Study of on‐site versus off‐site forecasts for Canadian Forces Base Summerside

Abstract

On‐site and off‐site forecasts for the CFB Summerside aerodrome, written coincidentally over a six‐week period, are verified using the Ranked Probability Score and compared by means of a two‐tailed test of paired differences. The results show that, at a 10% level of significance, forecasts made on‐site are significantly better than forecasts made off‐site for at least four hours into the forecast period. When compared with persistence, both forecast offices were superior. At no time did the persistence forecasts score significantly better than those issued by a meteorologist. When compared with climatology, on‐site forecasts were significantly better for the first nine hours, while off‐site forecasts were significantly better for the first ten hours.     

Lapse Rate Adjustments of Gridded Surface Temperature Normals in an Area of Complex Terrain: Atmospheric Reanalysis versus Statistical Up-Sampling

The applicability of elevation-regression based interpolation methods for long-term temperature normals, for example the Parameter-elevation Regressions on Independent Slopes Model (PRISM), becomes increasingly limited in data sparse, complex terrain such as that found in mountainous British Columbia (BC), Canada. Recent methods to improve both the resolution and accuracy of interpolation models have focused on the development of “up-sampling” algorithms based on local lapse rate adjustments to the original interpolated surfaces. Lapse rates can be derived from statistical models (e.g., elevation-based polynomial regression equations) or dynamical models (e.g., vertical temperature profiles from numerical weather prediction (NWP) models). This study compares a widely used statistical up-sampling algorithm, ClimateBC, with two NWP reanalysis products, the National Centers for Environmental Prediction/National Corporation for Atmospheric Research, Reanalysis 1 (NCEP1) and the more modern European Centre for Medium-range Weather Forecasts (ECMWF) Reanalysis Interim (ERA-Interim). Thirty-year climate normals for maximum and minimum temperatures were calculated using statistical up-sampling and NWP lapse rate adjustments to existing PRISM-based climate normals at a subset of stations in BC. Specifically, up-sampling model evaluation was performed using 1951–80 climate normals from an independent set of 54 surface stations (1 m to 2347 m) which were not included in the PRISM interpolation or assimilated into the NWP reanalysis products. All models performed similarly for minimum temperature, which showed only a slight improvement over PRISM. For maximum temperature, ClimateBC, NCEP1 and ERA-Interim all performed significantly better than PRISM, in particular during spring and summer. The ERA-Interim reanalysis outperformed NCEP1 in almost all months. The results suggest that lapse rate adjustment algorithms based on reanalysis products will have greater potential as progress continues on developing NWP components.

R ésumé ?[Traduit par la rédaction] L'application des techniques d'interpolation par régression en fonction de l'altitude pour les normales de température à long terme, comme le Parameter-elevation Regressions on Independent Slopes Model (PRISM), devient très difficile dans les régions accidentées pour lesquelles on dispose de données insuffisantes, par exemple les secteurs montagneux de la Colombie-Britannique (C.-B.) au Canada. Les toutes dernières méthodes destinées à augmenter le degré de résolution des modèles d'interpolation et leur précision reposent sur la conception d'algorithmes d’échantillonnage vertical fondés sur l'ajustement des surfaces interpolées originales au moyen du gradient vertical local. Nous pouvons établir les gradients verticaux à partir de modèles statistiques (p. ex., des équations de régression polynomiales en fonction de l'altitude) ou de modèles dynamiques (p. ex., des profils verticaux de température à partir de modèles de prévision numérique du temps (PNT)). Dans la présente étude, nous comparons un algorithme d’échantillonnage vertical statistique communément utilisé, le programme ClimateBC, à deux produits de réanalyse de PNT, celle des National Centres for Environmental Prediction/National Corporation for Atmospheric Research Reanalysis 1 (NCEP1), et la réanalyse provisoire (ERA-Interim) du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF). Les normales climatiques de trente ans pour les températures maximums et minimums ont été calculées en appliquant la méthode d’échantillonnage vertical statistique et l'ajustement du gradient obtenu par PNT aux normales climatiques établies à partir du PRISM pour un sous-ensemble de stations en Colombie-Britannique. Plus particulièrement, nous avons procédé à l’évaluation du modèle d’échantillonnage vertical en nous servant des normales climatiques (1951–1980), pour un ensemble de 54 stations d'observation en surface indépendantes (1?m à 2347?m), exclues du modèle d'interpolation PRISM et des produits de réanalyse de PNT. Pour tous les modèles, nous avons obtenu des résultats comparables pour la température minimum, soit une légère amélioration seulement par rapport au PRISM. Pour la température maximum, nous avons obtenu avec ClimateBC, NCEP1 et ERA-Interim, des résultats nettement plus probants qu'avec PRISM, notamment au printemps et en été. Les réanalyses ERA-Interim ont donné de meilleurs résultats que NCEP1 pour pratiquement tous les mois. D'après ces résultats, le potentiel des algorithmes d'ajustements des gradients verticaux de température, établis à partir de produits de réanalyse se renforcera à mesure que les composantes de PNT se développeront.     

