西南地区夏半年降水的多时空尺度特征

根据国家气象中心提供的西南地区夏半年月降水资料,利用旋转经验正交函数(REOF)展开方法,将西南地区划分为川西北、川渝区、云川区和贵州区4个区域,并在此基础上,利用多项式拟合趋势线、小波变换等方法,对各区域降水的变化特征进行了分析。结果表明,西南地区各区域降水的长期变化趋势不尽相同,川西北没有显著的趋势变化,川渝区表现为缓慢上升的趋势,而云川区和贵州区则均表现为先下降后上升的趋势。西南地区各区域降水的周期特征也不尽相同,较短时间尺度的周期变化在西南地区各区域普遍存在;而较长时间尺度的周期,各个区域则有较大的差别,不仅表现在长时间尺度周期的显著性上,还表现在具有相同时间尺度周期,不同区域的干湿期配置等方面。     

结合数据融合与特征选择的遥感影像尺度多样目标检测

基于深度神经网络模型的遥感影像地物检测取得了巨大成功,很大程度上得益于大规模数据集的支撑。但是,从现有遥感影像数据集本身来看,不同类别地物的数量分布不一致,同类地物对象以不同尺寸大小呈现,是导致地物样本的尺度不均衡问题的直接因素。对此,本文采用数据集内影像加权融合与地物多尺度特征选择的策略来缓解该问题。首先,将数据集内两张影像的像素值进行加权并得到融合后的影像,从而使不同类别地物样本更加均衡且具有较高的背景多样性;其次,通过选择合适尺度的特征图预测相应尺度的目标类别,且允许同一尺度目标在相邻特征图上进行预测,这样使模型能根据目标尺度进行训练;最后,基于目标中心区域的特征图预测目标边界框,预测的边界框更符合目标本身的尺度。通过在两个遥感数据集上分别进行实验,表明训练的模型在对复杂背景下的类别不均衡目标的识别更加准确,能够适应遥感影像下不同尺度目标的识别。     

胡敏酸对高岭石吸附铜离子的强化作用

考察酸性条件特别是在近中性 pH范围内胡敏酸对高岭石吸附铜离子的强化作用。研究表明 ,胡敏酸的加入可以提高高岭石对铜离子的吸附率 ,甚至在pH 5～ 6附近高岭石对铜离子的吸附率也从约 5 0 %提高到约 6 5 %。当 pH <4时 ,由于高岭石表面铝的高溶出或胡敏酸阴离子基团离解程度降低等因素 ,使其表面对胡敏酸的吸附率有所降低 ,但与高岭石样品相比 ,胡敏酸高岭石复合体对铜离子的吸附仍然有明显的增加。胡敏酸对高岭石吸附铜离子的强化机制是 ,高岭石端面形成了Al—HA—Cu三元配合物 (B型 ) ,与传统的诸如pH、离子强度与离子初始浓度等介质条件影响不同。在 pH >7时高岭石端面及腐殖质基团去质子化增强 ,因而静电排斥降低了高岭石对胡敏酸的吸附 ,从而使得胡敏酸对铜离子在高岭石表面上的吸附作用有所减弱 ,此时可能出现胡敏酸铜及氢氧化铜的沉淀 ,铜离子的表观吸附率可能不会有明显变化     

气球携带碘化银焰弹增雨雪效果分析

利用2003—2017年观测资料,分析了喀左县采用气球携带碘化银焰弹方法人工增雨雪的效果。结果表明：天气形势为蒙古气旋、短波槽、冷涡时,取得的人工增雨雪效果较好。气球焰弹增雪播撒的高度在2000—4000 m,增雨的播撒高度在3000—5000 m,以稳定层状云中的层云、雨层云、高层云最明显。在-10℃温度条件下,冰核生成率平均为6.3×10¹³个/g;喀左县每年降水量平均为505.87 mm,比全市各县平均448.33 mm增加57.54 mm,每年增雨折合水量为1.29×10⁸ m³。气球焰弹增雨每年增加量为31.31 mm,增加降水7.007×10⁷ m³;投入产出比为1∶97.1。气球携带碘化银焰弹增雨雪方法可为其他地区相关业务提供科学参考和技术支撑。     

基于三种机器学习方法的降水相态高分辨率格点预报模型的构建及对比分析

冬季降水相态及其转变时间的精细化客观预报对提高气象预报和服务质量具有重要的现实意义。利用京津冀地区国家级自动气象站观测资料及网格化快速更新精细集成产品,统计分析了京津冀地区复杂地形下各类降水相态温度和湿球温度平均气候概率的分布差异及不同降水相态时网格化快速更新精细集成产品中可能影响降水相态判断的特征信息。然后将地面观测天气现象资料、复杂地形下降水相态气候特征及高分辨率模式输出产品作为特征向量,分别基于梯度提升（XGBoost）、支持向量机（SVM）、深度神经网络（DNN）3种机器学习方法建立了降水相态的高分辨率客观分类模型,并对同样条件下3种机器学习方法对雨、雨夹雪和雪3种京津冀主要降水相态的预报效果进行了对比检验,进一步提升了雨夹雪复杂降水相态的客观分类预报技巧。      

