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A Deep Learning Approach for Forecasting Thunderstorm Gusts in the Beijing–Tianjin–Hebei Region

Advances in Atmospheric Sciences 2024年第7期41卷 1342-1363页

作者： Yunqing LIU Lu YANG mingxuan chen Linye SONG Lei HAN Jingfeng XU Faculty of Information Science and Engineering Ocean University of ChinaQingdao 266100China Institute of Urban Meteorology China Meteorological AdministrationBeijing 100089China Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters(CIC-FEMD) Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjing 210044China

Thunderstorm gusts are a common form of severe convective weather in the warm season in North China,and it is of great importance to correctly forecast *** present,the forecasting of thunderstorm gusts is mainly based on traditional subjective methods,which fails to achieve high-resolution and high-frequency gridded forecasts based on multiple observation *** this paper,we propose a deep learning method called Thunderstorm Gusts TransU-net(TGTransUnet)to forecast thunderstorm gusts in North China based on multi-source gridded product data from the Institute of Urban Meteorology(IUM)with a lead time of 1 to 6 *** determine the specific range of thunderstorm gusts,we combine three meteorological variables:radar reflectivity factor,lightning location,and 1-h maximum instantaneous wind speed from automatic weather stations(AWSs),and obtain a reasonable ground truth of thunderstorm ***,we transform the forecasting problem into an image-to-image problem in deep learning under the TG-TransUnet architecture,which is based on convolutional neural networks and a *** analysis and forecast data of the enriched multi-source gridded comprehensive forecasting system for the period 2021–23 are then used as training,validation,and testing ***,the performance of TG-TransUnet is compared with other *** results show that TG-TransUnet has the best prediction results at 1–6 *** IUM is currently using this model to support the forecasting of thunderstorm gusts in North China.

关键词： thunderstorm gusts deep learning weather forecasting convolutional neural network transformer

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Comparative study on the performance of ConvLSTM and ConvGRU in classification problems-taking early warning of short-duration heavy rainfall as an example

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Atmospheric and Oceanic Science Letters 2024年第4期17卷 52-57页

作者： Meng Zhou Jingya Wu mingxuan chen Lei Han Faculty of Information Science and Engineering Ocean University of ChinaQingdaoChina Institute of Urban Meteorology China Meteorological AdministrationBeijingChina

卷积长短期记忆单元ConvLSTM和卷积门控循环单元ConvGRU是两种广泛应用的深度学习单元,通过将循环机制与卷积运算相结合,常常用于时空序列的预测.为了明确上述两种模型的收敛速度和分类能力,需要使用相同的模型架构对相同的分类问题进... 详细信息

卷积长短期记忆单元ConvLSTM和卷积门控循环单元ConvGRU是两种广泛应用的深度学习单元,通过将循环机制与卷积运算相结合,常常用于时空序列的预测.为了明确上述两种模型的收敛速度和分类能力,需要使用相同的模型架构对相同的分类问题进行预测.本研究将北京短时强降水区级预警问题看作深度学习中的二分类问题,使用京津冀雷达网的组合反射率数据和北京区域内的自动气象站降雨数据进行深度学习模型的训练和评估.结果表明,ConvGRU的收敛速度比ConvLSTM快约25%.ConvLSTM和ConvGRU的预警性能随地区,时间,降雨强度的变化趋势相似,但大部分ConvLSTM的得分较高,少数情况下ConvGRU的得分较高.

关键词：深度学习卷积长短期记忆单元卷积门控循环单元分类问题

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Enhancing the Efficiency of Multi-Electrolyzer Clusters with Lye Mixer:Topology Design and Control Strategy

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Energy Engineering 2024年第10期121卷 3055-3074页

作者： mingxuan chen Jun Jia Baoping Zhang Leiyan Han Mengbo Ji Zhangtao Yu Dongfang Li Wenyong Wang Hongjing Jia Huachi Xu China Three Gorges Technology Co. Ltd.Beijing101199China Sichuan Energy Internet Research Institute Tsinghua UniversityChengdu610000China China Three Gorges Renewables(Group)Co. Ltd.Beijing101125China Ordos City Hanxia Renewables Co. Ltd.Ordos014300China

