红外卫星云图和相关向量机的有眼热带气旋客观定强模型

热带气旋TC(Tropical Cyclone)是全球影响最严重的自然灾害之一。TC强度和路径的准确预报,对于减轻其带来的灾害影响至关重要。本文基于静止红外卫星云图和相关向量机RVM(Relevance Vector Machine)构建有眼TC客观定强模型。首先,利用高斯平滑对红外卫星云图进行去噪;然后,利用基于测地活动轮廓GAC(Geodesic Active Contour)模型的偏微分方程PDE(Partial Differential Equation)法对有眼TC的眼壁进行分割,提取眼壁的亮温梯度信息,计算眼壁亮温梯度的最大值及梯度数据不同概率时的均值,从而构造与TC强度密切相关的特征因子;最后,利用RVM构建单特征因子、多特征因子与近地面最大中心风速的客观定强模型,研究不同特征维度对TC客观定强误差的影响。实验结果表明,在单特征因子的模型定强中,95%概率眼壁亮温梯度均值的定强误差最小,相比利用单特征因子所构建的定强模型,多特征因子的模型定强误差更小,即多特征因子中包含更多与TC强度相关的特征信息。在多特征因子的模型定强中,二特征因子优于三特征因子模型,说明应当合理选择特征因子维数,并非越多越好。本文所用RVM模型具有良好的高维非线性处理能力,能对TC强度进行有效估计。     

玛曲地区夏季强降水的环流分型及水汽轨迹分析

利用青藏高原(下称高原)东北边坡玛曲地区1967—2008年12个常规气象观测站的降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,在环流分型的基础上,应用后向轨迹模型分析了不同等级降水的不同环流型的水汽输送轨迹。结果表明:(1)暴雨发生的环流型以高原低槽型为主,大雨的发生以切变型为主。(2)暴雨的不同环流型的水汽输送轨迹差异较大,同一型暴雨不同等压面水汽轨迹较一致;大雨的不同环流型之间水汽轨迹无明显差异,同一型大雨不同等压面的水汽轨迹差异很大。(3)通过追踪不同时间长度的水汽输送的后向轨迹发现,可以用向前追踪360h的水汽输送轨迹代表玛曲地区的水汽输送,水汽轨迹以偏南气流为主。由此可见,虽然不同等级、不同环流型强降水之间的水汽轨迹存在差异,但是玛曲地区强降水的水汽主要来自印度洋-孟加拉湾和南海-孟加拉湾的偏南气流。     

四种客观定量表征阻塞高压方法的对比分析

已有的阻塞高压客观定量化表征方法可归纳为距平方法、 T&M方法、 动力学方法和环流型方法四种。以2008年1月1日~2月2日中国持续性低温雨雪冰冻灾害期间的阻塞高压事件为例, 利用NCEP/NCAR逐日再分析等压面资料, 检验对比了上述四种方法的优点与缺点。结果表明, 每种方法都有其优点和局限性, 表明仅以某种标准或公式的客观方法实现对多种形态的阻塞高压的精确识别是极其困难的。同时还指出, 研究者和业务技术人员在了解各种阻塞高压客观表征方法的优、 缺点基础上, 针对具体需求选取适合的方法, 也可以结合实际情况予以改进, 都将可能获得更好的应用效果。     

湖南省强对流天气特征统计分析

本文运用2000～2005年湖南省内244个强对流天气资料,统计分析了湖南省强对流天气的时间、地域分布特征,并对湖南省强对流天气形势进行了分型,结果表明:湖南省强对流天气多在春、夏季出现,72%的强对流天气出现在夜间,其中冰雹、短时强降水出现几率山区大于平原.而大风在平原地区出现几率平均大于山区.省内强对流天气类型分为5种:地面冷锋型、副高边缘型、地面倒槽型、静止锋型、东风波影响型.     

社会经济权重约束下的时空地理加权回归方法

时空地理加权回归方法本质上是一种局部回归,容易放大局部的时空效应,而减小或者忽略了影响因素全局上的重要程度,造成估计偏差.为了解决这个问题,该文提出一种社会经济权重约束下的时空地理加权回归方法,在计算时空权重矩阵的同时,采用客观赋值法,利用各社会经济因素间的对比强度和冲突性,从全局角度计算各社会经济因素的权重,再基于各因素权重估算相对应的回归系数.以京津冀地区生产性服务业影响因素分析为例,进行实验验证.结果 表明,新方法的RMSE和SSE比传统GTWR的分别提升了75.08％、93.9％,R2提升了13.4％,有效弥补了GTWR放大时空非平稳特征、忽略社会经济因素重要程度的不足,提升模型拟合效果.     