1980～2014年中国生态脆弱区气候变化特征分析

为了全面把握20世纪80年代以来中国生态脆弱区气候变化的特征,利用基于全国2000多个站点的格点化逐月资料,对中国典型生态脆弱区1980～2014年的日平均气温、日最高和最低气温、降水、相对湿度、风速和蒸发皿蒸发量的变化特征进行了分析。结果表明:（1）中国生态脆弱区日平均气温、日最高和最低气温几乎都呈上升趋势;日平均气温增幅北方大于南方;北方生态脆弱区日平均气温、日最高和最低气温、南方生态脆弱区日最低气温的季节增幅多为春季最大,秋季或冬季最小。（2）全区平均降水变化趋势不明显;生态脆弱区降水距平百分率春季多为增长趋势,夏季多为减少趋势,秋、冬季和年北方多为增长趋势,南方多为减少趋势。（3）相对湿度以减少趋势为主,只有黄土高原南部脆弱区秋、冬季和干旱半干旱区脆弱区冬季相对湿度距平百分率的趋势为正,这几个正值区同时也是降水增长大值区。（4）风速基本为减少趋势,春季减少趋势最大。（5）全区平均蒸发皿蒸发量春、夏季和年为减少趋势,冬季为增长趋势;北方生态脆弱区蒸发皿蒸发量四季和年多呈减少趋势;南方生态脆弱区蒸发皿蒸发量春、夏季以减少趋势为主,秋、冬季和年呈增长趋势。     

我国北方沙尘天气演变趋势及其气候成因分析

利用地面气象观测资料,分析了我国北方1954～2001年年、季沙尘天气发生日数的演变规律及其与主要气候要素,风速、相对湿度、降水、气温和干燥度的相关关系,用NCEP/NCAR再分析资料分析了冬春气压梯度的变化趋势。结果表明:近50年来,造成我国北方沙尘天气频率显著下降的直接自然原因是沙尘源区和发生区平均风速和大风日数的减少、主要沙尘源区降水量特别是春季及其前冬降水量的增加以及由于源区降水增加引起的大气和土壤湿润程度的改善。冬春季节气压梯度的减小是风速减小、进而导致沙尘日数减小的关键间接因素。     

彩色扫描图形数字化处理技术的研究——气象历史档案拯救技术探索之一

利用彩色扫描图形数字化处理技术实现降水自记纸图形的数字化处理是对气象历史档案拯救技术的有效探索。该文从降水自记纸扫描图形的数字化精度分析和彩色扫描的优势特征分析出发，重点研究分析了存储方式、降水曲线彩色表征区分技术和降水自记纸扫描图形数字化数据处理技术，用以为其它图形数字化处理提供一种技术思路和有效的技术参考。     

Macro- and Micro-physical Characteristics of Different Parts of Mixed Convective-stratiform Clouds and Differences in Their Responses to Seeding

This study investigates the cloud macro- and micro-physical characteristics in the convective and stratiform regions and their different responses to the seeding for mixed convective-stratiform clouds that occurred in Shandong province on 21 May 2018, based on the observations from the aircraft, the Suomi National Polar-Orbiting Partnership (NPP) satellite, and the high-resolution Himawari-8 (H8) satellite. The aircraft observations show that convection was deeper and radar echoes were significantly enhanced with higher tops in response to seeding in the convective region. This is linked with the conversion of supercooled liquid droplets to ice crystals with released latent heat, resulting in strengthened updrafts, enhanced radar echoes, higher cloud tops, and more and larger precipitation particles. In contrast, in the stratiform cloud region, after the Silver Iodide (AgI) seeding, the radar echoes become significantly weaker at heights close to the seeding layer, with the echo tops lowered by 1.4–1.7 km. In addition, a hollow structure appears at the height of 6.2–7.8 km with a depth of about 1.6 km and a diameter of about 5.5 km, and features such as icing seeding tracks appear. These suggest that the transformation between droplets and ice particles was accelerated by the seeding in the stratiform part. The NPP and H8 satellites also show that convective activity was stronger in the convective region after seeding; while in the stratiform region, a cloud seeding track with a width of 1–3 km appears 10 km downstream of the seeding layer 15 minutes after the AgI seeding, which moves along the wind direction as width increases.     

参加CMIP5计划的四个中国模式模拟的东亚地区降水结构特征及未来变化

在全球变暖的背景下, 降水特征的改变体现为降水总量和降水结构的变化。由于缺乏较为长期、覆盖范围广的较高分辨率逐日降水资料, 过去对东亚降水的研究多关注其降水量的长期趋势和时空变率, 较少涉及降水结构的变化。本文利用当前最新且分辨率最高、覆盖范围最广的逐日亚洲陆地降水数据集(简称APHRODITE)以及四个中国参加第五次国际耦合模式比较计划(简称CMIP5)的模式(BCC-CSM1-1, BNU-ESM, FGOALS-g2和FGOALS-s2), 研究了东亚地区降水结构的观测特征及四个模式的模拟能力。基于此, 通过分析四个模式的未来预估试验, 探讨东亚地区降水结构在全球变暖背景下的变化。结果表明:整个东亚地区的累积降水量呈现出随着降水强度的增加先增加后减小的分布形态;降水频率则是随着强度的增加显著减小。小雨(中雨)呈现出南少北多(南多北少)的形态;强降水则较多分布在华南沿海以及日本南部地区。长期趋势上, 整个东亚地区大体上呈现小雨和30 mm/d以上的大雨增加, 而中等强度降水减少的变化趋势。四个模式对东亚降水结构的气候态模拟能力较好。BCC-CSM1-1和FGOALS-g2能够合理再现观测中各个强度降水的变化趋势, 而其他模式模拟不出中雨的减小趋势。四个模式的未来预估表明, 在全球变暖的背景下, 东亚地区30 mm/d以上的强降水会增加。且降水强度越大, 增加越明显。以30°N为界, 小雨(中雨)在变暖背景下呈现南部增加北部减少(南部减少北部增加)的变化趋势。