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高空间分辨率遥感影像地形校正方法比较

测绘通报 2024年

作者：王岩刘英杰武晋雯孙龙彧刘婧楠许常华沈阳建筑大学交通与测绘工程学院中国气象局沈阳大气环境研究所辽宁省农业气象灾害重点实验室沈阳市气象局葫芦岛市气象局锦州市气象局

在地形复杂的山区，地形阴影对遥感影像信息提取造成了极大的影响，因此应对遥感影像进行地形校正，从而消除地形效应，恢复地形阴影区域的地表反射率。本文以辽宁东部林区（辽东林区）为研究区域，采用空间分辨率为16 m的GF-1 WFV遥感... 详细信息

在地形复杂的山区，地形阴影对遥感影像信息提取造成了极大的影响，因此应对遥感影像进行地形校正，从而消除地形效应，恢复地形阴影区域的地表反射率。本文以辽宁东部林区（辽东林区）为研究区域，采用空间分辨率为16 m的GF-1 WFV遥感影像，分别使用SCS+C、Minnaert+SCS和SCEDIL校正模型对原始影像进行地形校正，通过目视分析、光谱保留效果、地形校正效果、分类精度验证和阴阳陡坡光谱反射率一致性等评价指标对校正前后的影像进行对比，最终确定适合于林区的最佳地形校正模型。研究结果表明：①对连续山地丘陵且地形起伏较大的林区，SCS+C相比Minnaert+SCS和SCEDIL模型光谱保留性更好，校正前后各波段反射率均值相差小于4.32，且不存在过校正现象；通过校正后近红外波段反射率与太阳入射角余弦相关性判断3种模型的地形校正效果，SCS+C模型相关性最小，地形校正效果最好，Minnaert+SCS相关性略大，SCEDIL模型存在过校正现象；SCS+C模型校正后影像分类精度比校正前提高近3%、与Minnaert+SCS及SCEDIL模型相比高出近2%。②同时，基于地形校正原理新增阴阳陡坡光谱反射率一致性评价方法，利用校正前后对阴阳陡坡NDVI的影响作为地形校正效果的评价指标，SCS+C校正效果最佳，两个典型区域校正前后阴阳陡坡光谱反射率均值的绝对偏差(10-2)分别由1.14减小到0.58和由1.67减小到0.49，校正后阴阳陡坡光谱一致性提升。综上所述，SCS+C模型优于Minnaert+SCS和SCEDIL，更适用于林区的地形校正。

关键词：地形校正 GF-1 遥感归一化植被指数(NDVI)

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2022年甘肃庆阳旱涝急转特征及成因分析

高原气象 2024年

作者：殷丽霞张强曹彦超王研峰甘肃省人工影响天气办公室甘肃省气象局庆阳市气象局

2022年春夏两季甘肃庆阳降水时空差异明显，区域性、阶段性旱涝灾害交替出现，极端天气频繁发生。利用降水观测及环流指数资料，基于相关分析等方法，本文解析了2022年庆阳旱涝急转的降水特征及可能成因。结果表明：（1）2022年庆阳市... 详细信息

2022年春夏两季甘肃庆阳降水时空差异明显，区域性、阶段性旱涝灾害交替出现，极端天气频繁发生。利用降水观测及环流指数资料，基于相关分析等方法，本文解析了2022年庆阳旱涝急转的降水特征及可能成因。结果表明：（1）2022年庆阳市春夏两季降水表现出旱灾持续时间长、旱涝转变异常迅猛、极端降水突破历史极值的特点。3-6月多个县区降水偏少50%以上，7月降水骤然转为偏多41.0%，并在7月15日区域性大暴雨中最大日降雨量373.1 mm，突破历史极值，这种降水态势的急速转变是极为罕见的。（2）3-5月各县区降水量与海洋尼诺指数（ONI）指数呈明显正相关，7月与ONI呈明显负相关，拉尼娜年西太平洋副热带高压位置偏北，庆阳市春季高温少雨，夏季易出现极端降水，2022年春季拉尼娜事件开始加强，对庆阳市旱涝急转产生重要影响。（3）3月至5月中旬，北极涛动（AO）指数明显高于历史平均值，冷空气活动偏弱导致降水整体偏少。7月中旬至8月中旬AO负相位与强盛的副高配合，促使暴雨集中出现。（4）2022年3-6月及8月，欧亚中高纬500 hPa为“两槽一脊”环流形式，西太副高虽然强盛，但气流辐合带并不在庆阳上空。7月500 hPa转为“两脊一槽”，活跃的冷空气与强盛的水汽输送使强降水频率提升，极端降水发生。

