循环神经网络在雷达临近预报中的应用          下载免费PDF全文

韩丰  龙明盛  李月安  薛峰  王建民 《应用气象学报》2019,30(1):61-69

该文将循环神经网络（recurrent neural network,RNN）应用于雷达临近预报。使用预测循环神经网络（predictive RNN）架构,利用雷达历史组合反射率因子建模,给出雷达组合反射率因子未来1 h的预报结果。预测循环神经网络的核心是在长短时记忆单元（long short-term memory,LSTM）中增加时空记忆模块,能够提取雷达回波不同尺度的空间特征,配合循环神经网络架构,可以有效解决反射率因子预测问题。北京大兴雷达和广州雷达长时间序列的独立检验结果和2个强对流天气个例检验结果表明:该方法和传统的基于交叉相关法的1 h雷达外推临近预报相比,在20 dBZ和30 dBZ检验项目内,临界成功指数（CSI）可以提升0.15~0.30,命中率（POD）提高0.15~0.25,虚警率（FAR）降低0.15~0.20,该方法对反射率因子强度变化有一定预报能力。  相似文献   

冷空气强风在大型城市中的精细结构和形成机制     

向杰勋  陈桂兴  姜平  吴乃庚  温之平 《大气科学》2019,43(3):577-597

地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象进行建筑物分辨率的大规模数值模拟研究仍是一个挑战。本研究利用中尺度气象模式嵌套流体计算动力模式的超高分辨率局地气象预报系统,对强冷空气过程造成广州市区的一次强风事件进行数值模拟,深入探讨强风的精细结构和形成机制。结果表明,伴随着强冷空气入侵,广州市区的平均风速和风场高频扰动均明显增强,且在城市冠层顶尤为明显,呈现区域不均匀的三维结构,数值模拟与地面观测相一致。较大范围的强风速和阵风主要出现在建筑物较为低矮的老城区上空,并持续影响下游河道等开阔区域。在高层建筑密集的新城区,虽然整体风速明显减弱,但能在平行风向的街道狭管和下游区域形成局地强风。特别是,超高层建筑群引起显著的垂直环流,导致强风扰动向下传播,造成最大风速达8 m s?1的地面局地强风,阵风指数接近2。上游建筑群引起的风场扰动呈现大尺度湍流结构,能沿着平均气流传播影响数公里之远的下游地区。当风场扰动经过广州塔等单体超高层建筑时,可在其两侧绕流区再次加强,形成局地强风。局地强风和阵风还出现在垂直于风向排列的沿江高层建筑群的侧边,与建筑屏风的阻挡效应和缺口溢出有关。研究结果促进认识城市强风的时空特征和物理机制,有助于提升城市气象的精细化预报水平。  相似文献   

太阳辐射管理地球工程对海洋酸化影响的模拟研究     

温作龙  姜玖  曹龙 《气候变化研究进展》2019,15(1):41-53

研究地球工程对海洋酸化的影响对于评估地球工程对全球气候和环境的影响有重要意义。文中使用中等复杂程度的地球系统模式,模拟了典型CO₂高排放情景RCP8.5下,实施太阳辐射管理地球工程对海洋表面的pH和文石（碳酸钙的一种亚稳形态）饱和度的影响,并定量分析了各环境因子对海洋酸化影响的机理。模拟结果表明,在RCP8.5情景下,到2100年,相对于工业革命前水平,全球海洋表面平均pH下降了0.43,文石饱和度下降了1.77。相对于RCP8.5情景,2100年地球工程情景下全球海洋表面平均pH增加了0.003,而文石饱和度降低了0.16。地球工程通过改变溶解无机碳、碱度、温度等环境因子影响海洋酸化。相对于RCP8.5情景,实施地球工程引起的溶解无机碳浓度的增加使pH和文石饱和度均减小,碱度的增加使pH和文石饱和度均增大,温度的降低使pH增大而使文石饱和度减小。总体而言,太阳辐射管理地球工程可以降低全球温度,但无法减缓海洋酸化。  相似文献   

基于NCEP FNL资料的山西岢岚地区雨雪天气诊断可信度分析     

程胡华  王益柏  闻斌  武帅  智茂林  赵亮 《气象与环境学报》2019,35(2):23-31

基于山西岢岚地区2005—2014年共1218个雨雪天气日的NCEP FNL资料(1°×1°)与探空资料,采用偏差、绝对差、相关系数和偏差区间占有率的统计方法,对常规物理量(温度、相对湿度、纬向风和经向风)和诊断物理量(T_800-500、T_d800和TT_d700)进行统计分析。结果表明:常规物理量中的温度平均偏差值和绝对差值最小、相关系数值最大,分别为-0. 22℃、1. 02℃、0. 90,可信度最高;而相对湿度的平均偏差值和绝对差值最大、相关系数值最小,分别为12. 31%、19. 68%和0. 63,可信度最低;纬向风和经向风的可信度相差不大,略低于温度;诊断物理量T_800-500、T_d800和TT_d700的偏差值分别为-0. 08℃、1. 50℃和2. 79℃,绝对差值分别为1. 21℃、3. 33℃和4. 14℃,相关系数值分别为0. 95、0. 92和0. 74,偏差值为[-5,5]占总数百分比分别为98. 77%、80. 30%和75. 04%。即T_800-500可信度最高,TT_d700指数可信度最低。  相似文献   

