光流法及其在临近预报中的应用

短临降水预报对于暴雨和强对流天气监测预警服务具有重要意义,使用雷达回波外推方法进行短临降水预报是目前较为常用的预报方法之一,但是传统的雷达回波外推方法普遍存在数据利用率低、外推准确性差和外推模糊等问题。针对上述问题,利用陕西全省雷达拼接数据资料,选择深度学习中编码器-解码器结构,以卷积长短期记忆网络(Convolutional Long Short-Term Memory Network, ConvLSTM)作为循环单元,构造了基于全局通道注意力的ConvLSTM预测网络(Global Channel Attention based ConvLSTM, GCA-ConvLSTM);此外,为进一步提高GCA-ConvLSTM预测网络的拟合能力,使用集成学习算法对其进行改进,通过装袋算法对数据集进行采样,训练3个GCA-ConvLSTM预测网络作为基学习器,使用加权投票策略将这3种基学习器进行有效组合,最终获得了一个性能更优的组合模型。试验结果表明,基于集成学习算法改进的GCA-ConvLSTM雷达回波外推方法与现有深度学习方法相比,提升了短临降水预报方法的准确性和时效;该方法在25 dBz、35 dBz和45 dBz反射率阈值下的评估试验中分别比对比的主流深度学习模型CSI值平均高出0.149、0.192、0.085;同时该方法的外推结果拥有更加清晰的边缘和细节性纹理,减轻了外推后期模糊问题。

     

RTK与测深联合技术及其在近海工程勘查中的应用

陆上勘查孔位海拔高程的测量工作多采用水准高程传递的方法。海上钻探孔位的海拔高程,由于海洋条件限制,此方法并不适合。为了满足近海工程勘察中测量孔位高程的实际需要,本文采用实时动态差分全球定位系统(GPS-RTK)技术和测深技术,组成RTK和测深仪联合作业系统来测量勘查孔位的标高,在实际近海海洋勘查中取得了良好效果,以便促进RTK技术在海洋工程建设中的应用。     

风廓线仪探测降水云体结构方法的研究

风廓线仪用于探测大气三维风的分布，当有降水出现时，受雨滴下降末速度的影响，不能直接得到大气的真实风在垂直方向上随时间的演变。风廓线仪与多普勒天气雷达都是采用脉冲多普勒体制，因此对于有降水时的风廓线仪资料，通过雷达气象方程能够获取探测空间附近的降水回波强度垂直剖面结构、云中降水含水量以及测站上空雨滴下降的平均多普勒速度；同时利用雨滴下降的平均多普勒速度对风廓线仪垂直观测资料进行修正，可以得到降水云体中三维风随高度分布的演变。     

日本海西南海域现场观测和卫星高度计获取的海面高度距平的比较研究

压力传感逆式回声仪(pressure-sensor-equipped inverted echo sounders,PIES)可以用来测量海底压力和声波从海底到海面的传播时间。海底压力和声波传播时间分别被用来估计水体质量变化(正压)和比容变化(斜压)对海面高度距平的贡献。对由PIES在日本海西南海域现场观测数据得到的海面高度距平(PIES SLA)与卫星高度计海面高度距平(Sat SLA)进行了比较研究。利用相关分析法,对PIES SLA和沿轨T/P卫星、沿轨ERS-2卫星测得的海面高度距平(TP SLA、ERS-2 SLA)进行了比较;对PIES SLA和AVISO网格化海面高度距平进行了比较,估计可能的误差来源,并分析PIES SLA正压部分和斜压部分对SLA的贡献。比较发现,PIES SLA和Sat SLA的相关系数较高,且均方根误差较小,并且对特定区域和特定站点产生误差可能的原因进行了进一步的探讨。通过研究,有以下结论:(1)相对于湾流和黑潮地区,这一区域正压部分对海面高度的贡献相对较大;(2)如果再考虑斜压变化对海面高度的贡献,PIES SLA和Sat SLA相关系数会有所提升;(3)在高能区PIES SLA和Sat SLA相关系数较高,符合得相对比较好。总的来说,在日本海地区,PIES SLA和Sat SLA相关系数较高,具有较高的一致性,能为我国海洋二号(HY-2)等卫星高度计的校验提供一种可靠的方式。该研究对于PIES的研发和设计以及对于PIES的布放位置的选择都有一定的借鉴意义。     

基于在线回声状态网络的变形数据预测分析

结合Kalman滤波与回声状态网络,将在线回声状态网络算法应用于变形数据预测。回声状态网络的输出权值通过Kalman滤波训练,直接对网络的输出权值进行在线更新,克服了传统递归网络需要收集大量样本后才能进行拟合预测的缺陷,同时也保证了预测精度。实例计算验证了该方法的有效性。     

