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基于数据感知的气象算法调度框架设计与应用

应用气象学报 2024年第4期35卷 502-512页

作者：霍庆何文春高峰陈士旺徐拥军王琦国家气象信息中心北京100081

气象产品加工任务往往由不同算法组合而成,其状态对数据源具有高依赖性。高效感知数据状态,并及时合理启动调度,对提升气象产品加工的时效性至关重要。设计并建设了基于数据感知技术的气象算法调度框架,对比测试结果分析表明:在实时分... 详细信息

气象产品加工任务往往由不同算法组合而成,其状态对数据源具有高依赖性。高效感知数据状态,并及时合理启动调度,对提升气象产品加工的时效性至关重要。设计并建设了基于数据感知技术的气象算法调度框架,对比测试结果分析表明:在实时分析数据源到报状态的基础上,数据感知调度实现数据到报即算法启动运行,任务调度延迟较定时调度显著降低,由3784 ms降至11 ms。数据感知调度作为气象大数据云平台加工流水线的核心能力,已在国省部署并实时运行。目前在国家级业务中支撑19种核心业务算法的高效调度,日调度次数约为6.67×10^(5),平均调度延迟为31 ms;在省级业务中支撑14种算法的高效调度,日调度次数约为8×10^(4),平均调度延迟为156 ms。此外,数据感知调度实现了气象业务上下游算法的无缝串联,可为解决气象业务间的脱节问题、提升气象业务间的协同性提供解决方案。

关键词：数据感知技术任务调度气象算法气象大数据云平台加工流水线

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北京等6城市奥运期间不利天气的概率统计

应用气象学报 2006年第B08期17卷 42-47页

作者：李庆祥朱燕君熊安元国家气象信息中心北京100081

基于1954—2003年我国北京、青岛、秦皇岛、天津、沈阳和上海6城市高温、沙尘、雾、雷暴、大风和暴雨等日值资料,根据统计学理论和原理,对2008年奥运会比赛期间可能出现的各种不利天气的概率进行了统计分析。结果表明:在上述所有城市中... 详细信息

基于1954—2003年我国北京、青岛、秦皇岛、天津、沈阳和上海6城市高温、沙尘、雾、雷暴、大风和暴雨等日值资料,根据统计学理论和原理,对2008年奥运会比赛期间可能出现的各种不利天气的概率进行了统计分析。结果表明:在上述所有城市中高温、沙尘、雾、大风、冰雹和暴雨等天气发生天数均具有小概率事件的统计特征,而雨日和轻雾日数两种不利天气的发生频数较高,并且其概率分布函数近似为Gamma函数。在此基础上对北京等6城市奥运会期间主要的小概率事件发生概率进行了估算,对于雨日和轻雾日数等,则给出了其出现日数的理论概率值。

关键词：不利天气概率分布小概率事件

两种陆面模式对中国区域土壤温度模拟的对比分析

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气象学报 2022年第4期80卷 533-545页

作者：孙帅师春香梁晓姜立鹏徐宾韩帅谷军霞粟运国家气象信息中心北京100081

为研究不同陆面模式对中国区域土壤温度的模拟效果,基于中国气象局陆面数据同化系统(CMA Land Data Assimilation System,CLDAS)大气驱动数据分别驱动Noah和Noah-MP陆面模式进行中国区域土壤温度的模拟(简称:CLDAS_Noah和CLDAS_Noah-MP... 详细信息

为研究不同陆面模式对中国区域土壤温度的模拟效果,基于中国气象局陆面数据同化系统(CMA Land Data Assimilation System,CLDAS)大气驱动数据分别驱动Noah和Noah-MP陆面模式进行中国区域土壤温度的模拟(简称:CLDAS_Noah和CLDAS_Noah-MP试验),使用2010—2018年中国气象局2380个土壤温度观测站点10和40 cm观测数据以及美国全球陆面数据同化系统(The Global Land Data Assimilation System,GLDAS)驱动的Noah模式(GLDAS_Noah试验)模拟的土壤温度结果,从空间分布、季节、分区等角度进行了评估,实现了不同驱动数据相同陆面模式和相同驱动数据不同陆面模式的对比分析。结果表明:GLDAS_Noah、CLDAS_Noah和CLDAS_Noah-MP试验均能合理模拟出中国区域土壤温度空间分布,但在量级上有一定差异,主要表现在中国东北、新疆、青藏高原等积雪区。对于相同陆面模式不同驱动数据,均方根误差显示CLDAS_Noah试验在季节与分区上均优于GLDAS_Noah试验,间接表明CLDAS大气驱动数据优于GLDAS大气驱动数据,且大气驱动数据是提高土壤温度模拟精度的重要因素之一;对于相同驱动数据不同陆面模式,总体上CLDAS_Noah-MP试验棋拟效果优于CLDAS_Noah试验,其中CLDAS_Noah试验模拟的10和40 cm深度土壤温度在冬季积雪区误差明显大于CLDAS_Noah-MP试验,可能与Noah-MP模式改进了积雪方案有关,但10和40 cm深度下CLDAS_Noah-MP试验在东北、华北、青藏高原地区对春季土壤温度模拟误差明显大于CLDAS_Noah试验,可能与Noah-MP模式融雪方案有关。总之,本研究对于后续开展土壤温度多模式集成、土壤温度站点资料同化,最终研制中国区域高质量土壤温度数据集具有一定的参考意义。

