Identification of Convective and Stratiform Clouds Based on the Improved DBSCAN Clustering Algorithm     

Yuanyuan ZUO  Zhiqun HU  Shujie YUAN  Jiafeng ZHENG  Xiaoyan YIN  Boyong LI 《大气科学进展》2022,39(12):2203-2212

A convective and stratiform cloud classification method for weather radar is proposed based on the density-based spatial clustering of applications with noise (DBSCAN) algorithm. To identify convective and stratiform clouds in different developmental phases, two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) models are proposed by applying reflectivity factors at 0.5° and at 0.5°, 1.5°, and 2.4° elevation angles, respectively. According to the thresholds of the algorithm, which include echo intensity, the echo top height of 35 dBZ (ET), density threshold, and ε neighborhood, cloud clusters can be marked into four types: deep-convective cloud (DCC), shallow-convective cloud (SCC), hybrid convective-stratiform cloud (HCS), and stratiform cloud (SFC) types. Each cloud cluster type is further identified as a core area and boundary area, which can provide more abundant cloud structure information. The algorithm is verified using the volume scan data observed with new-generation S-band weather radars in Nanjing, Xuzhou, and Qingdao. The results show that cloud clusters can be intuitively identified as core and boundary points, which change in area continuously during the process of convective evolution, by the improved DBSCAN algorithm. Therefore, the occurrence and disappearance of convective weather can be estimated in advance by observing the changes of the classification. Because density thresholds are different and multiple elevations are utilized in the 3D model, the identified echo types and areas are dissimilar between the 2D and 3D models. The 3D model identifies larger convective and stratiform clouds than the 2D model. However, the developing convective clouds of small areas at lower heights cannot be identified with the 3D model because they are covered by thick stratiform clouds. In addition, the 3D model can avoid the influence of the melting layer and better suggest convective clouds in the developmental stage.  相似文献   

影响华南汛期持续性强降水年际变化的大气环流和海温异常          下载免费PDF全文

林爱兰  谷德军  李春晖  郑彬  彭冬冬 《热带气象学报》2022,38(1):1-10

利用1961—2017年中国地面观测站日降水资料、全球大气多要素和海表温度月资料,分析华南区域持续性强降水过程的气候特征,诊断并比较与华南前汛期、后汛期区域持续性强降水年际变化相关的大气环流和海表温度异常特征。结果表明,3—12月华南都可能出现持续性强降水过程,其中汛期4—9月的占了94.4%。伴随着区域持续性强降水的年际变化,华南本地垂直上升运动显著异常是前汛期和后汛期的共同点,但前汛期、后汛期在华南及周边环流异常、水汽输送来源以及海温异常分布等方面都存在一定差异。在前汛期华南区域持续性强降水偏重年,赤道西太平洋区域海温偏低,由于大气罗斯贝波响应使西太平洋副热带高压偏强,热带西太平洋向华南区域水汽输送加强,从而有利于区域持续性强降水偏重。后汛期华南区域持续性强降水偏重年的海温异常分布是赤道中东太平洋区域正异常、东印度洋至西太平洋暖池区负异常,海温异常通过西北太平洋副热带高压、南海热带季风强度、水汽输送和垂直环流等多方面,导致后汛期区域持续性强降水偏重。   相似文献   

FY-3E: The First Operational Meteorological Satellite Mission in an Early Morning Orbit     

Peng ZHANG  Xiuqing HU  Qifeng LU  Aijun ZHU  Manyun LIN  Ling SUN  Lin CHEN  Na XU 《大气科学进展》2022,39(1):1-1

Fengyun-3 E(FY-3E),the world’s first early-morning-orbit meteorological satellite for civil use,was launched successfully at the Jiuquan Satellite Launch Center on 5 July 2021.The FY-3E satellite will fill the vacancy of the global early-morning-orbit satellite observation,working together with the FY-3C and FY-3D satellites to achieve the data coverage of early morning,morning,and afternoon orbits.The combination of these three satellites will provide global data coverage for numerical weather prediction(NWP)at 6-hour intervals,effectively improving the accuracy and time efficiency of global NWP,which is of great significance to perfect the global earth observing system.In this article,the background and meteorological requirements for the early-morning-orbit satellite are reviewed,and the specifications of the FY-3E satellite,as well as the characteristics of the onboard instrumentation for earth observations,are also introduced.In addition,the ground segment and the retrieved geophysical products are also presented.It is believed that the NWP communities will significantly benefit from an optimal temporal distribution of observations provided by the early morning,mid-morning,and afternoon satellite missions.Further benefits are expected in numerous applications such as the monitoring of severe weather/climate events,the development of improved sampling designs of the diurnal cycle for accurate climate data records,more efficient monitoring of air quality by thermal infrared remote sensing,and the quasicontinuous monitoring of the sun for space weather and climate.  相似文献   

