基于机器学习的高精度高分辨率气象因子时空估计     

方颖  李连发 《地球信息科学学报》2019,21(6):799-813

气象变量常作为重要的影响因子出现在环境污染、疾病健康和农业等领域,而高分辨率的气象资料可作为众多研究的基础数据,对推进相关研究的发展意义重大。本文以中国大陆为研究区域,利用2015年824个气象站点的气温、相对湿度和风速3套数据,结合不同的解释变量组合,分别构建了各自的GAM和残差自编码器神经网络（简称残差网络）模型,以10倍交叉验证判断模型是否过拟合。研究结果表明：① GAM和残差网络方法都不存在过拟合问题,同GAM相比,残差网络显著提高了模型预测的精度（3个气象因素的交叉验证CV R²平均提高了0.21,CV RMSE平均降低了37%）,其中相对湿度模型的提升幅度最大（CV R²:0.85 vs. 0.52,CV RMSE:7.53% vs. 13.59%）;② 残差模型的结果较普通克里格插值结果和再分析资料更接近站点观测数据,表明残差网络可作为高分辨率气象数据研制的可靠方法。此外,研究还发现在相对湿度模型中加入臭氧浓度和气温、在风速模型中加入GLDAS风速再分析资料,可提升模型的性能。  相似文献   

An examination of snow redistribution over smooth land‐fast sea ice     

J. Iacozza  D. G. Barber 《水文研究》2010,24(7):850-865

An understanding of temporal evolution of snow on sea ice at different spatial scales is essential for improvement of snow parameterization in sea ice models. One of the problems we face, however, is that long‐term climate data are routinely available for land and not for sea ice. In this paper, we examine the temporal evolution of snow over smooth land‐fast first‐year sea ice using observational and modelled data. Changes in probability density functions indicate that depositional and drifting events control the evolution of snow distribution. Geostatistical analysis suggests that snowdrifts increased over the study period, and the orientation was related to the meteorological conditions. At the microscale, the temporal evolution of the snowdrifts was a product of infilling in the valleys between drifts. Results using two shore‐based climate reporting stations (Paulatuk and Tuktoyuktuk, NWT) suggest that on‐ice air temperature and relative humidity can be estimated using air temperature recorded at either station. Wind speed, direction and precipitation on ice cannot be accurately estimated using meteorological data from either station. The temporal evolution of snow distribution over smooth land‐fast sea ice was modelled using SnowModel and four different forcing regimes. The results from these model runs indicate a lack of agreement between observed distribution and model outputs. The reasons for these results are lack of meteorological measurements prior to the end of January, lack of spatially adequate surface topography and discrepancies between meteorological variables on land and ice. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

气象观测设备运行状态综合判定技术应用     

李雁  李峰  郭维  夏元彩  周青  周薇 《南京气象学院学报》2016,8(5):439-445

从气象观测设备运行保障角度出发,基于各观测设备自身运行状态检测信息,结合气象观测数据、气象观测元数据信息以及各级气象观测技术保障业务人员人工填报业务数据,研制了我国气象观测设备运行状态综合判定技术;同时制订了各气象观测设备运行状态分类标准和显示标准,将设备运行状态分为正常、报警、故障和非观测4类状态,分别用绿色、橙色、蓝色和灰色标识.气象观测设备运行状态综合判定技术在一定程度上促进了我国气象观测装备技术保障工作的规范化、标准化开展.该技术贴合气象装备技术保障业务实际需求,设备运行状态判定真实率达100％,结果经实践证明科学合理有效,基于该方法开展的设备运行监控保障工作提高了观测系统稳定可靠的运行能力.  相似文献   