The rise in hydrogen production powered by renewable energy is driving the field toward the adoption of systems comprising multiple alkaline water *** setups present various operational modes:independent operation and multi-electrolyzer parallelization,each with distinct advantages and *** study introduces an innovative configuration that incorporates a mutual lye mixer among electrolyzers,establishing a weakly coupled system that combines the advantages of two *** approach enables efficient heat utilization for faster hot-startup and maintains heat conservation post-lye interconnection,while preserving the option for independent operation after decoupling.A specialized thermal exchange model is developed for this topology,according to the dynamics of the lye *** study further details startup procedures and proposes optimized control strategies tailored to this structural *** heat from the caustic fully heats up the multiple electrolyzers connected to the lye mixing system,enabling a rapid hot start to enhance the system’s ability to track renewable energy.A control strategy is established to reduce heat loss and increase startup speed,and the optimal valve openings of the diverter valve and the manifold valve are *** results indicate a considerable enhancement in operational efficiency,marked by an 18.28%improvement in startup speed and a 6.11%reduction in startup energy consumption inmulti-electrolyzer cluster systems,particularlywhen the systems are synchronized with photovoltaic energy *** findings represent a significant stride toward efficient and sustainable hydrogen production,offering a promising path for large-scale integration of renewable energy.

关键词： Alkaline water electrolyzer hydrogen production control strategy system modeling

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Polyploidy Induction and Morphological Characteristics in the Asiatic Hybrid Lily(Lilium *** dazzling)

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Journal of Northeast Agricultural University(English Edition) 2024年第2期31卷 24-33页

作者： Xiang Yixun chen mingxuan chen Jianguo Yu Zhenyu Zhang Jinzhu Yang Tao Che Daidi Fan Jinping College of Horticulture and Landscape Architecture Northeast Agricultural UniversityHarbin 150030China Key Laboratory of Cold Region Landscape Plants and Applications Harbin 150030China

The Asiatic hybrid lily cultivar Lilium dazzling(family Liliaceae)is a perennial herbaceous bulbous plant with bright yellow flowers of ornamental *** also shows resistance to diseases and abiotic stress,making it an ideal parent for breeding *** study established a sterile culture system using scales of dazzling lily as explants to induce *** buds growing to 1 cm were treated with different concentrations of colchicine(125,250 and 500μmol·L-1),pendimethalin or trifluralin(100,200 and 300μmol·L-1,respectively)for 12,24 and 36 *** cytometry and chromosome counting were used to identify ploidy,and the phenotype of the polyploids was examined by stomatal observation and leaf index *** increasing mutagen concentration and exposure time,the mortality and mutagenic rate *** optimal treatment group was:300μmol·L-1 trifluralin for 12 h,which resulted in 15.55%mortality rate and 42.22%induction *** polyploid plants showed a significant increase in stomata length,leaf length and leaf width,with a decrease in stomatal density compared with the control *** study provided a basis for polyploid breeding.

关键词： polyploid Asiatic hybrid lily trifluralin flow cytometry plant morphology

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Scientific Advances and Weather Services of the China Meteorological Administration’s National Forecasting Systems during the Beijing 2022 Winter Olympics

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Advances in Atmospheric Sciences 2024年第5期41卷 767-776页

作者： Guo DENG Xueshun SHEN Jun DU Jiandong GONG Hua TONG Liantang DENG Zhifang XU Jing chen Jian SUN Yong WANG Jiangkai HU Jianjie WANG mingxuan chen Huiling YUAN Yutao ZHANG Hongqi LI Yuanzhe WANG Li GAO Li SHENG Da LI Li LI Hao WANG Ying ZHAO Yinglin LI Zhili LIU Wenhua GUO China Meteorological Administration Earth System Modeling and Prediction Centre Beijing 100081China State Key Laboratory of Severe Weather China Meteorological AdministrationBeijing 100081China Key Laboratory of Earth System Modeling and Prediction China Meteorological AdministrationBeijing 100081China National Meteorological Center China Meteorological AdministrationBeijing 100081China Environmental Modeling Center/NCEP/NWS/NOAA College ParkMD 20740USA Nanjing University of Information Science and Technology Nanjing 210044China Institute of Urban Meteorology China Meteorological AdministrationBeijing 100089China School of Atmospheric Sciences and Key Laboratory of Mesoscale Severe Weather/Ministry of Education Nanjing UniversityNanjing 210023China Tsinghua University Beijing 100084China

