匹配

在ERDAS软件的支持下,对吐哈盆地相邻的两幅ETM遥感图像采用所介绍的直方图加减均值差和方差均值2种方法进行辐射匹配,并得出基于这2种方法的几点结论用于提高辐射匹配程度。同时为了降低匹配时存在的人为误差,提出了一种新的多样本均值的辐射匹配方法。最后通过对3种匹配方法的结果进行定量性检验,证明多样本均值的辐射匹配方法能达到较好的匹配效果,其匹配结果要优于前2种方法,具有可行性。笔者的目的在于:经过对不同方法的运用、对比及验证,提出了一种更为优越的辐射匹配方法———多样本均值法,以用于对吐哈盆地整体的辐射匹配。较好的匹配效果有助于对盆地内一些相关指数的准确评价和其砂岩型铀矿的分析研究。     

应用自然伽马能谱法恢复碳酸盐岩沉积时的古水深——以山西兴县关家崖马五5亚段为例

古水深分析对还原古环境与盆地构造演化历史具有重要的意义。目前古水深恢复多以定性为主,对样品可靠性的要求较高,且易受资料条件限制,而自然伽马能谱法具有易获取、成本低、受控因素少等优点,可结合水深函数半定量恢复水深,但该方法多被用于陆相碎屑岩的研究中,是否适用于海相碳酸盐岩尚需验证。以鄂尔多斯盆地关家崖剖面奥陶系马家沟组五₅亚段为例,利用自然伽玛能谱法恢复了碳酸盐岩沉积时的古水深,恢复结果与碳同位素法、生物遗迹法、岩石组构法显示的结果一致。研究验证了自然伽马能谱法在恢复碳酸盐岩沉积时的古水深方面具有较高的可信度与实用性。     

双经纬仪虚拟像坐标二维直接定位

提出了一种基于虚拟左、右像片像空间坐标系的二维直接定位法,可快速提取工业测量系统两台经纬仪之间的相对定位元素并完成相对定位。它不用进行迭代,既可以在右测站的定位元素未知时进行定位元素的解算,又具有简单清楚的几何意义。最后用算例对算法进行了验证。     

球面交切法地震定位

提出了适合于近震及远震定位的球面交切法。该方法在球面上直接进行交切运算,只要知道3个以上台站的S-P到时差(或只要根据震相求出震中距)就能快速定出震中位置,台网布局、震源深度、发震时刻对震中定位的影响较小。使用该方法对三峡水库蓄水以后发生的较大地震进行了精确定位,结果表明其应用效果较好。     

西藏自治区数字地震台网监测能力评估

采用震级排序法和交汇法,结合Mapsis平台计算台网的监测能力,以西藏自治区数字地震台网42个台站和临省台网14个台站的参数计算了台网的理论监测能力,确定数字台网的监测范围为M_l1.1～2.7。通过对数字地震台网监测能力的评估,可以在此基础上发展我区地震观测工作的方向和任务,有效的优化台网布局。