江苏盐城地区一次持续雾-霾天气过程的综合分析   总被引：7，自引：3，他引：4  

周文君  平海波  刘端阳  魏建苏  韦莹莹  王群 《气象》2016,42(7):838-846

2013年12月上旬江苏盐城地区出现了一次历史罕见的持续重度雾-霾天气,利用盐城市常规气象观测资料、NCEP再分析资料(1°×1°)及环境监测中心站的污染物浓度资料等,对此次过程的环流背景、气象要素、大气层结特征以及动力条件、污染情况等进行了综合性分析。结果发现:12月上旬中高层冷空气势力弱,以纬向环流为主;低层弱的水平风场为雾-霾的发生发展提供了有利的环流背景;稳定的层结特征,近地面高强度的贴地逆温和持续较低的混合层高度是此次雾-霾天气长时间维持的重要因素;边界层内弱正散度及负涡度是此次雾-霾天气得以维持发展的动力因子;通过后向轨迹分型和火点监测资料分析发现:污染物的长距离输送在此次重污染天气的形成过程中起到了一定作用。最后,文中建立了能见度和PM_(2.5)浓度、相对湿度的非线性回归方程,对能见度的预报效果较好,为实际业务应用中雾-霾的预报提供了有利的依据。  相似文献   

高性能计算技术在气象领域的应用   总被引：3，自引：2，他引：1       下载免费PDF全文

赵立成  沈文海  肖华东  王彬  孙婧  魏敏  李娟  沈瑜 《应用气象学报》2016,27(5):550-558

高性能计算通过应用超级计算机与并行处理技术解决复杂的计算问题,是信息技术发展比较迅猛的领域之一。气象应用始终是高性能计算的重要领域,高性能计算技术有效地解决了高分辨率、高精度气象数值预报模式发展限制,在气象预报预测业务中发挥着核心支撑作用。数十年以来,由于数值天气模式研究和业务运行对计算资源的强烈需求,国内外气象领域高性能计算机及应用迅速发展起来。气象领域对高性能计算能力及系统的可靠性需求日益提升。高性能计算技术将与气象预报应用日益融合,相互影响促进,不断创新发展。为满足气象预报预测业务和科研工作需求,中国气象部门将进一步提升高性能计算能力,并致力于优化集约高性能计算系统布局,高效管理计算资源,发挥最大效益。  相似文献   

气象卫星可见光红外光学成像仪发展沿革          下载免费PDF全文

杨忠东  刘健 《应用气象学报》2016,27(5):592-603

该文回顾了环境气象卫星可见光红外光学成像遥感仪器50多年的发展历程,从不同时期在轨运行的近百台 (套) 仪器中选择了12种作为代表,结合仪器功能性能技术指标和应用需求梳理分析了其历史发展脉络和主流业务发展趋势,并初步探讨了创新发展方向。50多年的发展可以分为3个阶段:早期探索20年, 美国第1代探索性仪器,开创了气象卫星对地观测的先河;初步应用20年, 基本形成初步应用格局,欧洲、中国等开始发展自己的环境气象卫星光学成像遥感仪器;稳定应用和进步发展10多年。新一代极轨卫星可见光红外光学成像遥感仪器,其典型特征是光谱波段20个以上,谱段带宽窄,光谱范围全面覆盖0.4~15 μm,辐射测量精度高,空间分辨率为200~1000 m,其改进型仪器代表了未来极轨气象卫星主流业务发展趋势。静止气象卫星可见光红外光学成像遥感仪器未来主流业务发展方向的典型特点是光谱波段15个以上,谱段带宽较窄,光谱范围全面覆盖0.4 ~15 μm,辐射测量精度高,空间分辨率为500~2000 m,圆盘图成像速度可达到分钟级,区域扫描速度更快。  相似文献   