关键词：土壤温度中国气象局陆面数据同化系统全球陆面数据同化系统 Noah Noah-MP 分析

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融合注意力的异构信息网络嵌入学习综述

计算机科学与探索 2025年第01期19卷 1-29页

作者：屠佳琪张华常晓洁王佶袁书宏浙江大学信息技术中心

近年来，图嵌入学习已成为信息网络分析领域最常用的技术之一，其将网络对象嵌入到低维稠密向量空间的同时保留网络结构和内容特征并应用于下游分析任务。然而大多数现实网络是由多种对象类型、对象间的关系以及对象内容特征所组成的异... 详细信息

近年来，图嵌入学习已成为信息网络分析领域最常用的技术之一，其将网络对象嵌入到低维稠密向量空间的同时保留网络结构和内容特征并应用于下游分析任务。然而大多数现实网络是由多种对象类型、对象间的关系以及对象内容特征所组成的异构信息网络（HIN）。因此为了学习更有效的嵌入表达，研究者开始将注意力机制融入到异构信息网络嵌入学习中，用以区分不同层面的异构性对嵌入表达的影响程度。对现有融合注意力的异构信息网络嵌入模型进行综述，全面回顾异构信息网络嵌入在过去五年的研究历程，总结其在解决网络异构性时所面临的内容异构性、结构异构性与语义异构性三大挑战，并概括出一种通用的注意力融合模型框架；针对上述挑战，将现有注意力融合方式分为基于元路径、基于图神经网络以及面向应用场景三大类，并详细对比阐述了各类代表性模型；介绍常用的数据集、基准平台工具和评测指标；总结和探讨异构信息网络嵌入学习未来的研究方向。

关键词：异构信息网络图嵌入学习注意力机制元路径图神经网络

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基于北斗卫星的预警信息发布技术研究及实现

应用气象学报 2014年第3期25卷 375-384页

作者：王春芳陈永涛李春来蒋克俭国家气象信息中心北京100081

利用北斗卫星短报文通信功能,以广播方式发布预警信息,可提高预警信息的覆盖范围和时效性,填补我国海洋及陆地边远地区预警信息发布空白。但北斗卫星预警信息发布存在传输速率低、冗余信息量大、长预警信息发布成功率低的问题。该文对... 详细信息

利用北斗卫星短报文通信功能,以广播方式发布预警信息,可提高预警信息的覆盖范围和时效性,填补我国海洋及陆地边远地区预警信息发布空白。但北斗卫星预警信息发布存在传输速率低、冗余信息量大、长预警信息发布成功率低的问题。该文对北斗卫星预警信息发布系统的系统结构、协议体系和关键问题开展研究,通过指挥机并联、预警信息编码、影响区域识别、联合补包等方法,解决了北斗卫星预警信息发布系统建设的关键问题。在此基础上,该文设计了预警信息网络发布协议、预警信息北斗发布协议和预警信息北斗传输协议,并开发了原型系统。

关键词：北斗卫星预警信息发布协议影响区域

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近50年中国降水格点日值数据集精度及评估

高原气象 2015年第1期34卷 50-58页

作者：赵煜飞朱江国家气象信息中心北京100081

利用高质量的2472个气象台站逐日降水资料和薄盘样条法,对1961 2010年中国大陆降水资料进行了空间内插,得到了中国地面降水0.5°×0.5°格点日值数据集。对该数据集的评估结果表明:夏季误差明显大于其他季节,冬、春、夏、秋季分别有96.7... 详细信息

利用高质量的2472个气象台站逐日降水资料和薄盘样条法,对1961 2010年中国大陆降水资料进行了空间内插,得到了中国地面降水0.5°×0.5°格点日值数据集。对该数据集的评估结果表明:夏季误差明显大于其他季节,冬、春、夏、秋季分别有96.7%,91.8%,63.2%和94.0%的台站绝对误差在±1 mm·d-1之间;冬、春、夏、秋季分别有53%,68%,72%和70%的台站相对误差在±10%之间。基于台风"碧利斯"等3个强降水事件的分析和插值试验表明,格点化降水可以较好地描述一定范围内的面雨量。对比CP和APHRO两套格点资料表明,APHRO格点资料在刻画长江以南的年降水量气候态空间特征方面与观测值较一致;CP格点资料对青藏高原、天山山脉和塔里木盆地等大地形附近的降水空间特征描述较准确。另外,CP和APHRO格点资料都可以再现江淮梅雨日变化特征。当出现大雨和中雨日时,两套网格化降水资料同等程度地弱化了降水强度,而出现小雨日时,CP格点资料更接近实测降水。

