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基于自组织神经网络算法的重庆秋冬季空气污染与天气分型的关系

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气象 2020年第9期46卷 1222-1234页

作者：胡春梅陈道劲周国兵邹倩重庆市气象台重庆401147

为了了解重庆秋冬季节空气污染天气的环流特征,利用NCEP再分析资料对污染天气过程地面气压场应用自组织神经网络算法(SOM)进行天气分型,并经过主观对比分析,总结出3类典型天气型:均压型、低压型、高压底部型;其中均压型分为2小类:两冷... 详细信息

为了了解重庆秋冬季节空气污染天气的环流特征,利用NCEP再分析资料对污染天气过程地面气压场应用自组织神经网络算法(SOM)进行天气分型,并经过主观对比分析,总结出3类典型天气型:均压型、低压型、高压底部型;其中均压型分为2小类:两冷锋间的均压场、弱高压区的均压场;高压底部型按冷高压中心位置分为3小类:北方高压型、西北高压型、东北高压型。比较分析发现高压底部型大气污染物浓度最高,空气污染最为严重。应用常规观测资料和L波段探空资料分析发现:各类污染天气型表现为地面静风频率高,近地层水平风速小;逆温出现概率高,大气层结稳定,大气边界层高度低等特点。从大尺度环流背景、动力、热力气象条件及后向轨迹模拟分析了3类典型污染天气过程形成原因,为重庆地区空气污染潜势预报及浓度预报提供参考依据。

关键词：天气分型自组织神经网络算法(SOM) 大气污染

四种机器深度学习算法对武汉地区雷达回波临近预报的检验和评估

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气象 2022年第4期48卷 428-441页

作者：袁凯李武阶李明庞晶武汉市气象台武汉430040

基于PredRNN++、MIM、CrevNet和PhyDNet四种机器深度学习算法,利用武汉地区2012—2019年的雷达和降水资料,开展了人工智能技术在武汉地区临近预报中的应用研究,根据均方误差(MSE)、结构相似性指数(SSIM)、命中率(POD)、虚警率(FAR)和临... 详细信息

基于PredRNN++、MIM、CrevNet和PhyDNet四种机器深度学习算法,利用武汉地区2012—2019年的雷达和降水资料,开展了人工智能技术在武汉地区临近预报中的应用研究,根据均方误差(MSE)、结构相似性指数(SSIM)、命中率(POD)、虚警率(FAR)和临界成功指数(CSI)等指标检验评估了四种机器学习算法对武汉地区雷达回波临近预报的预报性能,并以半拉格朗日光流法进行了对比,得到以下主要结论:MIM算法的MSE和FAR最低,SSIM最高;PredRNN++算法的POD和CSI最高。机器深度学习算法的POD、CSI和SSIM均高于光流法,FAR和MSE则更低,其中SSIM、POD、CSI三种指标的提升幅度在3.2%~24.7%,MSE和FAR两种指标的降幅在13.1%~43.3%。30 min以内,除CrevNet外,其余三种机器学习算法和光流法的预报能力较为接近;30 min以后,深度学习算法和光流法都随着预报时效的延长,预报能力均显著下降,但机器学习算法下降得更缓慢,尤其是60 min以后光流法的降幅进一步增加,显示出机器学习长预报时效的优势。此外,机器学习算法之间针对不同评分指标在不同预报时效的下降速度并不一致。PredRNN++算法在所有强度上CSI均表现最佳,MIM和PhyDNet两种算法对≥40 dBz的回波预报、CrevNet算法对≥50 dBz的回波预报均好于光流法。机器学习算法和光流法都随着回波强度的增加,CSI和POD迅速降低,FAR快速上升,但机器学习算法的FAR上升得更慢。四个不同回波形态、不同发展趋势个例的分析结果表明,机器学习算法不仅具备对一定回波强度变化的预报能力,而且对回波强度和面积变化趋势的时间节点预报也与实况基本一致。此外,机器学习算法对回波运动的预报能力明显强于光流法,显示出机器学习算法良好的应用前景。

关键词：机器深度学习雷达回波临近预报检验评估

云南5月降雨量与前期季节内振荡活动相互关系的分析研究

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大气科学 1999年第2期23卷 177-183页

作者：肖子牛温敏云南省气象台昆明650034

云南地处低纬高原，受南亚季风影响，其５月降雨量的多寡基本表征了这一地区雨季开始的早晚，对该地区的农业生产有着重要的影响，本文利用ＴＢＢ（黑体辐射温度）资料及云南地区的降水资料，分析研究了该地区５月降雨量与前期印度洋赤... 详细信息

云南地处低纬高原，受南亚季风影响，其５月降雨量的多寡基本表征了这一地区雨季开始的早晚，对该地区的农业生产有着重要的影响，本文利用ＴＢＢ（黑体辐射温度）资料及云南地区的降水资料，分析研究了该地区５月降雨量与前期印度洋赤道地区季节内振荡活动的关系。分析结果表明，冬季印度洋赤道地区季节内振荡活动的强弱与次年５月云南地区的降雨量有着密切的联系，即，当冬季印度洋赤道地区季节内振荡活动较强时，次年云南地区５月降雨量较常年偏多；反之，则偏少。

