天气雷达组合风场显示产品的检验评估

采用绝对误差、相对误差、皮尔逊相关系数、样本数量分布图等统计方法对中国气象局气象探测中心下发的2012年8月至2017年7月天气雷达组合风场显示产品进行质量评估,结果表明:①该产品与探空风场有较高的相关性,两种资料没有系统性差异,风向相关性优于风速;②随高度升高,该产品和探空资料的相关系数变差,500hPa以下高度的风场数据可用性较高;③产品质量与降水有着密切的关系,天气尺度的稳定性降水有利于提高风场反演质量,非气象回波、强对流天气情况下雷达反演风场质量均会下降。④产品质量与地形复杂程度有一定的关系。     

CCSM4模式对东北气温和降水的模拟及预估

利用东北地区162个气象观测站逐月气温和降水资料对CCSM4模式的模拟性能进行了评价,并预估了2021—2050年东北地区的气候变化情景。结果表明:CCSM4模式长期历史气候模拟实验模拟的1961—2005年月平均气温、降水量值能较好地再现东北区域年平均气温、降水量的空间分布形态,但气温模拟值比观测偏低,91. 4%站点误差在1. 5℃以内;降水中心比观测略偏北,全区平均偏多35. 18 mm。2021—2050年东北区域年平均气温呈增温趋势,高纬度地区的增温幅度明显大于低纬度地区,与基准年相比,RCP2. 6、RCP4. 5和RCP8. 5情景下全区分别偏高6. 00℃、5. 86℃和6. 42℃。年降水量分布呈东南向西北递减的形态,降水大值中心出现在东南部吉林与辽宁交界处,RCP2. 6、RCP4. 5和RCP8. 5情景下全区分别偏多15. 2%、3. 1%和2. 0%。     

应用主成分构建的暴雨致灾能力评估指数及其应用

为了构建合理的四川暴雨致灾能力评估指数(简称:评估指数),本文对2008~2018年四川地区126次致灾性暴雨过程,选取刻画暴雨特征的8个降水量因子,利用总体主成分和阈值法确立因子的权重及阈值,由此建立了评估指数模型。经历史个例反演及预报个例的评估应用表明:(1)暴雨区域的平均雨量值,≥25mm/h的面积及大暴雨面积是影响四川暴雨致灾能力强弱的关键因子,利用主成分构建的评估指数较好的反映了历次暴雨过程的致灾能力,当指数达0.8以上时,一般对应着大型及以上暴雨灾害。(2)结合经济损失及气象灾害评估分级处置标准,将评估指数划为4个等级。基于此,利用每日08时和20时四川省气象台订正的0.05°×0.05°预报降水数据,输入评估指数模型计算未来3d的指数及对应的致灾能力落区等级空间分布。实际应用表明,评估指数模型对评估暴雨过程的整体致灾能力及具体的暴雨致灾能力落区等级分布有显著的实用性。      

基于自组织映射的长江中下游夏季天气分型及其降水特征

利用欧洲中心1979—2015年夏季6—8月ERA-Interim逐日再分析资料和国家气候中心CN05.1格点化降水观测数据集,引入基于自组织映射SOM(Self-Organizing Maps)方法进行长江中下游地区夏季海平面气压空间距平场的客观分型,得到该地区25种地面天气型及其系统演变特征,发现天气型的稳定、转移与天气系统强弱有关。高低压系统越强,天气型停滞频率越高,天气型越稳定;反之,天气型越不稳定。基于SOM天气型转移概率,发现三条与局地降水联系的系统演变路径,其中1号路径暖空气势力强盛,副高北上,推动锋面北抬,产生江北降水型,多发生在7月;路径2反映冷空气势力强盛推动锋面南下的天气过程,产生沿江降水型,该天气型在6、7月均易发生;路径3表现为台风移动变化对长江下游江南地区降水的影响,为江南降水型,且集中在8月。通过引入SOM方法对逐日天气尺度环流进行分型,从气候态上捕捉与降水有关的天气系统的移动变化特征,体现SOM方法在模拟天气系统演变的优势。     

降水现象仪观测应用评估

利用2017年9月至2018年8月北京20个站降水现象仪采集数据与人工平行观测数据,对降水现象仪进行了对比评估。结果表明:降水现象仪的缺测率为0.01%,空报率为0.6%,捕获率为93.5%,漏报率为27.9%,错报率为10.0%。从统计结果可知,降水现象仪的缺测率、空报率较低,捕获率较高,体现出设备性能良好的一面,漏报率和错报率偏高,表明设备漏识别和错误识别的情况较多,漏报主要发生在弱降水过程中,错报主要出现在毛毛雨的识别上。设备测量和人工观测降水开始时间一致性较好,终止时间一致性偏差;降水现象仪现存问题:在大雨强时易出现雨滴叠加误识别,在小雨强时识别率会降低,在无降水错误输出降水现象方面缺少质控。     

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。      

面向离散点的空间权重矩阵生成算法与实证研究

采用阈值法和k-近邻法度量空间上离散点间的空间邻接关系,针对不同的距离计算方式(欧式距离和曼哈顿距离)设计了面向离散点的空间权重矩阵生成算法,使用C#语言在计算机上实现。用该算法对收集的8 367个常州市地价样点构建了不同土地用途地价样点的空间权重矩阵,并计算出分用途的常州市城市地价空间自相关指数。     

城市人口分布空间自相关的功率谱分析

从理论上可以证明标准的城市人口密度负指数距离衰减模型本质上是一种空间相关函数,基于这种思想对Clark模型进行Fourier变换,可以导出城市人口密度的幂次频谱分布,且功率谱指数理应为β=2±。负指数与幂指数的这种变换关系暗示了城市地理系统简单与复杂的辩证关系。借助中国杭州市4年的人口普查资料转换的平均人口密度分布数据对上述推论进行检验,发现β渐进式趋近于2但并不约等于2。将β值进一步换算为人口过程的分维D和Hurst指数H,结果表明：城市人口具有长程负相关作用,但这种空间作用显示明确的局域化倾向。目前的城市形态演化模拟几乎无一例外地引入了长程作用,根据杭州人口分布的局域化特征,有关地理长程作用的假设和应用有必要重新探讨。     

基于复用的软件构架评估方法及其在嫦娥工程中的应用

针对目前软件构架评估方法未考虑复用构架评估知识的局限性, 提出一种新的、基于构架评估知识复用的软件构架评估模式(包括软件构架评估方法元模型和应用框架).运用一致的评估元模型, 建立高层模型, 辅助构架评估决策; 并在应用框架支持下, 系统地复用评估历史数据, 将SAEM的活动整合为一个系统的、可复用的、可管理的过程.该方法已成功应用于中国探月工程地面应用系统的软件构架评估, 降低了深空探测航天复杂系统的研制风险.      

城市地理数据生产及应用调查与评估分析

国内城市地理数据开发和应用水平差异很大,且不少城市面临诸多困难和挑战。本文使用问卷调查和案例分析的方法评估城市地理数据的开发和应用水平,为城市地理数据资源开发和持续利用提供战略建议。同时分析了地理空间数据的基本特征,强调了地理数据的重要性,提出反映地理空间数据生产与应用水平的关键指标,如专业人才与组织、数据投资与预算、数据生产与供应、数据标准与质量、空间数据基础设施、数据法令与政策、数据应用与效益、数据共享程度、成功应用数目等,建议依据这些基本要素构建评估指标体系。最后提出了城市地理空间数据生产与应用调查的组织、方法和程序,并建议政府主管部门或行业协会尽快展开有关工作。