一次强降温过程中温度与降水分布及成因分析

2011年3月13-15日,冷空气入侵重庆地区引起了一次区域性强降温天气.过程显著降温区域位于重庆中西部地区,而大降水区域位于重庆中东部地区.分析表明,这种降温降雨分布特征的形成,主要是由于冷空气侵入四川盆地的路径结合地形引起的.高空横槽转竖引导槽后冷空气向南爆发,冷空气南下至河套地区后,在地形的作用下,分西北和东北两条路径侵入四川盆地,其中西北路径为主要路径,由西北路径进入盆地的冷空气,结合重庆的特殊地形,引起了盆地内重庆中西部地区的显著降温;两条路径中的冷空气在川东地区相遇后有弱锢囚锋生成,锢囚锋出现的时间与位置与大降水出现的时间与落区基本一致,诊断分析显示,锢囚锋所在区域对应着较强上升运动区和水汽辐合的大值区.锢囚锋可能是重庆中东部地区大降水产生的主要原因.     

复杂地形地区WRF模式四种边界层参数化方案的评估

为更加精确地模拟复杂地形地区大气边界层中气象要素,将NASA发布的SRTM3(约90 m分辨率)地形高度数据引入中尺度气象模式WRF(weather research and forecasting)中,结合四种边界层参数化方案(YSU、ACM2、MYN 2.5 level TKE(简称MYN)、Bougeault and Lacarrere TKE(简称BL))及模式自带地形数据GTOPO30(约1 km分辨率),模拟了2008年4月24－25日安徽黄山及周边地区大气边界层气象要素场变化特征,并对模式输出的2m气温、2m露点温度、10 m风速、湿度廓线与模拟区域内19个气象站及2个探空站数据进行比较.结果表明,无论采用哪种地形数据,四种边界层参数化方案中,YSU方案模拟的2m气温误差最小,ACM2方案模拟的2m露点温度和10m风速误差最小;采用SRTM3数据后,四种边界层参数化方案模拟的2 m气温平均均方根误差(root mean squared error,RMSE)分别降低了3.79％(YSU方案)、2.48％(ACM2方案)、3.8％(MYN方案)、0.87％(BL方案);对2 m露点温度模拟,除MYN方案模拟平均RMSE降低了0.59％外,其他三种方案模拟误差分别增加了1.39％(YSU方案)、0.49％(BL方案)、0.89％(ACM2方案);而对10m风速的模拟结果,除ACM2方案模拟平均RMSE降低了2.28％外,其他三种方案模拟误差分别增加了0.22％(YSU方案)、2.32％(MYN方案)、2.45％(BL方案);对2个探空站点湿度廓线的模拟显示,各边界层方案均能模拟出水汽的垂直变化趋势,但模拟效果总体表现为偏湿,采用SRTM3地形数据之后,ACM2方案模拟部分时刻的低层水汽廓线有所改善.     

基于1∶10000比例尺数字影像地图的开发与制作

通过介绍1∶10 000比例尺数字影像地图的设计开发、技术路线等情况,从而提出应用Illustrator,Photoshop软件制作1∶10 000比例尺数字影像地图的作业方法,初步探讨了以软件为核心的生产体系,倡导在生产实践中不断完善和充实,为今后数字影像地图制作的应用提供建设性的指导意见。     