傅立叶相位技术在雷达回波移动矢量特征分析中的应用

应用傅立叶相位分析技术,建立了一种新的基于雷达体扫资料的回波移动矢量、移动路径计算和临近预报算法。其基本思路是：对两个相邻时刻的雷达体扫回波资料分别进行快速傅立叶变换,得到两个雷达回波的相位差,再计算出回波的移动方向及移动速度。利用X波段多普勒多偏振雷达在吉林省获得的雷达资料对本算法进行检验,结果表明,此方法可以给出雷达回波内更加精细的回波移动矢量结构,能够较准确地反映出不同类型回波的中小尺度系统移动特征,对雷达回波移动路径有较好的追踪和临近预报能力。对一次飑线过程的计算结果显示,飑线上的强回波区移速移向存在明显的不均匀性。     

湘中一次低涡切变暴雨过程诊断分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°逐6 h 再分析资料、FY-2E 静止卫星红外云图反演的逐时TBB 资料及长沙多普勒天气雷达产品,对2011 年6 月10 日由低涡切变系统引发的湘中区域暴雨进行诊断分析。结果表明: 湘中暴雨发生在高空低槽与中低层低涡相配合的环流背景下,暴雨中心具有低层正涡度(辐合)、高层负涡度(辐散)的垂直结构;此次湘中暴雨过程强降水的出现与TBB 最低值并不同步,而是落后于TBB 最低值1～3 h,强降水区主要出现在云团后侧TBB 梯度较大区域内;该暴雨回波为典型的混合性降水回波,逆风区移过的地区对应强降水区,逆风区出现后的半个小时内为强降水时段,逆风区消失后降水明显减弱,中层弱冷空气增加了暴雨区对流性不稳定。     

Damaging surface wind mechanisms within the 10 June 2003 Saint Louis bow echo during BAMEX

2019年3月21日21：13（北京时）,广西桂林市临桂区国家气象观测站录到60.3 m ·s^-1极端大风,打破了广西气象站建站以来的历史极值。综合利用多种观测资料对临桂极端大风的发展演变和成因进行详细分析,结果表明：（1）地面锋前暖区对流在移近临桂站时地面冷空气的适时入侵促进其发展成超级单体风暴,其产生的下击暴流击中临桂测站造成极端大风。（2）雷达回波表明该超级单体具有明显的钩状回波、中层径向辐合、近地面强辐散及反射率因子核心下降等雷达特征;风暴垂直方向流场结构表现为上面是反气旋性旋转或辐合、中间为径向速度辐合、底下为气旋性旋转。（3）中层径向辐合加强导致中气旋旋转性加大、直径减小、厚度增加,近地面层的强中气旋对下击暴流有加强作用。（4）环境条件分析表明临桂上空具有极好的产生雷暴大风的环境条件和发展成超级单体风暴的潜势。（5）极端雨强与极端大风相伴出现,表明降水拖曳作用是极端大风产生原因之一;在地形作用下冷空气大风对极端大风形成有叠加效应。

     

2010年7月31日吉林省东南部短时强降水过程分析

利用吉林省加密站实时观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和吉林省白山观测站多普勒雷达等资料,对2010 年7月31日吉林省东南部的短时强降水天气过程进行初步分析。结果表明：500hPa平直锋区上短波扰动出现往往伴随强对流天气的发生;上冷下暖的热力垂直结构有利于低层辐合抬升;当风场引起的辐合抬升仅存在于底层时降水不会发生,故更需关注整层风场的结构变化;强降水水汽来自于暴雨区前期降水的积累,缺外来水汽的持续输送是此次强降水历时短的主要原因之一;小股冷空气入侵高温高湿气团是导致不稳定能量释放的主要原因,强降水落区对应于冷空气侵入高能区位置,强降水时段对应K指数由极大值减小的过程;多普勒雷达资料中雷达回波的强度和缺口、径向速度的强度和零线形状、以及逆风区对预报短时强降水具有很好的指示意义。     

Douglas-Peucker算法在多波束测深数据抽稀中的应用

讨论了Douglas-Poiker算法的数学原理,仿真实现了同一抽稀阈值、不同变化海底以及不同抽稀阈值条件下,基于ping的Douglas-Poiker法的多波束测深数据抽稀。通过对抽稀结果的分析,得出了该方法在多波束测深数据抽稀应用中的有效性和适用性。