关键词：降水空间内插格点数据集评估

1961-2012年中国降雪时空变化特征分析

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资源科学 2015年第9期37卷 1765-1773页

作者：张志富希爽刘娜余予范邵华冯明农国家气象信息中心北京100081 国家卫星气象中心北京100081

利用1961-2012年中国有固态降水观测且序列完整的1 400多站逐日降水量和天气现象数据,建立了完整性较好的降雪序列,选取雪季长度、降雪量、降雪日数、降雪强度和最大降雪量5个指标,分区域研究了中国降雪的时空变化特征。结果表明:中国... 详细信息

利用1961-2012年中国有固态降水观测且序列完整的1 400多站逐日降水量和天气现象数据,建立了完整性较好的降雪序列,选取雪季长度、降雪量、降雪日数、降雪强度和最大降雪量5个指标,分区域研究了中国降雪的时空变化特征。结果表明:中国降雪在空间上主要分布在青藏高原地区、东北地区以及新疆天山以北地区;中国大部分地区降雪量以小雪等级占主要,华中地区以暴雪等级的降雪量占主要;5个区域的降雪日数均以小雪等级占主要,华中地区占65%,其余区域占84%左右;5个区域的雪季长度均为缩短趋势,新疆北部地区主要由于雪季开始期大幅滞后,青藏高原地区、华北地区和华中地区主要由于雪季结束期大幅提前,东北和内蒙古东北部雪季缩短的原因中,雪季开始期滞后和雪季结束期提前各占一半;在降雪的时间变化上,新疆北部地区,降雪量和降雪日数为增加趋势,大雪等级降雪显著增加,东北和内蒙古东北部地区的降雪量和降雪日数无显著变化,其余3个区域的降雪量和降雪日数均有显著减少趋势,其中青藏高原地区暴雪和小雪等级的降雪量显著减少,华北地区的小雪等级降雪量减少显著,华中地区大雪和小雪等级降雪量减少显著。

关键词：雪季长度降雪量降雪日数趋势分析

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自动与人工观测霾日、雾日序列连续性分析

高原气象 2018年第3期37卷 863-871页

作者：任芝花余予韩瑞冯明农国家气象信息中心北京100081

由原始观测数据统计显示,2014年全国雾霾(包括雾、轻雾和霾)日数偏高,尤其霾日数是2000-2013年均值的4.2倍。依据2014年雾霾现象保留人工观测或采用自动观测,将全国2 400余个国家站分为人工站和自动站,分别就两类站2014年雾霾现象日数... 详细信息

由原始观测数据统计显示,2014年全国雾霾(包括雾、轻雾和霾)日数偏高,尤其霾日数是2000-2013年均值的4.2倍。依据2014年雾霾现象保留人工观测或采用自动观测,将全国2 400余个国家站分为人工站和自动站,分别就两类站2014年雾霾现象日数与其历史序列进行了对比分析。结果表明,人工站2014年平均雾霾日数与其2000年以来平均状况及2013年平均雾霾日数接近;而自动站2014年平均雾霾日数明显偏高,成为2000年以来之最,且明显高于2013年统计结果。通过对比分析自动与人工观测方法表明,雾霾现象自动观测采用瞬间观测记录,是造成2014年全国雾霾日数异常偏高的主要原因。基于霾现象持续性特征,针对自动观测霾数据,研究确定了1天至少6个连续时次"现在天气现象"有霾记录,"连续天气现象"方记霾现象的订正方法。统计结果表明,订正前全国2014年平均霾日数为59天,而订正后下降为31天,基本与2013年持平。进一步分析表明,2000年以来我国霾发生频率呈增加趋势,尤其2013年和2014年,霾发生频率成为2000年以来之最。

关键词：雾霾现象自动观测人工观测连续性

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中国动植物自然物候长序列数据集研制

气候与环境研究 2021年第6期26卷 691-702页

作者：罗岚心陈东辉任芝花国家气象信息中心北京100081

中国气象档案馆馆藏1981年以来的木本、草本、虫鸟两栖动物自然物候观测资料,是现有中国境内覆盖范围最广、持续时间最长的自然物候观测数据。通过对数字化档案与电子报文进行数据清洗与质量控制,研制出1981~2018年中国动植物自然物候... 详细信息

中国气象档案馆馆藏1981年以来的木本、草本、虫鸟两栖动物自然物候观测资料,是现有中国境内覆盖范围最广、持续时间最长的自然物候观测数据。通过对数字化档案与电子报文进行数据清洗与质量控制,研制出1981~2018年中国动植物自然物候长序列数据集,分为木本、草本、虫鸟两栖动物3个子集。其中草本植物子集样本13936条,42个物种,12种物候期,数据实有率94.8%;木本植物子集样本36495条,111个物种,18种物候期,数据实有率78.3%;虫鸟两栖动物子集样本15513条,18个物种,2种物候期,实有率95.9%。以北京地区木本植物物候数据分析为例,验证了该地区物候变化与现有气候变化研究结论相吻合。

关键词：自然物候木本植物草本植物虫鸟两栖动物数字化