关键词：降雨量季节内振荡黑体辐射温度云南降水

造成北京春季气温预报失误的持续性低云过程分析

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气象 2022年第6期48卷 705-718页

作者：秦庆昌于波徐路扬纪彬王媛媛张琳娜北京市气象台北京100091

2021年3月2—4日北京地区受持续性的低云影响,导致气温预报出现较大偏差,全球数值模式、区域数值模式及预报员均未预报出此次低云天气过程。利用常规气象观测资料、ERA5再分析资料、风云四号A星(FY-4A)高分辨率可见光云图及激光云高仪... 详细信息

2021年3月2—4日北京地区受持续性的低云影响,导致气温预报出现较大偏差,全球数值模式、区域数值模式及预报员均未预报出此次低云天气过程。利用常规气象观测资料、ERA5再分析资料、风云四号A星(FY-4A)高分辨率可见光云图及激光云高仪和毫米波云雷达等新型探测资料,对低云的形成和维持机制进行探讨。研究结果表明:此次低云过程是在前期降水过后无明显冷空气影响、近地面湿度未得到很好的清除这一有利背景下,配合稳定的大气层结、弱上升运动和地形因素的共同作用下得以维持和发展。925 hPa暖平流发展和风速增强破坏了稳定层结,使得边界层内混合加强,进而导致低云消散。利用激光云高仪和毫米波云雷达可分别获取云底高度和云体结构的精细信息,可作为常规观测的有益补充。

关键词：预报偏差低云过程形成机制云高仪云雷达

云南5月雨量与热带海温异常及亚洲季风变化的关系

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应用气象学报 2001年第3期12卷 368-376页

作者：晏红明杞明辉肖子牛云南省气象台昆明650034

利用相关分析和合成分析方法 ,研究了云南 5月雨量与热带海温、热带对流活动及亚洲季风等大尺度气候环流背景变化的关系。指出云南 5月雨量与北印度洋季风气流区赤道东太平洋地区的对流活动有明显的相关 ,揭示了云南 5月多雨年和少雨年... 详细信息

利用相关分析和合成分析方法 ,研究了云南 5月雨量与热带海温、热带对流活动及亚洲季风等大尺度气候环流背景变化的关系。指出云南 5月雨量与北印度洋季风气流区赤道东太平洋地区的对流活动有明显的相关 ,揭示了云南 5月多雨年和少雨年赤道东太平洋和印度洋地区的海温距平、2 0 0hPa纬向风和 850hPa矢量风场的不同分布特征。这种前后期海温、对流活动和高低层风场的变化具有很好的持续性 ,对预测云南 5月雨量的变化有一定的指示指义。还计算了南亚地区 4～ 6月的季风指数 ,分析了云南 5月雨量与初夏南亚季风指数变化的关系。结果表明 ,南亚季风指数高 ,云南 5月雨量偏多 ;南亚季风指数低 ,云南 5月雨量偏少。同时 ,研究还表明南亚季风指数在季风爆发前期和季风爆发时段的变化有很好的一致性。

关键词：云南 5月雨量热带海温异常对流活动季风指数 2001年相关分析合成分析方法

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临沂市霜冻过程中不同温度要素的变化特征

现代农业科技 2025年第1期 134-137+141页

作者：李素梅刘新磊蒋煜毛晨旭庄妍莒南县气象局临沂市气象局

基于临沂市10个国家气象站霜冻期间的气温、0 cm地温、草温和露点温度的逐小时观测数据与天气现象视频智能观测仪识别结果，分析了临沂市霜冻过程中不同温度要素的变化特征。结果表明：临沂地区霜冻日数分布呈现南北高、中间低的特征，2... 详细信息

基于临沂市10个国家气象站霜冻期间的气温、0 cm地温、草温和露点温度的逐小时观测数据与天气现象视频智能观测仪识别结果，分析了临沂市霜冻过程中不同温度要素的变化特征。结果表明：临沂地区霜冻日数分布呈现南北高、中间低的特征，2022年以前霜冻期间草温日最低值大多在0℃以下；从日最低温度来看，草温最低，气温最高；从变化幅度来看，草温最大，气温最小；冷空气影响时，各温度降低时间先后依次为草温、0 cm地温、气温，草温降至0℃和气温降至5℃的时间差可达2 h左右；当无降水发生时，草温与露点温度的日最低值相当或更低，因而草温对霜冻的发生发展有着更明显的指示意义；当有降水发生时，草温对霜冻的指示意义并不明确；随着识别算法的优化，天气现象视频智能观测仪准确性有所提高，但可用数据较少，识别准确性仍有待进一步提高。

关键词：霜冻气温 0cm地温露点温度草温天气现象视频智能观测仪温度变化山东临沂

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浙江梅汛期暴雨预报的客观订正方案对比分析

气象 2023年第6期49卷 697-707页

作者：沈文强钱浩马昊孙长叶延君浙江省气象台杭州310051 浙江省兰溪市气象台金华321100

基于2019—2021年浙江省自动站观测资料和多模式预报数据,分析了各模式对梅汛期暴雨预报的综合表现,并采用12组降水订正方案开展了2020年和2021年浙江省梅汛期降水预报的客观订正,对比了各订正方案对模式暴雨预报的改进效果。结果表明:E... 详细信息

