基于FY-4A卫星数据的短时强降水监测预警指标

选取2018—2021年汛期短时强降水天气过程,利用相关性分析、箱线图法和极值统计法,尝试研究FY-4A卫星产品在短时强降水天气过程中的监测预警指标。研究表明：(1)FY-4A卫星多通道数据可以作为短时强降水监测预警的定量化指标予以应用。(2)筛选出相关性较好的13项产品统计出短时强降水的监测预警指标,其中赋值类指标4项,数值判别类指标9项(含辅助指标3项);初步设定13项指标中有9项达标时,短时强降水会发生。(3)在评估基础上完善了指标,监测预警效果有所提高,TS评分提高5.4%,空报率降低2.7%,漏报率降低1.9%。     

水下极低频电磁信号探测中的海流感应电磁噪声压制

水下极低频电磁信号探测在深远海探测领域应用前景广阔,然而极低频电磁信号易受海流运动感应电磁噪声影响,为了拓展极低频电磁探测在海洋中的应用,需要通过信号处理的方式压制噪声,提高信号信噪比。小波分析具有多分辨率分析及时频局部化的优势,适于处理海水运动感应电磁噪声等非平稳信号,本文将海流感应电磁场特征引入小波分析中,基于正演模拟及小波系数分析确定阈值的小波阈值去噪方法压制噪声,利用合成的包含大地电磁信号、海流感应电磁噪声的极低频信号进行实验,并利用南黄海海域电磁信号探测试验数据进行验证。研究结果表明,噪声压制后的极低频信号信噪比明显提高,信号在时频域识别能力得到改善。     

礁坪上波浪传播的数值模拟

本文基于具备间断捕捉能力的二阶全非线性Boussinesq数值模型,对规则波和随机波在礁坪地形上的传播变形进行了数值模拟。该模型采用高阶有限体积法和有限差分方法求解守恒格式的控制方程,将波浪破碎视为间断,同时采用静态重构技术处理了海岸动边界问题。重点针对礁坪上波浪传播过程中的波高空间分布和沿程衰减,礁坪上的平均水位变化,以及波浪能量频谱的移动和空间差异等典型水动力现象开展数值计算。将数值结果与实验结果对比,两者吻合情况良好,验证了模型具有良好的稳定性,具备模拟破碎波浪和海-岸动边界的能力,能较为准确地模拟波浪在礁坪地形上的传播过程中发生的各种水动力现象。     

0908号台风“莫拉克”异常路径及其对台湾海峡两岸强降水的影响

应用常规资料,结合雷达、卫星云图和其他观测资料,分析了0908号台风＂莫拉克＂异常路径及其对台湾海峡两岸强降水的影响.结果表明：（1）500 hPa欧亚中高纬度为两槽一脊的形势和东北区域大范围的正变高使副热带高压加强西伸,以及0909号热带气旋＂艾涛＂前身低压阻挡了副热带高压南落的共同作用,使＂莫拉克＂台风前期向偏西方向移动.（2）高空冷涡提供了有利于热带低压维持和发展的动力条件,热带低压的维持又对＂莫拉克＂的移动造成影响.（3）冷空气持续南下造成副热带高压减弱,并且在＂莫拉克＂台风北侧形成稳定低能区;高空冷涡引起其北侧中高层高度下降和东风引导气流减弱;在弱环流和多热带气旋的环境场下,以及热带风暴＂天鹅＂（0907号）、＂艾涛＂对＂莫拉克＂台风的反方向作用力等因素的综合作用,是＂莫拉克＂台风在台湾海峡移速异常缓慢的原因.（4）＂莫拉克＂台风在台湾海峡滞留时间长,其北侧强偏东风和南侧强西南风带来充沛的水汽,及迎风坡辐合抬升所产生的中小尺度系统是造成闽北、浙南和台湾岛南部强降水持续时间长、累计雨量大的重要原因.     

Conversion of kinetic energy from synoptic scale disturbance to low-frequency fluctuation over the Yangtze River valley in the summers of 1997 and 1999

In order to investigate the conversion of kinetic energy from a synoptic scale disturbance （SSD; period≤seven days） to a low-frequency fluctuation （LFF; period〉seven days）, the budget equation of the LFF kinetic energy is derived. The energy conversion is then calculated and analyzed for the summers of 1997 and 1999. The results show that the energy conversion from the SSD to the LFF is obviously enhanced in the middle and lower troposphere during the heavy rainfall, suggesting this to be one of mechanisms inducing the heavy rainfall, although the local LFF kinetic energy may not be enhanced.     

中国冬季大范围持续性低温事件低频特征及其与大气低频振荡的联系

利用1980-2017年国家气象信息中心提供的2481站逐日气温和NCEP/NCAR逐日再分析资料,对比研究了大气低频振荡对中国冬季三类（即：全国类、东北类和东部类）大范围持续性低温事件（以下简称事件）的影响差异。结果表明：20世纪80-90年代初和21世纪00年代后期以来事件偏多,冬季温度均具10～30天显著周期。通过对对流层大气环流场分析发现,在低层三类事件主要受低频西伯利亚高压（Siberian high,SH）影响,SH在全国类最强,东北类最弱;SH范围在全国类最大,南边界可达长江以南,在东北类和东部类中偏东。此外偏西的低频阿留申低压也是影响东北类事件的主要低频系统之一。在中层,全国类和东部类事件均有低频横槽转竖并和东亚大槽合并的过程,横槽在全国类中纬向尺度更大,东北类主要受东北冷涡度的影响。在高层,在全国类事件中温带急流整体持续偏弱,副热带急流整体持续偏强;东北类温带急流西强东弱,副热带急流西弱东强;东部类中温带急流整体持续偏弱,且偏弱程度大于全国类,副热带急流西强东弱。要分别关注低频500 hPa高度场上-12天（全国类）、-9天（东北类）和-10天（东部类）的西部预测信号...     