贵州辐射雾的时空变化特征及其气象要素分析     

谢清霞  唐延婧  庞庆兵 《气象与环境科学》2016,39(2):119-125

选取2008—2012年贵州省3646站次的辐射雾天气过程,根据08时能见度大小将其划分为4级雾、3级雾、2级雾和1级雾四个等级,利用常规地面观测资料分析其时空变化特征,并根据辐射雾多发生区选取出修文、三穗和凤冈3个分布在贵州省高速干道上的站点,利用相应地面气象观测台站的逐日逐时实测气象要素资料,分析其不同等级的气象要素特征。结果表明:各等级辐射雾在10月—次年1月发生较多;空间分布呈"东多西少"格局,4级雾主要分布中心为修文和岑巩,其余等级辐射雾主要分布中心为三穗、凤冈、平塘、正安、松桃和锦屏;修文站的4级雾偏多与其平均相对湿度明显偏高、风速小于3 m/s和风向主要为偏东风相关性较高;三穗站和凤冈站的平均相对湿度与当日08时和前一日20时的气温差相对利于雾的生成,但其风速较小,垂直混合较弱,故其主要为较低等级雾。  相似文献   

北方集中供热系统气象风险评估初探   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈莉  李帅 《冰川冻土》2018,40(6):1285-1290

供热管网爆裂、跑冒滴漏是北方集中供热城市面临的常见问题,供热管网出现大型故障往往是在室外寒冷的隆冬时节,如果间断或限额供热时间过长,将会造成严重的社会和经济影响。同时在极端低温情况下,可能会造成热源供应不足,出现限额供热现象,不能保证室内舒适度,影响人们的正常生活。本文提出了能源供应气象风险评估和热网维修寒冷风险评估方法,并进行了案例评估,以期为未来进行相关风险评估提供参考。  相似文献   

Brittleness index predictions from Lower Barnett Shale well-log data applying an optimized data matching algorithm at various sampling densities     

David A.Wood 《地学前缘(英文版)》2021,12(6):444-457

The capability of accurately predicting mineralogical brittleness index(BI)from basic suites of well logs is desir-able as it provides a useful indicator of the fracability of tight formations.Measuring mineralogical components in rocks is expensive and time consuming.However,the basic well log curves are not well correlated with BI so correlation-based,machine-learning methods are not able to derive highly accurate BI predictions using such data.A correlation-free,optimized data-matching algorithm is configured to predict BI on a supervised basis from well log and core data available from two published wells in the Lower Barnett Shale Formation(Texas).This transparent open box(TOB)algorithm matches data records by calculating the sum of squared errors be-tween their variables and selecting the best matches as those with the minimum squared errors.It then applies optimizers to adjust weights applied to individual variable errors to minimize the root mean square error(RMSE)between calculated and predicted(BI).The prediction accuracy achieved by TOB using just five well logs(Gr,pb,Ns,Rs,Dt)to predict BI is dependent on the density of data records sampled.At a sampling density of about one sample per 0.5 ft BI is predicted with RMSE～0.056 and R2～0.790.At a sampling density of about one sample per 0.1 ft BI is predicted with RMSE～0.008 and R2～0.995.Adding a stratigraphic height index as an additional(sixth)input variable method improves BI prediction accuracy to RMSE～0.003 and R2～0.999 for the two wells with only 1 record in 10,000 yielding a BI prediction error of＞±0.1.The model has the potential to be applied in an unsupervised basis to predict BI from basic well log data in surrounding wells lacking mineralogical measure-ments but with similar lithofacies and burial histories.The method could also be extended to predict elastic rock properties in and seismic attributes from wells and seismic data to improve the precision of brittleness index and fracability mapping spatially.  相似文献   

气象卫星接收天线标校技术及应用     

张作君  王健  张小雪  吕明佳  杨蕾 《气象科技》2019,47(3):380-385

在过去的几十年中,我国气象事业的不断发展,中国风云气象卫星完成了从试验应用型向业务服务性的不断转型,因此对于卫星信号接收天线的可靠性和指向精度要求越来越高。目前用于接收风云系列极轨气象卫星下行信号的天线主要有12m和4.2m天线,其具有动态特性高、波束宽度窄等特点,因此需要在天线安装和运行期间对天线的轴系误差进行精确的标定和校准。本文在传统标校方法的基础上,提出了利用太阳进行的误差标校技术,进一步降低了标校环节的复杂程度,提高了标校精度。  相似文献