用Burst技术改善CINRAD/SA天气雷达相位噪声     

邵楠  秦建峰  步志超 《气象科技》2019,47(2):201-206

为了改善系统相位噪声及地物杂波抑制能力,对国内部分CINRAD/SA天气雷达实施了Burst技术改造,以减少和消除发射信号相位抖动的影响。为了检验CINRAD/SA天气雷达在Burst技术改造后相位噪声及地物杂波抑制能力的改善效果,采用理论分析、性能测试和回波数据分析等方法对性能进行了测试。检验结果表明,Burst技术改造后CINRAD/SA天气雷达系统的相位噪声降低约0.05°,地物杂波抑制能力提高到55dB以上,相位噪声及地物杂波抑制能力改善较明显,可作为其他型号天气雷达技术改造的良好借鉴。  相似文献   

1984-2017年ISCCP-FH辐射资料在青藏高原地区的适用性评估     

赵萌初  李清泉  沈新勇  王庆元 《气象》2021,(1):11-23

长序列卫星辐射资料的缺乏一直是制约青藏高原(以下简称高原)辐射长期变化研究的重要原因之一。对国际上最新提供的1984—2017年ISCCP-FH(以下简称FH)长序列卫星辐射资料中的大气顶逸出长波辐射(OLR)、到达地面短波辐射(SWD)、地面向上长波辐射(LWU)、到达地面长波辐射(LWD)进行分析,评估了FH辐射资料在全天气条件下的青藏高原地区的适用性。结果表明:与观测相比,FH资料的4种辐射通量气候平均值误差均小于5%,其中OLR和SWD的偏差较小,LWU的偏差最大。FH资料能正确反映高原各辐射通量的冬季增强趋势,OLR和LWD在各季节的长期变化趋势均与观测一致,LWU则呈现虚假的减弱趋势。总体来说,在高原地区,FH资料的地面短波辐射通量比长波辐射通量适用性好。进一步对长波辐射偏差原因分析显示,气温偏差会增强LWD的气候态和长期趋势,而地温偏差对LWU的作用与之相反。辐射模型、云和水汽的差异导致最终FH资料中的LWD气候态和长期趋势较观测略偏弱,FH资料的计算方案在一定程度上修正了地温偏差造成的LWU偏弱。研究结果将为使用FH辐射资料提供参考依据。  相似文献   

1990—2019年全球气象水文灾害演变特征          下载免费PDF全文

王毅  张晓美  周宁芳  胡争光  李佳英  吕阳  王莹 《大气科学学报》2021,44(4):496-506

根据全球紧急灾害数据库(EM-DAT),利用Mann-Kendall趋势检验以及Pettitt、Buishand和SNHT突变检验等方法,分析了1990—2019年全球及中国气象水文灾害的趋势及突变特征。结果表明:1)近30 a全球洪水灾害和极端气温灾害的发生频次呈显著的增加趋势;全球洪水灾害年死亡人数呈显著的减少趋势,而风暴灾害的年经济损失存在显著的上升趋势。2)全球极端气温灾害和洪水灾害年发生频次均在1999年发生了突变;2000年以来极端气温灾害和洪水灾害平均发生频次约是前10 a(1990—1999年)的2倍。3)近30 a中国洪水灾害发生频次在1999年前后出现由少到多的转折,但年死亡人数却在1999年前后出现反向转折;相比于全球,近30 a中国风暴灾害及洪水灾害年死亡人数的下降趋势更显著;与全球类似,中国风暴灾害的年经济损失呈长期增加趋势,且增加趋势更显著,并于2012年发生了突变。  相似文献   