2017年冬季长沙一次重度霾污染天气过程气象成因分析     

周莉  兰明才  张舰齐  周慧  唐杰  许霖  文萍 《气象与环境学报》2019,35(3):45-51

利用空气质量监测资料、常规气象资料,根据气象条件的水平和垂直扩散能力,以及地面湿度和动力条件等分析了2017年1月27—29日长沙地区这次严重空气污染事件的污染特征。结果表明:污染发生时段,南支槽不断加深东移,槽前势力强盛的西南气流将孟加拉湾一带的水汽向长沙地区输送,进一步增加了该地区的空气湿度。同时,持续东移的脊前暖平流对长沙中低层大气增温有显著影响,为稳定的大气层结创造了有利条件。长沙处于弱高压的底后部,受大范围的弱鞍型场及均压场控制,地面有暖倒槽发展,且由于高压较弱,导致地面和低空的风速较小,不利于污染物的水平扩散,同时有利于夜间地面的辐射降温。稳定的大气环流形势为霾天气和严重污染提供了持续稳定的大气环境场,逆温结构和稳定温度层结在一定程度上减弱了大气在垂直方向上的湍流交换和热力对流,大气中的污染颗粒不易扩散,为此次污染事件的维持、加剧提供了重要的气象条件。长沙地区处在罗霄山脉和雪峰山脉之间的湘江故地,受周边地形阻挡的影响,污染物在下沉气流的控制下聚集到长沙地区后,很难通过水平输送离开,这也是造成此次霾污染的原因之一。  相似文献   

江淮梅雨期极端对流微物理特征的双偏振雷达观测研究          下载免费PDF全文

杨忠林  赵坤  徐坤  李凯  陈刚  温龙  刘溯  杨正玮 《气象学报》2019,77(1):58-72

为研究梅雨期极端对流系统的微物理特征,利用2013—2014年江淮梅雨期间南京溧水S波段双偏振雷达探测资料和地面自动站小时降水资料,统计分析了两类极端对流降水系统的微物理特征及差异。这两类极端对流系统的定义基于地面降水强度和雷达回波顶高,分别为所有对流中降水强度最强的1%（R类:小时降水强度>46.2 mm/h）和对流发展高度最高的1%（H类:20 dBz回波顶高>14.5 km）。结果显示这两类极端对流系统仅有30%的样本重合,显示了二者之间的弱相关性。对于相同的反射率因子Z_H,R类极端对流系统的近地面差分反射率因子Z_DR通常较H类极端对流小约0.2 dB,表明R类极端对流具有较小的平均粒径。结合双偏振雷达反演的粒子大小和相态分布显示,虽然两类极端对流都表现出海洋性对流降水特征,但R类极端对流较H类极端对流的总体雨滴粒径更小而数浓度更高,导致R类极端对流系统的地面降水更强。与R类极端对流系统相比,H类极端对流系统的上升运动更强,将更多的水汽和过冷水输送到0℃层以上,有利于形成更大的冰相粒子（如霰粒子等）,并通过融化形成大雨滴。以上研究表明,梅雨期降水强度和对流发展深度并没有必然的联系,极端降水主要是中等高度的对流引起。   相似文献   

三江造山带义敦岛弧中段格聂（南）花岗岩体地球化学特征及地质意义   总被引：2，自引：0，他引：2  

马比阿伟  木合塔尔·扎日  文登奎  张明春 《地质学报》2015,89(2):305-318

夹持于甘孜—理塘结合带与金沙江结合带之间的义敦弧岩浆岩带上发育了3条纵贯南北的造山花岗岩带,其中:中带形成了由20余个岩体组成的雀而山—格聂花岗岩带和相关的银、锌、铅-锌多金属矿床。本文对格聂(南)花岗岩体进行研究,发现其岩石类型为花岗闪长岩、二长花岗岩和钾长花岗岩三类,以二长花岗岩为主体。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明格聂花岗岩的成岩年龄为89.9±3.6Ma。地球化学研究表明,岩石中主量元素化学成分具有富硅、富铝、低钠高钾的特征,为典型的S型花岗岩。铝饱和指数ASI1,指示岩浆源自地壳;(CaO)%/(Na2O)%值等于0.1左右,表明源岩为大陆地壳沉积岩区的泥质岩。稀土总量均值228.83×10-6,稀土配分曲线呈略右倾近直线海鸥型,与地壳熔融型花岗岩形态一致。轻重稀土分馏不明显;铕出现明显负异常(δEu=0.13),显示岩浆分异结晶作用强烈。微量元素蛛网图上明显亏损大离子亲石元素Sr;富集高场强元素U。Rb/Sr平均比值14.97,表明格聂花岗岩的源岩为上部陆壳。结合Rb-(Y+Nb)图解、(Rb/30)-Hf-(Ta×3)图解、R1-R2变异图解,格聂南岩体形成于后碰撞造山环境,应是甘孜-理塘洋盆和金沙江洋盆闭合后,造山后伸展作用活动的产物。  相似文献   

