青藏高原感热通量的变化及与江淮流域降水异常的关系

利用1979—2010年NCEP-R2再分析资料和全国586站降水资料, 对青藏高原感热通量进行小波变换和EOF分析, 并研究了它与江淮流域降水的关系。结果发现:高原感热通量具有2 a和8 a的变化周期。空间分布上主要有东、西反相变化和南、北反相变化以及全区一致性变化3种形态。高原感热通量与江淮流域降水异常的同期相关中, 1998年以来, 春季高原东部的感热通量偏小, 其他地区偏大, 与此同期江淮流域降水偏少;夏季西藏西部的感热通量偏小, 其他地区偏大, 与此同期江淮流域降水偏多。两者超前相关中, 江淮流域降水对春季的感热通量变化最敏感。1998年以来, 当春季高原东南部的感热通量偏小, 其他地区偏大时, 江淮流域的夏季降水偏多, 秋季降水偏少;当春季高原感热通量东部偏小, 西部偏大时, 江淮流域的冬季降水以长江为界南多北少, 次年春季降水偏少。     

黄渤海海域波浪时空变化特征分析

本文利用欧洲中期预报中心(ECMWF)第五代再分析数据集(ECMWF Reanalysis v5,ERA5),对中国黄渤海海域2000—2019年的波浪进行了统计分析.得到如下的结论:1)黄渤海海区波浪具有明显的季节性,渤海区域有效波高呈现出周边小,中间大的特点;黄海海域有效波高呈现由南向北降低的趋势;研究区域冬季有效...     

基于全局性极小化二维反投影误差的射影重建方法

建立1种新的射影重建方法。该方法以全局性极小化射影三维空间点的二维反投影误差平方和为准则,相对于缩小SVD反投影误差的方法,具有更为明确合理的物理意义。实现过程是以奇异值分解为基本工具的分步线性迭代计算,避免了传统射影重建方法复杂的非线性优化环节。它无需估计投影深度,避免了基础矩阵计算的复杂性问题,因而也不受相机特殊运动的限制。文中利用虚拟物体图像和真实物体图像进行了实验验证,证明该方法具有计算简单、准确性和鲁棒性高等方面的特点,具有较高的实用价值。     

基于梯度提升决策树模型的Sentinel-1图像浅海水深反演

利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)反演浅海水深在海洋遥感中极具挑战性。本文采用梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree, GBDT)为核心的机器学习算法, 使用Sentinel-1、全球水深数据、风场和流场数据来反演杭州湾和长江口南缘相连的浅海区域的水深。首先分析反演的最佳风速和迭代次数, 再对0~10 m、10~20 m、20~30 m、30~40 m、40~50 m的分段水深和0~10 m、0~20 m、0~30 m、0~40 m、0~50 m的总体水深用相关系数、均方根误差和平均绝对误差进行精度评价, 最后分析反演水深的空间分布特征。结果表明: 反演的最佳风速约为3.78 m/s, 并且GBDT模型达到最佳精度时的迭代次数远小于其他模型, 最佳迭代次数为4。分段水深中, 40 m以内的相关系数都高于0.8, 其中以10~20 m的相关系数最高, 为0.9; 40~50 m则最低, 为0.73。40~50 m的平均绝对误差和均方根误差均为最大, 分别为1.89 m和2.24 m, 20~30 m的平均绝对误差和均方根误差均为最小, 分别为0.75 m和0.96 m。在总体水深中, 虽然随水深区间的扩大, 相关系数会逐渐增加, 但是平均绝对误差和均方根误差的精度都随水深区间的扩大而下降, 且在0~50 m区间内的平均绝对误差和均方根误差最大, 分别为1.06 m和1.59 m, 因此反演的最佳区间为0~40 m。该区域的水深从杭州湾海岸线开始由浅及深阶梯增加, 反演结果能够较好的表现研究区内的实际水深分布情况, 比较符合当前区域的水下地形特征。     

低频扰动增量法在华南冬季低温延伸期预报中的应用研究

通过扰动物理量分解方法和增量预报方法,提出低频扰动增量的定义,分析冬季大气低频扰动信号与华南低温事件的可能联系,构建基于低频扰动增量的华南冬季低温延伸期预报模型,为低温延伸期预报提供科学参考依据。分析表明:(1)东半球500 hPa高度场低频扰动变化显著区域主要位于中高纬度45°×80°N地区,尤其在乌拉尔山脉附近及其以西的东欧地区和贝加尔湖以北的中西伯利亚地区;(2)500 hPa中高纬高度场和风场低频扰动增量的前两个EOF模态反映了周期为20 d左右低频振荡的传播型模态,EOF1反映的是导致中高纬度两槽一脊型的环流形势得以维持的低频扰动特征,EOF2反映的是中高纬度高空槽东移后出现的低频扰动特征,研究揭示了华南最低气温低频扰动增量与该低频传播模态的关系十分密切;(3)基于低频扰动增量的延伸期预报准确率明显优于直接应用原始场的延伸期预报,重点抓住大尺度环流的低频扰动增量及由其引起的预报量的扰动增量,可以提高延伸期预报的准确率。     

2011—2021年安徽省闪电时空分布特征分析

利用2011—2021年安徽省地闪资料，对全省闪电时空分布特征进行统计分析。结果表明：负地闪为安徽省地闪主要类型，占地闪总数的94.02%，每年5—9月是闪电活动高发期，8月闪电频次最大，但地闪回击电流峰值最小，正地闪比例随总地闪发生次数的减少而增多。日变化特征中，闪电多发时段为14—19时，与强对流天气活跃时段对应，平均地闪回击电流峰值波动相对较小，最大值出现在06时。全省地闪平均密度为1.72次/（km2·a），空间分布呈南高北低特征，与地闪回击电流峰值分布大致相反。对安徽省总地闪频次进行主成分分析表明，前5个特征向量累计方差贡献达到90.05%，能够全面反映安徽省闪电整体异常结构，全省闪电活动及频次变化趋势基本一致，但南北存在明显差异，空间分布型可划分为全省一致型、大别山区型、江淮东部型、江南江北型和沿淮型，安徽省南部地区的水汽条件、热力条件和触发机制均优于北部地区，更易发生雷暴等强对流天气。     

1970-2019年夏季南疆低空垂直速度与降水量时空变化特征

利用1970—2019年南疆59个气象观测站逐日降水资料及NCEP再分析月平均垂直速度资料，采用Mann-Kendall突变检验、小波分析、EOF分析等方法，分析夏季南疆上升运动和降水量的时空特征及相关关系。结果表明：近50 a夏季南疆降水量由“暖干”向“暖湿”转变，且在1990年发生突变，其具有5～10 a年际尺度和21～27 a、14～18 a年代际尺度的周期变化规律，空间上呈现北多南少、西多东少的分布特征。低空上升运动由弱转强，850 hPa上升运动在2004年发生突变，700 hPa无显著突变点，其年际及年代际尺度具有与降水相同的变化周期，空间上巴州及吐鲁番市部分区域上升运动减弱，降水量减少，其它区域上升运动增加，降水量增多，其中克州、喀什地区上升运动增加显著,降水量增加速率最大，达1.0 mm/a。低空上升运动和降水量呈显著正相关，且700 hPa相关性大于850 hPa。