高时空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究

以业务应用为目标,开展高时、空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究。运用北京快速更新多尺度分析和预报系统集成子系统（RMAPS-IN,Rapid-refresh Multi-scale Analysis and Prediction System-Integration）,对雷达四维变分分析系统（VDRAS）30 min临近预报的高时、空分辨率三维风场作为数据源与自动气象站风场观测进行快速融合处理。结果表明,以VDRAS临近预报风场取代数值模式预报场作为融合初猜场后形成的分析结果对于风场有明显的改善:（1）长时间序列客观检验结果表明,地面10 m高风场U/V分量绝对误差分别为0.05和0.06 m/s。实时融合对未来预报的影响随着预报时效的延长,U/V分量的绝对误差不断增大。（2）对于11个强对流个例,地面10 m高风场风速均方根误差降低0.3 m/s,风向均方根误差降低13°;边界层三维风场,风速均方根误差降低0.8 m/s,风向均方根误差降低10°。平原站点融合以后风速、风向预报效果有较大改善,山区站点融合以后改善相对较小。（3）通过对2017年7月20日暴雨和7月7日雷暴大风个例的详细分析,发现融合基于雷达资料四维变分同化获得的高分辨率临近预报风场对各对流系统中的中尺度结构特征给出了更加细致准确的描述。      

基于模糊熵的GLLE熵阈值分割方法

图像分割是计算机视觉中基础且重要的一个问题.熵阈值图像分割作为一种有效的分割方法,被广泛应用于模式识别和图像处理中.传统的图像分割方法并不能获得足够有效的图像特征.为解决这个问题且进一步探究熵阈值在图像分割中的应用,引入一种GLLE（Gray Level and Local Entropy）二维直方图改进熵阈值图像分割模型,并提出了基于模糊熵的方法计算所建立的二维直方图模型.通过标准实验数据集上的对比实验表明,基于模糊熵的GLLE熵阈值分割方法可以得到更加准确的阈值,提高了分割精度.同时在处理不同类型图像的表现上优于往常的算法,具有更强的鲁棒性.     

全球多源海冰密集度融合资料研制试验

为了发展一套全球多源海冰密集度逐日融合资料,以欧洲气象卫星应用组织(EUMETSAT)海洋海冰应用中心(OSI SAF)海冰密集度数据、中国国家卫星气象中心(NSMC)的MWRI和VIRR全球海冰密集度数据、美国国家冰雪数据中心(NSIDC)的NISE海冰密集度数据、美国国家冰中心(NIC)的IMS北半球海冰数据为观测...     

宁夏北部一次短时暴雨中尺度对流系统的特征分析

利用自动站、闪电定位信息、多普勒雷达、卫星黑体亮温等气象资料,对2008年7月18日夜间宁夏石炭井的短时暴雨天气进行了分析。结果表明：此次单站短时暴雨是在“西高东低”的环流背景下,受东北冷涡后部横槽和低值系统影响,由两个相对较强的对流单体先后影响而后合并维持造成的。中尺度对流系统在宁夏北部持续时间近6h,云项亮温梯度最大值维持在石炭并一带;对应3次强降水时段,雷达回波强度、回波顶高、VIL出现了3次峰值,径向速度出现了气旋式辐合和逆风区结构,逆风区出现时间较强降水出现提前了20～30min,与强降水的发生、发展和减弱有较好的对应关系;闪电发生高密度区位于降水中心前缘,闪电频率突然增大时间较强降水出现超前1h。     

基于矩形扩张的ROI区域标记算法

为了满足实时性的要求,在运动目标检测与跟踪领域引入感兴趣区域(Region of Interest,ROI)的概念,提出了基于矩形扩张的ROI区域标记算法.通过与传统算法比较发现,矩形张算法具有较高的效率和准确度.实现结果表明:矩形扩张算法能够快速准确地对二值图像中的运动目标区域进行标记,实现运动目标与复杂背景的分离,进而提高运动目标跟踪的效率.     

