基于图像退化模型的天气现象识别

在不同的天气条件下,由于气溶胶对光波的散射作用,通过成像系统获得的图像都会有一定程度的退化。利用图像的退化模型可以获取与天气现象相关的参量,从而达到识别天气的目的。对不同天气条件下得到的同一场景图进行研究,运用多垂线检测法,检测出不同天气条件下直线模糊边缘上的灰度值,采用signloid函数拟合出刃边函数,进而求出线扩散函数。通过分析线扩散函数的变化规律,总结出其与天气现象之间的紧密联系。测试结果表明,应用该方法对于晴天、薄雾、雨、霾、沙尘暴等天气现象具有一定的判别效果。     

The challenge of predicting the occurrence of intense storms

Geomagnetic super-storms of October and November 2003 are compared in order to identify solar and interplanetary variables that influence the magnitude of geomagnetic storms. Although these superstorms (D_ST < -300 nT) are associated with high speed CMEs, their DST indices show large variation. The most intense storm of November 20, 2003 (D_St∼ - 472 nT) had its source in a comparatively small active region and was associated with a relatively weaker, M-class flare, while the others had their origins in large active regions and were associated with strong X-class flares. An attempt has been made to implement a logistic regression model for the prediction of the occurrence of intense/superintense geomagnetic storms. The model parameters (regression coefficients) were estimated from a training data-set extracted from a data-set of 64 geo-effective CMEs observed during 1996–2002. The results indicate that logistic regression models can be effectively used for predicting the occurrence of major geomagnetic storms from a set of solar and interplanetary factors. The model validation shows that 100% of the intense storms (-200 nT < D_St < -100 nT) and only 50% of the super-intense (DST < -200 nT) storms could be correctly predicted.     

地基微波辐射计资料在降水分析中的应用

利用地基微波辐射计的观测资料研究了2016年8月昆明长水国际机场出现的两次不同性质雷暴过程在不同发展阶段的温湿参量分布和演变特征,结果表明：（1）天气尺度强迫下雷暴前40 min,温湿廓线表现为低层温度降低、水汽密度升高,雷暴结束后趋于稳定,该变化可反映对流活动的起止。而局地热力雷暴前8 h~40 min,低层温度持续升高,降水前半小时水汽密度迅速升高,反映出了大气层不稳定能量积蓄过程和对流爆发前的空中水汽变化。（2）积分水汽含量（IWV）和云内液态水路径（LWP）在降水前有明显的陡增。天气尺度强迫下雷暴降水期间,IWV和LWP随着温度的增减相互转化,低层的剧烈降温,加速了水汽凝结饱和到降落的转化,造成降水强度进一步增大,对应IWV减小,转化为LWP和地面降水。热力雷暴降水期间,温度均匀变化,IWV、LWP均匀增长,水汽转化量极小,IWV增量远高于实际降水量。（3）大气可降水量（PW）在两类降水过程前半小时显著上升,天气尺度强迫下雷暴降水前总增幅达14.6 mm,局地热力雷暴降水过程前PW均匀增长7.6 mm。

     

BCC/RCG-WG天气发生器非降水变量模拟参数气候变化特征

利用中国699 个气象站点1951-2007 年的逐日最高气温、最低气温和日照时数资料,分1951-1978 年和1979-2007 年两个时段分析了气候变化对BCC/RCG-WG天气发生器中我国各地逐日非降水变量模拟参数的影响.结果表明,最高气温、最低气温和日照时数三个变量平均值傅立叶级数展开式的年平均值和基波振幅较标准差傅立叶级数展开式的年平均值和基波振幅的变化幅度明显偏大,而平均值傅立叶级数展开式的基波位相变化幅度较标准差的基波位相变化幅度明显偏小;三个变量当天以及后延一天之间的相关系数的绝对变化较小.说明在气候变化背景下,最高气温等三个非降水变量的年平均值和年内变幅有明显的变化,而三个变量年际间的变异、峰值出现时间以及各变量之间的相关性变化较小.     

2012年南极长城站气象和海冰特征分析

基于中国第28次南极科学考察长城站越冬期间获取的常规气象和海冰观测资料,结合统计的1985—2010年气候值,对比分析了长城站2012年的气象及海冰特征。气象分析表明,该年平均气压和气温偏低,N—W风向频率显著偏低,E—SE风向频率显著偏高;雾日偏少,降雪量、吹雪及雪暴显著偏多;针对观测期间某些月份比较明显的气象要素和天气现象异常,从大气环流角度进行了分析解释。海冰观测表明,长城湾冰情变化受大气动力作用影响大,冰情稳定性差,外围海域海冰极不稳定,2012年4月至2012年11月冰情几经进退,先后交替出现3个完全冰冻和3个部分冰冻期。     