春玉米根系原位成像图片自动识别研究     

贾庆宇  谢艳兵  赵一俊  王荣  刘晶淼  温日红 《气象与环境学报》2022,38(2):105-111

微根窗成像技术推动了植物根系表型研究,但是根系长度和直径仍然需要人眼识别再绘制轨迹,消耗大量的人力和时间。为了解决这一难题,本研究将U-Net语义分割技术引入到植物根系图像识别中,研发了基于机器学习的iRoot-V02根系自动识别软件。采用iRoot-V02软件识别微根窗法获得的植物根系成像图片的根长、直径、投影面积、根尖数等参数。结果表明: iRoot-V02软件批处理600 dpi图片的速度为每张26.6 S; 获取根系的骨架信息、总根长与人眼识别结果基本一致; 按直径每0.1 mm为一级,获得不同直径的根长,与人眼识别结果的根长决定系数大于0.76;精确捕捉到根系生长旺盛期不同直径根长的变化; 分析了300 dpi和600 dpi两种分辨率根系图片的参数,两种分辨率结果具有高相关性,因此可建立低分辨率根系参数和高分辨率根系参数之间的关系方程,采用低分辨率拍摄根系图像,通过方程转化成更准确的根系参数,减轻工作量。用iRoot-V02软件的根系生长信息近似于人眼识别,相比人眼识别在大批量根系图像智能识别、自动化、快速目标检测方面具有巨大优势。  相似文献   

东亚夏季副热带平原和高原地区切变线特征的对比研究     

姚秀萍  张霞  马嘉理  闫丽朱  张硕 《气象学报》2022,80(4):604-617

生成于东部平原地区的江淮切变线和西部青藏高原地区的高原切变线,都处在东亚副热带相同纬度带上。为深化对地形高度迥异的江淮切变线和高原切变线的认识与理解,基于ERA-interim再分析资料和合成分析方法,从切变线与暴雨关系、切变线三维结构特征、切变线附近风场与环流特征以及切变线结构演变中的热力机制等方面对二者进行对比研究。结果表明:（1）江淮切变线分为暖切变线、冷切变线、准静止切变线和低涡切变线4类,高原切变线分为高原横切变线和高原竖切变线2类。江淮切变线与高原切变线均与暴雨关系密切,夏季,有近70%的江淮切变线会产生暴雨,暖切变线暴雨对江淮地区切变线暴雨的雨量贡献最大,低涡切变线暴雨的降水强度最大但发生频率较低;近60%的高原横切变线给高原主体地区带来暴雨,超过55%的竖切变线造成高原东侧及其邻近地区暴雨。（2）江淮切变线与高原切变线均为边界层系统,特征层次分别位于850 hPa和500 hPa。时空尺度上,江淮冷切变线和高原横切变线水平尺度分别可达1000 km和2000 km,垂直伸展厚度分别可达5 km和2 km,生命期分别可达48 h和96 h;江淮切变线和高原横切变线在垂直方向上均有从低到高向北倾斜的特征。（3）江淮冷切变线与高原横切变线风场与环流特征存在差异,江淮冷切变线北侧为东北风,南侧为西南风;高原横切变线东、西两段风场有所不同,其西段类似于江淮冷切变线,东段在不同发展阶段风场有明显变化。（4）江淮冷切变线与高原横切变线的动力结构和热力结构存在差异。动力结构上,二者均位于正涡度带内,正涡度中心强度都在强盛阶段达到最大。热力结构上,江淮冷切变线附近低空锋区特征明显,其西段位于暖湿区内,东段位于干冷区内;高原横切变线南侧具有明显的高温、高湿特征,切变线北侧存在锋区结构。（5）切变线附近的大气非绝热加热与高原横切变线和江淮冷切变线演变关系密切,垂直非均匀加热作用是高原横切变线和江淮冷切变线发展增强最为重要的因子。二者热力结构有差异,减弱机制不同,干冷空气的侵入会导致高原横切变线强度减弱甚至消亡,江淮冷切变线的强度减弱则与南方暖湿空气的向北侵入有关。   相似文献   

