基于FY-4A卫星和随机森林算法的西藏山南市雷电短临预报方法

针对青藏高原地区雷电短临预报缺乏雷达资料的问题,采用FY-4A卫星多通道数据、欧洲中心第5代再分析资料(ERA5)中的对流指数、闪电定位仪资料等多源监测数据,根据雷电的发生、发展机理,提出了18个关键预报因子,利用随机森林算法建立了适用于西藏山南地区的雷电短临预报模型。统计分析各预报因子在有无雷电天气样本中的概率密度分布与随机森林模型得到的特征重要度指标,结果表明提出的预报因子物理意义明确,建立的模型可信度较高。利用随机森林算法分别对未来10 min、20 min、30 min建立雷电预报模型,并与光流外推预报方法进行对比检验,结果表明：随机森林模型预报效果命中率(POD)、临界成功指数(CSI)均高于光流法,空报率(FAR)也相对较低;未来20 min的随机森林预报模型CSI评分最高,整体预报效果最佳。     

池州地区冬半年固态降水及其环流背景统计特征

基于2003－2018年池州冬半年观测资料,采用T-mode主成分客观分析法（TPCA）等方法进行固态降水与环流背景的统计分析。结果表明：池州172个固态降水日中,固态降水的主要月份占比分别是1月的44.8%、2月的27.9%和12月的16.3%;其中雨雪转换、纯雪和冻雨3类占比分别为55.2%、41.3%和3.5%。环流形势可划分为一槽一脊型（Ⅰ型）,纬向波动型（Ⅱ型）和两槽一脊型（Ⅲ型）,Ⅰ型占比最多,Ⅱ型次之,Ⅲ型较少。Ⅰ～Ⅲ型分别代表北方冷空气从中路、西路和东路南下,池州固态降水过程主要受中路冷空气影响。Ⅰ型气温最低,出现固态降水概率最高,是其它形势3倍以上;Ⅱ型气温最高,出现固态降水概率最低。除Ⅲ型外,纯雪过程中低层温度均较雨雪转换过程低2.0 ℃左右;雨雪转换过程中925 hPa温度与850 hPa基本相同,一般在-4.0～-5.0 ℃之间,而纯雪过程则较850 hPa偏高1.0 ℃左右;雨雪转换过程1000 hPa温度基本在0 ℃附近,纯雪则在0 ℃以下。925 hPa盛行东北风,850 hPa存在气旋性环流,配合700 hPa上12.0 m/s左右急流、水汽通量及水汽通量散度大值中心,有利于池州固态降水的产生。它一般属于大尺度降水,层结稳定,锋区位于700 hPa以下,低层有冷平流,切变线一般位于850～800 hPa之间。     

基于数值预报与雷达外推预报融合方法的降水回波短临预报试验研究

采用傅里叶-梅林变换、多尺度光流法及威布尔分布,对湖北省2020年6—7月4次降水过程雷达回波进行多尺度预报试验及其相位和强度校正。在此基础上,利用双曲正切函数对校正后的模式降水回波预报和雷达回波外推临近预报进行融合。最后,基于预报技巧评分和平均绝对误差及命中率等指标对不同时效、尺度及回波阈值的预报结果进行定量分析。结果表明：（1）融合后的0～3 h降水回波预报在范围和位置上均较模式预报和雷达外推预报改进明显,尤其对强回波预报有明显优势,对对流预报有积极作用;0.01°×0.01°尺度的0～1 h预报效果明显好于其他尺度及预报时效。（2）武汉RUC模式预报效果最差,平均绝对误差（mean absolute error,MAE）最大为6.1～8.2 dBZ,而融合预报效果最好,MAE最小为4.7～6.5 dBZ。0.01°×0.01°尺度下融合预报的命中率（probability of detection,POD）随回波阈值和预报时效增加而降低,而其他尺度下20 dBZ回波阈值的平均POD最大、MAE最小,平均POD(MAE)均高于（低于）其他2种预报。总体来看,融合预报明显优于单一预报...     