基于ISCCP和CMORPH-AWS资料的中国南方地区云与降水关系分析

探究中国南方地区不同高度云量的时空变化及其与降水的关系,可了解云在降水中的作用和反馈机制并为空中云水资源开发提供基础和依据。利用国际卫星云气候计划（International Satellite Cloud Climatology Project,ISCCP）中D系列卫星观测云数据集12 a(1998—2009年)资料,详细分析了中国南方地区总云量、低云量、中云量、高云量的时空分布特征,并结合中国自动站（automatic weather station,AWS）降水数据与美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA）气候预测中心（Climate Prediction Center,CPC）MORPHing technique(CMORPH)卫星反演降水产品融合的格点降水产品（CMORPH-AWS）分析了云量与降水强度、降水次数的关系。结果表明：（1）在空间分布上,中国南方地区总云量和中云量空间分布类似,高值中心位于四川盆地、贵州、重庆交接处,低值中心位于云南地区;高云主要分布在南方地区的西部,表现为...     

Mesoscale Vortex Generation and Merging Process： A Case Study Associated with a Post-Landfall Tropical Depression

An observational analysis of satellite blackbody temperature (TBB) data and radar images suggests that the mesoscale vortex generation and merging process appeared to be essential for a tropical-depression-related heavy rain event in Shanghai, China. A numerical simulation reproduced the observed mesoscale vortex generation and merging process and the corresponding rain pattern, and then the model outputs were used to study the related dynamics through diagnosing the potential vorticity (PV) equation. The t...     

宝鸡市干旱气候特征分析

2008年6月28日15时开始,山西省北部和东部部分地区出现强对流回波,当天下午16时起,太原本场及周边开始有大风天气,17时到20时开始出现局地的暴雨,部分地方出现短时冰雹等强对流灾害性天气。21时之后,回波向东南方移出,过程结束。本文主要对此次短时强对流天气过程的多普勒雷达图像资料进行分析,详细分析了太原（本场）周围强对流天气发生、发展、及消失的回波演变特征,并结合当时的雷电资料进行了分析。结果表明：本场未出现降水前,本场周围50km范围内非降水回波的辐合形势对天气过程的发生有很好的指示作用;强对流回波中存在逆风区,与暴雨的落区有很好的对应关系。     

基于图像熵的卫星云图分类方法

介绍一种基于图像熵和自动分割技术的卫星云图阂值分类方法,重点解决普通阈值法中阈值不确定性的问题。采用自动分割方法进行云图的划分,结合图像纹理特征信息,通过统计分析来确定具体的阈值。将该方法应用于2007年7月上旬淮河流域的暴雨过程,并与美国GOES卫星分层阈值进行类比,分析了两种阈值与地面实况降水间的关系。结果表明,该方法能够在卫星估算降水过程中增强对不同类型降水的识别能力,是一种有效的卫星云图分类方法。     

一次引发北部湾大暴雨过程的海风锋模拟研究

利用非静力中尺度模式MM5对2008年6月5日北部湾一次引发大暴雨过程的海风锋系统进行模拟研究,结果表明:(1) 模式成功模拟出了降水落区、强度及时间变化;此次强降水天气过程是由于海陆风环流引发的中小尺度海风锋系统所造成。(2) 日出至午后14时,北部湾沿海区域,伴随着西南强风气流和出海高压后部的东南风气流,来自印度洋海域和南海海域的两股相对高温、高湿空气在与内陆相对较干较冷的空气相遇,来自洋面的两股暖平流叠加,造成温度梯度增大;暖湿气流堆积后,不稳定能量增加,激发了对流运动,引发海风锋生。降水区域大致位于两个不稳定能量轴之间,随着能量轴的移动而移动,同时能量轴在不断深入内陆的过程中不断消耗减弱,降水强度随着减弱。(3) 此次海风锋发生、发展和消亡的整个过程集中在日出至14时前后,海陆温度的分布是由暖海冷陆转变成暖陆冷海的过程中。海风锋的整个垂直对流尺度大约在5 km,主要的对流发生在950～800 hPa层(约0.6～2.0 km),水平尺度约40～60 km,是一种近地面层的中-β尺度系统。(4) 海风锋自海岸线向内陆的入侵过程中强度逐渐减小。空气流厚度紧靠锋面处较低,其后迅速增大,锋面过后空气流厚度缓慢减小,充分表现出海风锋结构上存在的一个隆起的“头”的特征。