基于CLM4.5模式的季节冻土区土壤参数化方案的模拟研究     

付春伟  胡泽勇  卢珊  吴笛  樊威伟 《高原气象》2022,41(1):93-106

利用位于季节冻土区的中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站那曲/BJ观测点的野外观测数据,通过CLM4.5的单点模拟实验,分析评估了Luo土壤热导率参数化方案、Johansen土壤热导率参数化方案、Coté土壤热导率参数化方案和虚温参数化方案对土壤温、湿度的模拟能力,为将来选取最优的参数及参数化方案来更合理的模拟青藏高原土壤冻融过程为目的的工作提供依据。结果表明:(1)三种土壤热导率参数化方案模拟结果的土壤热传导率有明显差异,其中Coté方案的土壤热传导率最高,Luo方案的土壤热传导率最低。(2)三种热传导率方案均能合理地模拟出土壤温湿度的日变化趋势,Johansen方案对土壤温度年变化趋势模拟的更好,Coté方案对土壤温度模拟的数值较观测值偏离的更小,Luo方案对土壤湿度的模拟更好。(3)加入虚拟温度方程,并引入相变效率参数后,减少了模式对土壤湿度模拟的负偏差,Y-L方案在保持土壤温度较好模拟能力的基础上,能够进一步的提升土壤湿度的模拟能力。  相似文献   

基于降水极端预报指数的福建台风极端降水预报研究     

官晓军  潘宁  黄待静  王琦  李玲 《气象学报》2021,79(3):414-427

应用1961—2017年中国气象局热带气旋最佳路径数据集、国家地面气象观测站日降水观测资料和2015年8月—2017年12月欧洲中期天气预报中心（ECMWF）集合预报系统降水极端预报指数（EFI）数据,根据百分位法定义台风影响期间福建省各站点的台风极端降水阈值,采用最小阈值法剔除台风极端降水时EFI箱线图中的异常值,保留最小值作为台风极端降水EFI阈值,建立基于EFI阈值的台风极端降水预报方法。用该方法分别对2015年8月—2017年12月和2018年登陆或影响福建台风进行台风极端降水回报和预报试验,采用TS、空报率、漏报率对回报和预报结果进行检验。结果表明:福建台风极端降水阈值由沿海向西北内陆逐渐减小,其中中北部沿海地区的阈值最大;台风日降水量与日降水EFI预报、台风极端降水时的日降水量与日降水EFI预报均存在明显的正相关,日降水EFI预报的箱线图差异指数（I_bd）也表明EFI可以较好地区分台风极端降水和非极端降水;预报试验20时（北京时）起报时效12—36、36—60、60—84和84—108 h的台风极端降水预报TS分别达到0.26、0.22、0.20和0.19,总体上略优于回报试验;台风极端降水越显著,台风极端降水预报效果越好,回报和预报都存在的不足是空报率高,主要出现在台风极端降水不明显的个例中。降水EFI预报对台风极端降水预报具有较好的指示意义,基于降水EFI阈值的台风极端降水预报产品可在业务中作为台风极端降水预报的参考。   相似文献   

基于SVD与机器学习的华南降水预报订正方法          下载免费PDF全文

谢舜  孙效功  张苏平  熊朝晖  魏晓敏  崔丛欣 《应用气象学报》2022,33(3):293-304

降水是在多种天气系统和复杂物理过程共同影响下形成的,因此降水预报难度较大。由于数值预报模式的局限性,使得模式预报产品存在一定误差。为探讨更加有效的模式预报产品误差订正方法,基于奇异值分解（SVD）与机器学习（多元线性回归、套索回归、岭回归）构建订正模型,对2007—2019年4月1日—6月30日华南前汛期欧洲中期天气预报中心（EC）模式降水预报产品进行误差订正试验。结果表明:基于SVD与机器学习相结合的订正模型能有效降低EC模式降水预报产品在华南的预报误差,均方根误差最大优化率达4.2%,累计超过69%的站点得到不同程度的优化;SVD与机器学习相结合的订正模型能很好地处理因子间共线性问题,具有更好的鲁棒性;而对多个订正模型加权集成,均方根误差优化率达5.7%,累计超过77%的站点得到优化,显然加权集成方法订正效果不仅优于EC模式预报产品,也优于参与集成的任一订正模型。  相似文献   