Since the Beijing 2022 Winter Olympics was the first Winter Olympics in history held in continental winter monsoon climate conditions across complex terrain areas,there is a deficiency of relevant research,operational techniques,and *** made providing meteorological services for this event particularly *** China Meteorological Administration(CMA)Earth System Modeling and Prediction Centre,achieved breakthroughs in research on short-and medium-term deterministic and ensemble numerical *** key technologies crucial for precise winter weather services during the Winter Olympics were developed.A comprehensive framework,known as the Operational System for High-Precision Weather Forecasting for the Winter Olympics,was *** of these advancements represent the highest level of capabilities currently available in *** meteorological service provided to the Beijing 2022 Games also exceeded previous Winter Olympic Games in both variety and *** included achievements such as the“100-meter level,minute level”downscaled spatiotemporal resolution and forecasts spanning 1 to 15 *** 30 new technologies and over 60 kinds of products that align with the requirements of the Winter Olympics Organizing Committee were developed,and many of these techniques have since been integrated into the CMA’s operational national forecasting *** accomplishments were facilitated by a dedicated weather forecasting and research initiative,in conjunction with the preexisting real-time operational forecasting systems of the *** program represents one of the five subprograms of the WMO’s high-impact weather forecasting demonstration project(SMART2022),and continues to play an important role in their Regional Association(RA)II Research Development Project(Hangzhou RDP).Therefore,the research accomplishments and meteorological service experiences from this program will be carried forward into forthcoming highimpact weather

关键词： Beijing Winter Olympic Games CMA national forecasting system data assimilation ensemble forecast bias correction and downscaling machine learning-based fusion methods

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数智时代促进深度学习的职业教育项目化教学范式构建

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现代远程教育研究 2024年第1期36卷 63-72页

作者：陈明选凌震曹小兵江南大学江苏“互联网+教育”研究基地江苏无锡214122 无锡职业技术学院江苏无锡214122

当前我国职业教育教学面临教学目标浅层化、教学内容的知识点与技能点缺少联系与整合、教学方法难以适应高阶思维发展和学习迁移、教学评价方式与学习结果不匹配、信息技术与课程教学融合表面化等困境。项目化教学作为一种以学生为中心... 详细信息

当前我国职业教育教学面临教学目标浅层化、教学内容的知识点与技能点缺少联系与整合、教学方法难以适应高阶思维发展和学习迁移、教学评价方式与学习结果不匹配、信息技术与课程教学融合表面化等困境。项目化教学作为一种以学生为中心,强调问题引领、任务驱动和成果导向的教学范式,已在职业教育领域有所探索,但仍不足以解决上述难题。这其中的重要原因在于职业教育项目化教学常常流于形式,且并未指向深度学习,为此构建一种促进深度学习的职业教育项目化教学范式成为当务之急。指向深度学习的职业教育项目化教学范式包括衍生性问题、理解性目标、理解性环境、深度学习活动、持续性评价、总结与反思等要素,依次构成了项目学习的起点、支点、平台、载体、支架和升华路径,同时该范式强调项目化教学应紧紧围绕问题、任务、情境和实体性成果来开展。基于“小张凉皮营运方案”项目化教学设计案例的剖析表明,促进深度学习的职业教育项目化教学范式能够为职业教育项目化教学实践提供方法指导,且在学生的理解水平、思维发展、深度学习状态方面具有促进作用。

关键词：深度学习职业教育项目化教学理解性教学

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S波段与X波段天气雷达探测参量差异及组网融合处理研究

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气象 2024年第4期50卷 488-498页

作者：刘于新马建立陈明轩史朝成都信息工程大学电子工程学院成都610225 北京城市气象研究院北京100089

随着X波段双偏振雷达探测网的增多,与S波段双偏振雷达开展组网观测愈发具有必要性。利用北京地区2021年7月27日的一次强对流天气过程的观测资料,对X波段双偏振雷达组网观测值和S波段双偏振雷达观测值进行一致性定量分析,结果表明:两者... 详细信息

随着X波段双偏振雷达探测网的增多,与S波段双偏振雷达开展组网观测愈发具有必要性。利用北京地区2021年7月27日的一次强对流天气过程的观测资料,对X波段双偏振雷达组网观测值和S波段双偏振雷达观测值进行一致性定量分析,结果表明:两者观测的反射率因子(Z)一致性好,差分反射率(Z_(DR))差异集中在0 dB值附近,Z≥30 dBz时,差分相移率(K_(DP))差异显著。根据观测值差异特征,比较了探测参量直接融合和距离指数权重融合两种数据融合方式,通过分析偏振参量垂直剖面图发现,融合后可以相互弥补探测盲区,K_(DP)通过距离指数权重融合的方式过渡更加自然。本文融合效果可供不同波段雷达融合组网提供参考。