济南市区短时强降水特征分析与天气分型

利用2007—2015年济南市区及历城区自动气象观测站的逐小时降水量资料,以及常规高空、地面观测资料,统计了198次短时强降水过程的范围和强度特征,年际、月际变化特征,按照短时强降水发生时的天气形势和影响系统,分为切变线型、低槽冷锋型、西风槽型、冷涡型、台风外围型及无系统型6类,并分析了不同类型和不同范围短时强降水的关键环境参量。研究表明：短时强降水的强度与范围有较好的相关性,7月中旬—8月中旬出现强降水的次数最多;切变线型短时强降水发生范围与强度分布最广,7、8月的低槽冷锋型过程极易造成大范围高强度降水;地面露点（Td）、850 hPa假相当位温（θse）、对流有效位能（CAPE）以及暖云层厚度能较好地区分不同范围的短时强降水过程。在天气分型的基础上,结合不同降水范围和不同降水类型环境参量箱线图与阈值表,可为济南市区短时强降水的预报提供有价值的参考。      

1981—2015年吐鲁番盆地暖季降水研究

运用1981年至2015年吐鲁番盆地5站实况资料、NCEP再分析资料和2012年至2014年吐鲁番盆地26个区域自动站资料,对吐鲁番盆地暖季6—9月份降雨天气的环流进行分型。结果表明:1、1959年到2014年吐鲁番盆地年均降水量(4个测站年降水量做平均)呈现出逐年增多的趋势,即趋湿性。2、吐鲁番盆地暖季降雨的大气环流分为4种类型:低涡、低槽东移型;短波槽东移型;锋区南压型;中亚低槽发展东移型。3、对2015年EC细网格累计降水TP逐3小时资料进行模式检验,有量降水中,四个格点均报出降水的,降水量≥0.4mm,对预报高昌区降水有较好指示意义。     

青岛市短时强降水的气候特征和天气系统分型

利用1981—2012年4—10月青岛市7个观测站逐时降水量资料和同期NCEP再分析资料,统计分析青岛市短时强降水的时空分布特征,建立青岛市短时强降水天气概念模型。结果表明：青岛市年短时强降水日数无明显变化趋势;4—10月均有短时强降水出现,7—8月是多发月份;短时强降水的日变化有2个多发时段,主峰在下午到傍晚时段,次峰在凌晨时段;即墨、平度、黄岛为青岛市短时强降水的多发区域,其中黄岛为连续性短时强降水出现最多的区域;青岛市产生短时强降水的天气系统可分为六种类型,西风槽型、横槽型、冷涡型、热带低值系统型、西北气流型、切变线型,其中西风槽型出现次数最多。     

大气环流客观分型在渤海海峡大风气候特征分析中的应用

应用Lamb-Jenkinson大气环流分型法对渤海海峡1979—2013年逐日海平面气压场进行大气环流客观分型,分析了渤海海峡大风天气与大气环流型的关系;以长岛气象站在渤海海峡大风天气中的指示作用为基础,分析了主要环流型下大风天气的气候特征。结果表明：渤海海峡大风天气以平直环流型为主,偏北型明显多于偏南型;春（夏）季是发生大风天气最多（少）的季节,以西南（SW）型出现频率最高,秋、冬季大风天气的环流型频率分布基本相同,均以偏北型为主;不同环流型下出现大风天气的概率及大风天气的气候特征也有明显不同。     

西太平洋副高影响下柳州暴雨统计特征及环流分型研究

利用2010～2016年常规观测资料及区域自动站雨量资料、NCEP 1°×1°再分析资料,根据暴雨发生时副高脊线位置的不同,分类总结出5种环流类型及其相应降雨落区。结果表明:副高暴雨主要出现在5～7月,6月最多;华南沿海型发生的次数最多,副高控制型最少。华南沿海型、两广中北部型、副高控制型为“两槽一脊型”,两广中南部型和两广交界以东型为“多波动型”环流;两广中北部与副高控制型高原无小槽活动,其余均有短波槽活动。低层各型均在贵州一带有明显θse锋区,其南侧有西南季风气流向广西输送水汽和能量,其中华南沿海与两广交界以东型还存在副热带东南季风气流,但副高控制型季风及锋区均较弱,而近地面各型均存在辐合线,其位置与降雨落区相一致。华南沿海型副高增强比减弱时暴雨位置更偏北,强度更大,出现暴雨概率更高;两广中南部型与两广交界以东型均为副高减弱比增强时范围、强度更大;两广中北部型与副高控制型暴雨落区分散局地性强。