2016下半年安达曼海潮、余流观测分析

The characteristics of currents and tidal currents in the Andaman Sea(AS) are studied during the second half of2016 using observed data from a moored acoustic Doppler current profiler(ADCP) deployed at 8.6°N, 95.6°E.During the observation period, the mean flow is 5–10 cm/s and largely southward. The root mean square and kinetic energies of the low and high frequency flows, which are divided by a cutoff period of 5 d, are at the same level, indicating their identical importance to the total current. A power spectrum analysis shows that intraseasonal oscillations, a tidal-related semilunar month signal, a semidiurnal tidal signal and periods of 3–4 d are prominent. The barocliny of an eddy kinetic energy is stronger than the mean kinetic energy, both of which are the strongest on the bottom and the weakest at 70 m depth. Residual currents are largely southward(northward) during the summer(winter) monsoon season. Two striking peaks of the southward flow cause the 80 d period of meridional currents. The first peak is part of a large-scale circulation, which enters the AS through the northern channel and exits through the southern channel, and the second peak is part of a local vortex. The 40 d oscillation of the zonal current is forced by geostrophic variations attributed to local and equatorial remote forcing. The tidal current is dominated by semidiurnal constituents, and among these, M2 and N2 are the top two largest major axes. Moreover, astronomical tidal constituents MM and MSF are also significant. Diurnal constituents are weak and shallow water tides are ignorable. The aims are to introduce the new current data observed in the AS and to provide initial insights for the tidal and residual currents in the Andaman Sea.     

利用全台网垂直摆倾斜仪数据检测日本MW9.0地震激发的低频自由振荡

首次利用全台网多台垂直摆倾斜仪观测数据检测地球自由振荡。2011年日本MW9.0大地震发生后,43台仪器记录到其所激发的自由振荡信号。谱分析结果显示,垂直摆倾斜仪检测到了低频段（1~5 mHz）地球自由振荡振型,并且在超低频部分（<1.5 mHz）仍然还有较高的信噪比。选取43个台站中观测质量较好的36个台站数据进行叠积以增强信号,可以探测到一些非常微弱的模态,最终得到频率高于4.7 mHz的所有零阶球型振荡0S3~0S38（其中7个振型的观测频率与理论值的偏差近似为0）和环型振荡0T3~0T28几乎所有振型,此外还检测到21个谐频振型。     

2008年8月两次强降水天气过程对比分析

2008年8月17～18日以及21～22日,受黄淮气旋影响,山东境内相继两次发生强降水天气过程。本文采用大尺度特征分析和数值产品应用和检验的方法,对两次过程进行了对比分析。发现(1)二者产生强降水的雨强和范围不同;(2)海上副高的强度和位置不同。前者位置偏北、偏强,形状为块状,对降水有很好的阻挡作用;后者副高偏弱、偏南,呈带状,对降水系统的阻挡作用较弱;(3)地面气旋移动路径和气旋附近强降水位置不同。前者东北移动,强降水区位于气旋移动方向的第一、第二象限;后者先东移然后向东北移动,强降水区基本位于第一象限;(4)两次强降水区与低空低涡切变线前部的急流区有很好的对应关系;(5)数值预报产品对第一次强降水的预报可参考性较强,对第二次预报量级偏大,需要预报员对形势准确分析的基础上,作出订正预报。     

集成学习和动态融合算法在福建省短时强降水预报中的应用

为了提高短时强降水预报准确性,在2019—2020年4—9月福建省逐时降水实况观测资料与中国气象局广东快速更新同化数值预报系统(CMA-GD)模式预报产品的基础上,应用LightGBM集成学习算法框架,建立以30 mm·h^-1为阈值的逐时降水预报模型。通过特征处理、自助聚合及超参数搜索等技术对模型进行优化,结合AUC、AUPR与传统分类指标,设计了包括业务模拟测试在内的多项试验,通过对比各建模方案验证了模型对于较长时效的短时强降水预报的适用性。结果表明:模式预报本身的命中率和空报率均较高,各建模方案具有不同程度的改善作用。自助聚合可以增强模型预测稳定性,轻微不平衡子训练集能降低模型预测空报率而取得更高的综合评分,在验证集中最佳TS评分可达17.5%;对分类信息增益贡献最大的特征变量为K指数,其次为500 hPa露点温度和时间参数特征;试验指标从优到劣依次为:随机交叉验证、小时划分的随机交叉验证、业务模拟测试,可见模型有效性主要来自相同或相邻时刻的样本信息;设计基于逻辑回归的异质模型动态融合方案以改善静态同质模型表现,各项指标均有小幅提升,在命中率接近50%时削减空...