基于2019—2021年浙江省自动站观测资料和多模式预报数据,分析了各模式对梅汛期暴雨预报的综合表现,并采用12组降水订正方案开展了2020年和2021年浙江省梅汛期降水预报的客观订正,对比了各订正方案对模式暴雨预报的改进效果。结果表明:ECMWF、CMA-SH9和CMA-MESO梅汛期暴雨预报表现优于NCEP-GFS和CMA-GFS,且频率偏差关系稳定,可联合用于开展多模式预报客观订正;由于逐年梅汛期暴雨特征差异大,频率匹配算法无法对预报进行有效订正;最优评分法(OTS)能显著提升ECMWF模式暴雨预报TS评分,但空报率有所增加;对ECMWF降水预报经OTS量级订正后再开展基于集合平均的概率匹配订正,能明显改善以大雨带稳定性降水为主的梅汛期暴雨预报质量,但对于对流性较强的梅汛期暴雨过程订正效果不佳;优选预报成员的各类多模式融合算法均能够有效改进对流性较强的梅汛期暴雨过程预报质量,包括多模式平均、自适应集成和时滞集合预报在2020年和2021年均有明显正技巧;对各模式降水预报经OTS订正后再开展集成预报能够进一步提高梅汛期暴雨预报质量,且对稳定性暴雨和对流性暴雨过程均有较好的订正能力,其中经多模式时滞集合分级订正算法集成OTS量级订正预报表现最优。

关键词：客观订正梅雨暴雨频率匹配概率匹配最优评分法多模式集成时滞集合预报

石家庄S波段和X波段双偏振雷达定量降水估测应用研究

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高原气象 2025年第1期44卷 253-264页

作者：黄兆楚印佳楠杨洋张晓瑞黄毅王梧熠崔毅李禧亮河北省人工影响天气中心河北石家庄050021 河北省气象装备中心河北石家庄050021 河北省气象与生态环境重点实验室河北石家庄050021 石家庄市气象局河北石家庄050081

基于石家庄S波段雷达和X波段雷达、雨滴谱仪观测资料以及地面雨量计数据,分析两种雷达的R(ZH)、R(ZH,ZDR)、R(KDP)和R(KDP,ZDR)四种定量降水估测方法。结果表明,利用雨滴谱仪数据计算出的雷达反射率因子与雷达实测具有较好的一致性,但... 详细信息

基于石家庄S波段雷达和X波段雷达、雨滴谱仪观测资料以及地面雨量计数据,分析两种雷达的R(ZH)、R(ZH,ZDR)、R(KDP)和R(KDP,ZDR)四种定量降水估测方法。结果表明,利用雨滴谱仪数据计算出的雷达反射率因子与雷达实测具有较好的一致性,但整体偏大5 dB;两种雷达使用R(KDP,ZDR)方法估测降水结果优于其他方法,使用偏振参量KDP能明显提高降雨估测结果,使用ZDR后,测雨公式较单参量提高不明显;使用R(KDP)和R(KDP,ZDR)方法,利用X波段雷达估测降水的准确度略高于S波段雷达,可提升约10%,利用高空间分辨率的X波段雷达可以提升城市降水估测的精确度。

关键词：双偏振雷达雨滴谱定量估测降水(QPE)

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西宁强降水的多普勒雷达径向速度图特征研究

气象 2020年第2期46卷 269-277页

作者：谢启玉魏国财张令振赵娟青海省西宁市气象台西宁810016 青海省气象台西宁810016

分析2010—2016年西宁强降水多普勒天气雷达径向速度图特征及预警指标,结果表明:西宁强降水的径向速度图上往往会出现逆风区,且直接受影响的混合性强降水Ⅰ类逆风区略多,对流性强降水多为Ⅱ类,总体上逆风区以东北向移动为最多。逆风区... 详细信息

分析2010—2016年西宁强降水多普勒天气雷达径向速度图特征及预警指标,结果表明:西宁强降水的径向速度图上往往会出现逆风区,且直接受影响的混合性强降水Ⅰ类逆风区略多,对流性强降水多为Ⅱ类,总体上逆风区以东北向移动为最多。逆风区较强降水出现时间有一定的提前量,且强降水落区在逆风区及其移动路径附近,逆风区既是强降水预警的时效性判据,也是识别强降水落区及路径的有用判据。逆风区切变流场的辐合(散),将增强(减弱)强降水的发展,且辐合(散)的出现提前于强降水的开始(结束)时间。强降水前1 h的垂直风切变特征为混合性强降水低层最大、中层最小,对流性强降水各层则均明显大;低—中—高层冷、暖平流配置的混合性强降水主要表现为深厚暖平流,对流性强降水则平流不明显或低、中层有暖平流。对流性强降水最大回波高度和零速度层均较混合性强降水高,但其总体差别较小。综合应用径向速度得到的强降水临近预警指标,其准确率达到78.6%。

关键词：多普勒雷达径向速度垂直风场强降水预警