高铁对中国城市可达性格局的影响分析   总被引：10，自引：6，他引：4  

钟业喜  黄洁  文玉钊 《地理科学》2015,(4):387-395

基于列车时刻表数据,以地级城市为研究对象,通过提取两两中心城市间的最短交通时间,以平均可达性为度量指标,测算了全国31个中心城市的可达性水平,分析了高铁对中心城市可达性格局的影响。依据中心城市到全国地级城市的最短交通时间提取全国31个中心城市的一日交流圈范围,分析了中心城市的高铁效应,并选择北京、上海、广州、武汉、重庆5个中心城市作为典型案例,分析和探讨一日交流圈空间格局变化的影响因素。结果表明:1中心城市可达性水平与城市的空间区位及城市的对外交通条件关联密切;2高铁网络的发展使中心城市的可达性水平有所提升,受城市所处的空间区位及高铁建设条件的影响,不同城市的可达性改善程度存在差距;3高铁对中心城市一日交流圈范围拓展的影响显著且呈东中西差异分布,中心城市一日交流圈覆盖的地级市数量增加,在城市密集地区,地级市被叠加覆盖的次数增长;4中心城市一日交流圈的拓展与高铁线路布局走向一致,优越的中心地理位置有利于中心城市交流圈范围的扩大,地形、水域等地理障碍则会限制城市交流圈在不同方向上的拓展;5高铁网络的发展对改善城市可达性的作用正逐渐赶超城市空间区位对城市可达性水平的影响。  相似文献   

大同盆地形成机制的构造研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

岑敏  董树文  施炜  周涛发  陈龙  陈兴强 《地质论评》2015,61(6):1235-1247

大同盆地为位于华北地块中部的新生代断陷盆地,自中新世晚期以来经历了持续的强烈伸展作用。基于边界断裂滑动的运动学及动力学分析,结合对本区新生界沉积地层与玄武岩资料的总结归纳以及对区域动力学背景的讨论,本文提出了大同盆地的形成机制:自10~8 Ma以来,鄂尔多斯地块东北缘形成NW向伸展的构造应力场,其中σ1垂直,σ2、σ3水平,σ2的方位角为60°,σ3方位角为150°,此构造应力场控制边界断裂的运动,形成NE向大同断陷盆地。盆地的形成对应岩石圈减薄深部过程,可能受到了印度——欧亚板块碰撞、太平洋——欧亚板块碰撞板缘动力作用的影响。本文将岩石圈浅部构造应力场与深部地幔活动结合起来综合分析大同盆地的形成机制,并提出了一些新的认识:控制大同盆地形成的正断型构造应力场不同于华北区域性走滑型构造应力场;首次测得了与地幔活动相关的大同火山群大峪口玄武岩K-Ar年龄为0.68±0.13Ma;大同盆地具有板内狭窄型裂谷的构造特征。本文为建立鄂尔多斯地块东缘山西地堑系的运动学和动力学模型提供新的依据。  相似文献   

低温雨雪过程的粒子群-神经网络预报模型   总被引：3，自引：0，他引：3       下载免费PDF全文

陆虹  翟盘茂  覃卫坚  金龙  谢敏  钱晰  赵华生 《应用气象学报》2015,26(5):513-524

利用逐日气温和降水量数据、NCEP/NCAR再分析资料以及预报场资料,通过分析提取我国南方区域持续性低温雨雪过程及其预报因子,使用粒子群-神经网络方法建立非线性的统计集合预报模型 (PSONN-EPM),对我国南方区域持续性低温雨雪过程进行预报试验。结果表明:以过程的冷湿程度及影响范围为标准,将低温雨雪过程分为一般过程和严重过程,并建立不同的预报模型效果较好。通过10 d独立样本预报试验看,基于粒子群-神经网络方法建立的集合预报模型比基于逐步回归方法建立的预报模型的预报平均相对误差小,对严重过程预报能力高于对一般过程预报,且这种非线性统计集合建模方法在建模过程中不需要调整神经网络参数,在实际预报业务中值得尝试。  相似文献