不同类型冷却屋顶方案对城市群热环境的缓解效果     

张弥  马红云  林卉娇  李海俊  王莹 《气候变化研究进展》2021,17(1):45-57

利用耦合单层城市冠层模型的中尺度数值模式WRF/UCM,选取8组不同反照率和绿化比例的屋顶冷却方案进行敏感性试验,模拟研究不同冷却屋顶方案对长三角城市群2013年夏季城市热环境的影响,并分析其影响机制。结果表明：不同冷却屋顶方案对城市群热环境的缓解效果与屋顶参数之间呈很强的线性关系。高温热浪天气下,HR4（反照率为1.0）和GR4（屋顶绿化率为100%）方案的制冷度日数分别降低了14.7%和10.9%,节约的能源比普通夏日更多。同时,高温热浪天气会增强热岛强度,高反照率屋顶方案在白天对热岛起到更有效的缓解,热浪天气下日平均热岛强度最大可降低1.36℃。相同方案下,在高温热浪天气下的缓解效果均胜于普通夏日,平均而言,高反照率屋顶和屋顶绿化的降温效果分别增大38.5%和34.9%,增湿效果分别增大29.5%和21.9%,这主要是由于在高温热浪天气下,高反照率屋顶方案能够减少更多的净辐射通量,屋顶绿化方案能够释放更多的潜热通量。此外,城市格点密集区域的降温效果优于分散的城市区域,处于城市群中的常州区域较单独的杭州区域的降温幅度平均高32%。  相似文献   

华南黑碳气溶胶浓度与南海夏季风关系的年代际突变          下载免费PDF全文

郑彬  黄燕燕  谷德军  林爱兰  李春晖 《大气科学学报》2021,44(4):507-517

利用重建的华南区域黑碳气溶胶(Black Carbon, BC)浓度资料,分析其与南海夏季风在年际尺度上的关系。结果表明,华南区域BC浓度与南海夏季风的关系在2000年前后有明显的突变,由显著负相关变为显著正相关,即由高BC浓度弱季风变为高BC浓度强季风。通过合成对比分析,发现1988—1999年(第一时间段)的华南BC主要气候效应是间接辐射强迫作用:华南BC使云粒子半径减小,抑制华南区域春季降水,增加了云的生命期,从而使到达地面的短波辐射减少,表面和低层大气降温。负温度异常激发了异常反气旋,在南海区域即有东风异常。到夏季,东风异常减弱了季风强度,同时抑制了南海地区的降水。2000—2010年(第二时间段)的华南BC主要气候效应是直接辐射强迫作用:春季高BC浓度通过直接气候效应,增暖大气,加强降水,但是雨日减少,从而使到达地面的短波辐射增多,表面和低层大气增温。正温度异常激发了异常气旋,在南海区域即有西风异常一直维持到夏季,增大了季风强度,同时增强了南海地区的降水。  相似文献   

基于Logistic方法构建的中国降雪判定方法研究          下载免费PDF全文

林文青  陈活泼 《大气科学学报》2022,45(6):863-878

基于中国区域逐日降雪、降水、气温、相对湿度、气压和风速等观测数据,构建了中国区域的Logistic降雪判定方法,并对该方法和当前广泛应用的其他降雪判定方法在中国区域的适用性展开对比研究。结果表明,单温度阈值法和S曲线法对[-3,4] ℃气温区间内的降雪模拟不确定性相对较大。比较而言,Logistic拟合的系列方法成功率更高,对中国不同区域降雪识别也更为稳健,尤其是对青藏高原地区降雪事件的识别效果明显优于其他方法。在Logistic方法中,温度和相对湿度对降雪判定起决定作用,而气压和风速的影响相对较小。Logistic湿球温度方案(LogT_w)和气温+相对湿度方案(LogT_aH_R)均能很好地再现降雪量的空间分布和年际变化特征,且相应偏差均小于其他方法;总体上,这两种方案对降雪量识别效果差别不大。因此,可使用LogT_w方案或LogT_aH_R方案对中国区域降雪事件进行判别,尤其是对模式中降雪事件的识别。  相似文献   