一种纸质航海图水深注记表示的新方法

针对由多波束测深手段和由单波束测深及其他传统测深手段获得的水深数据长期并存这一实际,在分析现行的纸质航海图水深注记表示方法存在不足的基础上,提出一种基于字符颜色扩展的海图水深注记表示新方法,即以绿色水深注记表示由多波束测深手段获得的水深数据,黑色水深注记表示由单波束测深及其他传统测深手段获得的水深数据。初步分析表明,这是一种简单、易行的方法,可在纸质航海图上有效实现对两类不同来源、具有显著质量差别的水深数据的表示,能更好地满足航海人员通过纸质航海图上的水深注记直观、准确地认知、重建和利用海底地形信息的需要。     

TRMM卫星降水数据在川渝地区的适用性分析

在地形复杂的川渝地区,利用72个气象站点的实测降水数据对TRMM(Tropical Rainfall MeasurementMission)卫星降水数据的精度分别在年、季和月尺度上进行验证,并进一步分析了高程和坡度对月尺度验证结果的影响,同时借助主成分分析法,对比了高程与坡度对TRMM 3B43降水数据的影响程度.结果表明:TRMM3B43估算的年降水量在川渝地区平均偏高5.38％,其中西部高原区估算结果比中东部地区相对精确.TRMM3B43与气象站点的季尺度降水数据拟合优度较高,但各季拟合优度之间存在差异,其中春季降水的拟合优度高于其余季节.而TRMM 3B43的月数据与站点实测降水数据拟合优度R2=0.7615,相关系数R=0.87,表明两者之间相关性显著,数据精度较高;就单个站点而言,大部分站点相关系数较高,误差较小,但叙永站相关系数相对较低,小金、雅安、雷波、盐源以及攀枝花站点数据误差相对较大.高程对数据精度的影响较坡度大,且呈现三次非线性回归的变化特征,随着高程的升高,R呈现增大的变化趋势,|Bias(％)|则呈现出增大—减小—增大的变化趋势;坡度对降水数据精度的影响相对较小且变化规律也较复杂,整体上随坡度变化,TRMM 3B43数据精度受到明显的影响.     

Mark on the globe: a quest for scientific bases of geographic information and its international influence

David M. Mark published his first journal article in 1970. Since then, he has written or coauthored more than 220 publications over a period of 40 years as of 28 May 2012. Based on data from Web of Science (WoS) and Google Scholar, Mark’s publications have been cited over 7410 times by researchers in more than 80 countries or regions as of 28 May 2012, when this paper was first prepared. The geographic extent of Mark’s scholarly influence is truly global. An examination of his 20 most cited articles reveals that his work in diverse areas as digital elevation models, geomorphology, geographic cognition, and ontology of the geospatial domain enjoyed a lasting impact worldwide.     

结合DSM的机载LiDAR单木树高提取研究

机载LiDAR在提取地形坡度较大区域的冠层高度模型（CHM）时易产生畸变,降低单木树高的提取精度,为此提出一种CHM与数字表面模型（DSM）相结合的树高估算方法。首先基于预处理后的点云生成的CHM,利用局部最大值算法和标记控制分水岭分割算法进行分割,得到单木树冠轮廓多边形;然后结合DSM,采用固定窗口的局部最大值算法探测树顶点并提取其高程,继而与使用狄洛尼三角网和高程内插得到的地面点相减获取树高;最后,以广西兴安县富江村附近地形起伏较大的针叶林为试验区,测试3种不同坡度下,在CHM、CHM结合DSM获得的树高与实测树高分别进行精度分析。结果表明,当树木分别位于平均坡度为32°、27°和15°的试验区时,CHM中提取的树高与实测数据拟合的R²分别为0.84、0.85和0.87,RMSE为1.48、1.41和1.58 m,结合DSM后R²为0.92、0.91和0.93,RMSE为0.93、1.02和1.16 m;在地形坡度较大的区域,本文方法可以有效提高单木树高的估算精度。     

皋兰岩群时代厘定及地质意义

由于缺乏化石依据以及区域岩浆事件扰动,中祁连东段褶皱基底(一套变质岩系)——皋兰岩群的成岩时代始终悬而未决.在1:25万兰州市幅区域地质调查中,获得大量野外地质证据,剔除了岩浆事件干扰的年龄数据,取得较可靠的皋兰岩群成岩事件的Sm-Nd同位素等时线年龄为1 180.3 Ma,依据采获的蓟县纪微古植物化石佐证,将中祁连东段褶皱基底皋兰岩群成岩时代厘定为中元古代蓟县纪.该资料对探讨中祁连地块构造属性及区域构造演化具有重要意义.