关键词： S波段双偏振雷达 X波段雷达网融合组网

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基于BIM和YOLOv5的闸墩浇筑高度智能识别方法

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人民长江 2024年第9期55卷 238-243页

作者：刘奕炜陈铭轩牛志伟丁毅陈荣河海大学水利水电学院江苏南京210098 南京鸿源信息技术有限公司江苏南京210000 江苏仪征市水利局江苏扬州225000

水利工程施工进度是工程建设方关注的重要事项。为实现水闸工程的智慧化建设,基于BIM技术和图像识别技术提出了一种虚实结合的闸墩浇筑高度识别方法。通过BIM技术建模,生成了包含不同闸墩浇筑高度的虚拟图像数据集;利用深度学习的目标... 详细信息

水利工程施工进度是工程建设方关注的重要事项。为实现水闸工程的智慧化建设,基于BIM技术和图像识别技术提出了一种虚实结合的闸墩浇筑高度识别方法。通过BIM技术建模,生成了包含不同闸墩浇筑高度的虚拟图像数据集;利用深度学习的目标检测算法YOLOv5对虚拟数据集进行训练,得到能准确识别不同浇筑高度闸墩的智能模型。在实验室搭建具有不同浇筑高度的闸墩模型,通过摄像机拍摄获取不同高度闸墩的实景图像,再利用该智能识别模型对实景图像进行验证。研究结果表明,该模型能够准确识别实际场景中闸墩的浇筑高度,可广泛应用于水利工程主体建筑物的实际施工进度识别,为数字孪生水利工程建设提供有效的模型支持。

关键词：水闸闸墩 BIM YOLOv5 计算机视觉技术深度学习

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基于Max/MSP的中国古代乐律计算及可听化平台搭建

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复旦学报（自然科学版） 2024年第3期63卷 351-358,368页

作者：翁若伦贾云皓逢居源陈铭轩秦毅上海音乐学院音乐工程系上海200031 上海音乐学院音乐学系上海200031

对于传统的音乐学研究而言,中国历代乐律的系统性阐释藏于晦涩的古代史料文献;历朝历代的乐律系统均涉及艰深的数理计算。本文基于Max/MSP交互式编程语言与开发环境,探讨运用音乐科技手段初步搭建“中国古代乐律计算及可听化平台”的方... 详细信息

对于传统的音乐学研究而言,中国历代乐律的系统性阐释藏于晦涩的古代史料文献;历朝历代的乐律系统均涉及艰深的数理计算。本文基于Max/MSP交互式编程语言与开发环境,探讨运用音乐科技手段初步搭建“中国古代乐律计算及可听化平台”的方法,从而促使抽象乐律知识的交互展示和体验变得简便。平台适用于教学、科普等多种场景,并探索特殊音乐数据与声音处理新方法。平台以跨学科视角探索古代乐律创新性呈现与中国传统音乐文化创造性发展。

关键词：中国古代乐律学音乐科技 Max/MSP 计算及可听化平台

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碱性水电解槽关键材料研究进展

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1841-1860页

作者：刁书楷赵雄郁章涛陈明轩刘影李森林杨天让刘建国华北电力大学能源电力创新研究院新型储能技术北京实验室北京102206 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京101100 三峡科技有限责任公司北京101100

绿氢需求的快速增长对制氢电解槽提出了低成本、高电密以及适应低/变负载运行和快速/频繁启停的要求。碱性水电解制氢是当前低成本电解制氢的首选方法,但其电流密度低且设备庞大,难以适应可再生能源的电力波动性。碱性水电解的进一步发... 详细信息

绿氢需求的快速增长对制氢电解槽提出了低成本、高电密以及适应低/变负载运行和快速/频繁启停的要求。碱性水电解制氢是当前低成本电解制氢的首选方法,但其电流密度低且设备庞大,难以适应可再生能源的电力波动性。碱性水电解的进一步发展面临着关键材料性能提升、电解槽优化设计和运行调控等方面的技术挑战。本文在介绍碱性水电解基本原理的基础上,梳理了限制碱性电解槽电流密度和负载运行范围的关键材料的研究进展。针对电解槽运行控制,阐述了反向电流对电极材料的影响与缓解策略,最后展望了碱性水电解制氢技术发展前景与挑战。

关键词：碱性水电解制氢电极复合隔膜

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