Proof of the monotonicity of grid size and its application in grid-size selection for mesoscale models     

Chengxin Wang  Shouting Gao  Lingkun Ran  Li Liang 《大气科学进展》2015,32(7):1005-1015

Terrain characteristics can be accurately represented in spectrum space. Terrain spectra can quantitatively reflect the effect of topographic dynamic forcing on the atmosphere. In wavelength space, topographic spectral energy decreases with decreasing wavelength, in spite of several departures. This relationship is approximated by an exponential function. A power law relationship between the terrain height spectra and wavelength is fitted by the least-squares method, and the fitting slope is associated with grid-size selection for mesoscale models. The monotonicity of grid size is investigated, and it is strictly proved that grid size increases with increasing fitting exponent, indicating that the universal grid size is determined by the minimum fitting exponent. An example of landslide-prone areas in western Sichuan is given, and the universal grid spacing of 4.1 km is shown to be a requirement to resolve 90% of terrain height variance for mesoscale models, without resorting to the parameterization of subgrid-scale terrain variance. Comparison among results of different simulations shows that the simulations estimate the observed precipitation well when using a resolution of 4.1 km or finer. Although the main flow patterns are similar, finer grids produce more complex patterns that show divergence zones, convergence zones and vortices.Horizontal grid size significantly affects the vertical structure of the convective boundary layer. Stronger vertical wind components are simulated for finer grid resolutions. In particular, noticeable sinking airflows over mountains are captured for those model configurations.  相似文献   

城市地表温度空间降尺度研究—以北京市为例     

李娜娜  吴骅  栾庆祖 《遥感学报》2021,25(8):1808-1820

地表温度LST（Land Surface Temperature）是城市热环境研究的重要参数之一,城市下垫面极为复杂,LST空间差异性较高。高空间分辨率LST对精细化城市热环境监测和缓解具有重要意义。目前大部分城市遥感LST降尺度研究仍以二维角度为主,缺乏建筑三维结构的考虑。本研究同时考虑地表二维和三维指标,构建基于随机森林方法的降尺度模型,开展MODIS 1 km LST降尺度研究（100 m）,并探讨二维和三维建筑形态对LST影响的空间尺度效应。另外,为了弥补随机森林模型缺乏物理基础的不足,参考热辐射传输方程,将方程中传感器接收的辐亮度和与大气透过率相关的大气可降水量,加入降尺度模型构建中。为了更好利用真实观测的MODIS 1 km LST验证降尺度结果,故将MODIS LST和所有指标因子升尺度至5 km,开展5 km LST降尺度至1 km研究,进一步研究探讨大气顶层辐亮度和大气可降水量对LST降尺度的影响。研究结果表明：（1）随机森林模型中增加辐亮度和大气可降水量前后,通过将5 km LST降尺度后1 km LST与原始MODIS 1 km LST相比,RMSE和R²分别由3.1 K和0.5提高至0.38 K和0.94。（2）当随机森林模型中增加建筑形态指标后,模型的袋外分数OOB_score由0.46提高至0.49,模拟的100 m LST与ASTER LST产品比较,R²有所降低,可能的原因是ASTER 和MODIS LST的反演方法和传感器不同,造成两者在100 m尺度下的对比性差一些。但是当驱动因子中增加MOD02和MOD05后,RMSE和R²由2.4 K和0.29提高至1.2 K和0.68,进一步说明MOD02和MOD05在1 km LST降至100 m过程中,起到至关重要作用。（3）在1 km和100 m尺度下,增加建筑形态后,模型OOB_score均有提高,并且建筑形态指标的重要性有所不同,在100 m尺度下独立建筑形态的影响程度有所增加。综上,MODIS LST在城市地区降尺度研究中需要考虑大气顶层辐亮度、大气可降水量和建筑形态的影响,并且不同的建筑形态对LST的重要性存在空间尺度效应。  相似文献