机器学习在广西台风极大风速预报中的应用     

吴玉霜  黄小燕  陈家正  赵华生 《气象研究与应用》2021,42(4):26-31

以1980-2020年广西台风期间桂林、梧州、龙州、南宁、玉林等5个气象观测站的地面日极大风速为研究对象,采用多元线性回归(MR)、支持向量机(SVM)、模糊神经网络(FNN)等三种较为常用的线性和非线性方法分别进行预报建模,对2011-2020年共10a独立样本的检验.结果 表明,在全样本风速预报的平均绝对误差上,FNN模型对桂林站、梧州站、龙州站、玉林站共4个站点预报的平均绝对误差最小,总体预报精度最好,MR预报模型则对南宁站有较好的预报能力,SVM模型预报效果总体偏差.对于6级以上大风的TS评分、命中率、空报率和预报偏差等4个评估指标的统计,FNN模型的预测精度最高且相对稳定,MR方案次之,SVM在三种方案中预报效果最差.FNN方法对广西台风期间地面日极大风速的预报有较好的参考作用.  相似文献   

全国地热资源调查评价与勘查示范工程进展   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

王贵玲  张薇  蔺文静  刘峰  甘浩男  付雷 《中国地质调查》2018,5(2):1-7

地热作为一种清洁能源,在我国经济发展与能源转型过程中正发挥着越来越重要的作用。“全国地热资源调查评价与勘查示范工程”自实施以来,主要开展了京津冀地区地热资源评价以及东南沿海和青藏高原东部干热岩的勘查等工作。这些工作的开展在获得一系列科研突破成果的同时,也解决了大量地热开发的工程问题,积累了大量成果和经验。该文对工程取得的进展及成果进行了总结,对工作开展中出现的问题进行了探讨,可用于指导我国地热资源勘查开发工作。  相似文献   

层次分析与模糊数学综合评价法在矿山环境评价中的应用   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

陈哲锋  吴静  郭玉斌  林腾 《华东地质》2018,(4):305-310

采用遥感技术提取矿山环境评价因子,运用层次分析法与模糊数学法对三江成矿带南段矿山环境进行综合评价。层次分析法确定的矿山环境评价因子按权重排序,依次为植被覆盖率、土地利用、地形地貌、矿山地质灾害、水土流失和矿山开发占地;模糊数学法评价的区域矿山环境隶属第一等级"好"。通过GIS平台,按权重值对评价因子进行叠加、成图,实现了三江成矿带南段的矿山环境评价。层次分析与模糊数学综合评价法,不仅综合考虑矿山环境影响因子,且充分发挥了2种数学方法的优点,将动态与静态、定量与非定量等指标有机结合,发挥其因素和过程的模糊性,减少了专家人为评分的主观性,使评价结果更符合实际。  相似文献   

闽赣交界武夷山南段“桃溪穹隆”形变特征及构造演化探讨          下载免费PDF全文

黄昌旗  张开毕  石建基  张达  林子华  程乔  赵举兴 《华东地质》2018,(4):252-260

"桃溪穹隆"由内核、中间层和盖层组成,发育岩石流变,韧性、韧脆性和脆性变形(断裂)。文章以"桃溪穹隆"内核、中间层和盖层为对象,通过研究其形变特征、运动形式及相互关系,探讨穹隆上隆的运动方式,结合沉积事件、岩浆活动和构造运动,阐述穹隆的形成机制和构造演化特征。"桃溪穹隆"于加里东期(志留纪末)隆升,华力西期—印支期(晚二叠世—中三叠世)大规模上隆,燕山期及后期继承性活动,主隆升期(华力西期—印支期)为逆时针旋转上隆。穹隆长期隆升是该区古元古代结晶基底出露的主要原因。  相似文献