基于ＭＴＩ滤波器特性的改进直接数据域算法的研究

传统的空时自适应处理方法属于统计方法,一般假设其它相邻距离单元的训练样本满足独立同分布的条件,利用这些训练样本来估计待检测单元中杂波 的协方差矩阵．对机载雷达来说,严重非均匀环境很难满足样本独立同分布的要求．直接数据域方法只利用待检测距离单元本身的数据来获取训练样本,因此得到广泛应用．提出一种改进直接数据域算法,在利用空时窗滑动对消目标信号时,基于滤波原理,对空时窗的权系数进行优化,这样有利于在对消目标的同时保留更多杂波信息,进而求解的自适应权值对杂波的抑制性能更佳．仿真结果表明了改进算法的有效性,相比原始直接数据域算法,具有更窄的改善因子凹口,提高了对慢速目标的检测性能,且计算量没有增加．     

2004年6月孝感市一次大暴雨预报失误原因探析

为了提高基层气象台站暴雨预报与服务的水平,使用T213等数值分析预报产品资料,采取预报与实况对比分析方法,对2004年6月下旬孝感市一次大暴雨预报失误的原因进行了探析。结果表明,此次预报失误的主要原因,一是数值预报产品存在明显误差,二是上级气象台指导预报精细化不够,三是孝感市气象台预报工具出现偏差,四是本地预报经验方法存在不足。     

北京几次弱降水过程预报失误分析

在选取的北京地区2011年冬季至2012年春季9次弱降水过程中,预报员出现了4次空报、2次漏报,预报效果总体不理想。通过对9次过程的预报检验、天气分析和多模式预报对比,得到如下认识:北京地区弱降水过程天气形势复杂多样,按高空大气环流形势可分为两槽一脊型、一槽两脊型、一槽一脊型,按地面天气形势可分为冷锋型、华北锢囚锋型、东风与倒槽型和东风回流型;弱降水过程普遍具有对流层低层水汽条件差或动力抬升弱的特点;对湿层浅薄、饱和层高度高、抬升凝结高度高的弱降水过程,数值模式容易出现空报;而对低层湿度条件好、饱和层高度低、抬升凝结高度低但高空系统弱的降水过程,模式又容易出现漏报;预报员主观预报出现空、漏报主要源于对天气系统的结构及发生发展机理认识不足,对边界层水汽、抬升等关键降水要素缺乏预报订正经验。     

深部切顶沿空成巷关键参数研究及工程应用

传统充填沿空留巷工艺繁琐﹑留巷速度慢,与现代化高强度开采要求不相适应,由此提出了切顶沿空成巷无煤柱开采新技术,其中关键参数设计是该技术的核心问题之一,对留巷的稳定性具有较大影响。以城郊煤矿21304工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,对切顶沿空成巷关键参数进行了系统研究。基于岩石碎胀自承特性和围岩结构“S-R”稳定原理,推导出切顶高度﹑切顶角度的理论计算公式;建立了聚能爆破力学模型,并结合数值模拟和现场试验,确定了聚能爆破装药量及钻孔间距。研究结果表明：合理的切顶参数能够切断巷道顶板与采空区岩层间的力学关系,使采空区顶板沿切缝顺利垮落,碎胀的矸石可有效支撑上覆顶板,限制其回转下沉,减弱覆岩运动对留巷的扰动作用,沿空巷道围岩变形量明显减小。根据理论计算﹑数值分析和现场试验研究成果,确定了城郊煤矿21304工作面切顶沿空成巷关键参数,并在现场进行了应用,回采后沿空巷道侧向顶板能够迅速切落形成巷帮,留巷稳定后各项指标均能满足现场使用要求。     

对流层大气温度"蝴蝶形"震前异常

利用美国国家和海洋大气管理局(NOAA)的大气温度数据, 分析陆地地震和海洋地震震前震中上空的大气温度变化, 研究其作为地震短临前兆的可能性.地震样本包括2014年2月12日于田M_s7.3地震、2008年5月12日汶川M_s8.0地震、2011年3月11日日本M_s9.0地震、2014年4月1日智利M_s8.1海洋地震、2013年3月27日台湾南投县M_s6.1地震和2014年5月30日云南盈江M_s6.1地震.结果表明: (1)震前, 震中位置300~1 000 hPa大气温度有较为一致的变化趋势; (2)200 hPa与400 hPa处(根据不同地点可选择其他, 诸如350 hPa、300 hPa等高度数据)温度折线图在震前趋近或者相交, 出现类似蝴蝶翅膀的"蝴蝶形"特殊曲线形状; (3)200 hPa与400 hPa温度差等值线图在(震前数月、数周或数天不等)震中附近区域的数值减小, 温度差等值线图的塌陷最低点对应震中位置.以上规律有望应用于地震短临预测的时间与震中的确定.