川西盆地雾和能见度的气候特征及其对飞行的影响

利用川西盆地广汉机场气象台1986年1月~1995年12月共10 a地面观测资料,对广汉机场低能见度的生消时间、持续时间和能见度的年季节变化及其日变化做了统计分析,研究广汉机场全年能见度的飞行气候特征,特别是低能见度气候特征对飞行的影响。结果表明,能见度日变化特征表现为:白天早、晚时段能见度较低,午后能见度达到最高。能见度的季节变化特征表现为:冬(12,1,2月)、春季(3,4,5月)能见度较低,而夏(6,7,8月)、秋季(9,10,11月)能见度较高。冬季能见度的变化主要受辐射雾影响,夏季能见度的变化主要受降水的影响,随着降水强度的变化而变化,低能见度时间短暂。各标准低能见度逐时频率的日变化特征在各季基本相似,低能见度高频率区均出现在早晨到上午,低频率区均出现在下午。     

伊犁盆地北部山麓黄土粒度端元指示的粉尘堆积过程

中亚干旱区是全球重要的粉尘源区,是全球变化与区域响应研究的关键区域之一。中亚粉尘形成搬运沉积过程一直是全球变化研究的热点科学问题。本文选取位于伊犁盆地北部、北天山南麓不同地形和气候条件下的两处黄土剖面,对其沉积速率最高的层段进行了粒度测试分析,结合聚类分析和粒度分布曲线拟合两种方法,重建了黄土粉尘的堆积过程。伊犁盆地黄土主要由远源和近源物质组成,分别由高空西风和中尺度的区域风搬运而来。高空西风所携带的远源粘粒级矿物颗粒对盆地东部降雨较高地区有一定的贡献,而在盆地西部不容易沉降下来。中尺度区域风所搬运的近源物质组成了黄土沉积物的主体,而近源区沉积物的可用性在黄土的形成过程中扮演着重要角色。另外,非风暴过程中(沙尘暴过后)出现的浮尘在沙尘暴天气频率减少的时期对黄土的发育有重要贡献,而在沙尘暴天气频发的时期,较差的植被覆盖度能够使得已经沉降下来的浮尘组分重新被扬起至大气中。由此建立了一个粉尘堆积的概念模型。认识黄土粉尘的堆积过程对现代沙尘天气的治理和人类生存环境的改善具有重要作用。     

风云三号C星SEM高能粒子数据检验及应用

风云三号C星(FY-3C卫星)空间环境监测器(SEM)可监测轨道高度上的高能带电粒子(质子、电子和重离子)辐射环境及其引起的辐射剂量和表面充电等空间天气效应,是空间天气监测预警业务不可或缺的自主数据源之一。为验证FY-3C卫星高能粒子探测数据的有效性,需开展数据的定量检验工作。本文采用与同类卫星同类数据进行交叉比对的方式来进行检验。首先,根据一定的假设条件,对比对数据进行归一化处理,尽量消除不同卫星间观测时间、空间(星下点经、纬度和高度)、方向和能量范围等差异对高能粒子分布的影响,然后进行比对,最后计算比对数据间的相关系数、斜率和标准偏差等统计参数,并据此评价比对数据的一致性。通过空间天气平静期高能质子和高能电子与NOAA-18和FY-3B卫星数据的交叉比对可以看出,FY-3C卫星高能粒子数据与比对卫星数据具有较好的一致性。由于工作原理和技术指标相同,FY-3C与FY-3B卫星高能粒子数据的一致性更好,也证明了载荷技术状态的稳定性。通过对太阳质子事件和高能电子暴的观测实例证明,FY-3C卫星高能粒子数据能够准确地反映空间天气扰动事件的特征和强度。以上结果表明,FY-3C卫星高能粒子数据可信度较高,能够用于空间天气监测、预警以及研究工作。     

武汉区域气象中心数值预报业务并行计算机系统

对武汉区域气象中心并行计算机系统进行了详细地介绍，分析了并行计算机体系结构、网络和存储系统特点；给出了在并行计算机SP上实现数值预报业务并行化的部分结果；对数值预报模式在串、并行编程环境下的结果进行了分析比较。     

基于关联规则的故障诊断方法研究

提高自动气象站设备运行能力和观测数据的质量状况成为影响气象预测预报服务的准确性和气象事业发展的关键。然而中国现在业务运行的自动气象站设备并没有内置的故障检测装置,也没有完善的自检系统。但是气象要素(温湿压风雨)的变化往往是相互关联的,为了提高自动气象站数据质量,及时有效地判断设备故障。从大量观测数据试验结果进行研究,提出一种基于关联规则的故障综合诊断方法。通过使用Apriori挖掘算法,得到各气象要素及其变化量之间的强关联规则,通过实际观测数据验证2012年7月26日08时江西南昌站湿度传感器发生故障。