关键词：旱涝急转春夏两季拉尼娜北极涛动西太平洋副热带高压

基于多源卫星资料的重庆巴南区城市热岛效应时空变化特征分析

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陕西气象 2024年第3期 53-61页

作者：杜爱军张德军祝好王嘉佩田守丽重庆市巴南区气象局重庆401320 重庆市气象科学研究所重庆401147

利用夜间灯光、DEM和Landsat NDVI等多源卫星资料提取巴南区郊区背景,结合MODIS地表温度产品,采用城乡二分法和Mann-Kenddall(M-K)检验定量评估2002—2021年巴南区城市热岛时空变化特征。结果表明:(1)巴南区近20 a来城市热岛效应年变化... 详细信息

利用夜间灯光、DEM和Landsat NDVI等多源卫星资料提取巴南区郊区背景,结合MODIS地表温度产品,采用城乡二分法和Mann-Kenddall(M-K)检验定量评估2002—2021年巴南区城市热岛时空变化特征。结果表明:(1)巴南区近20 a来城市热岛效应年变化明显,热岛面积占比随时间呈波动上升的趋势,热岛面积在近20 a增加了31.7%;(2)热岛效应具有明显的季节变化,夏季最强,秋季次之,春季、冬季相对较弱;(3)热岛效应具有明显的空间分布特征,主要影响巴南区西部的龙洲湾、鱼洞、莲花、李家沱街道、界石镇等居民、商业和工业集中区;(4)热岛效应影响范围和强度变化整体相对平稳。该研究结果可为区域城市生态环境、热环境、局地气候等研究和城市气象灾害预报预警提供重要的科学依据。

关键词：热岛效应卫星资料时空特征巴南

超高效合相色谱法快速测定食品复合包装袋中7种异氰酸酯类化合物的残留量及迁移量

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食品科学 2024年第11期45卷 285-292页

作者：邱月李根容余秋玲谭超兰陆嘉莉张清重庆市计量质量检测研究院重庆401123 重庆市九龙坡区疾病预防控制中心重庆400039

目的:建立一种超高效合相色谱(ultra-high performance convergence chromatography,UPC2)法快速检测食品复合包装袋中7种异氰酸酯类化合物的残留量和迁移量。方法:采用ACQUITY UPC2HSS C18SB色谱柱进行分离,流动相CO_(2)-甲醇进行梯度... 详细信息

目的:建立一种超高效合相色谱(ultra-high performance convergence chromatography,UPC2)法快速检测食品复合包装袋中7种异氰酸酯类化合物的残留量和迁移量。方法:采用ACQUITY UPC2HSS C18SB色谱柱进行分离,流动相CO_(2)-甲醇进行梯度洗脱,柱温40℃,系统背压13.10 MPa,二极管阵列检测器测定,外标法定量。结果:在最优条件下,7种异氰酸酯类化合物可在2 min内实现基线分离,检出限为1.0~3.0 μg/kg,定量限为5.0~10.0 μg/kg。在10、125 μg/kg和625 μg/kg 3 个加标水平下,7种异氰酸酯类化合物的加标回收率为85.1%~108.4%,相对标准偏差为0.7%~6.5%。采用本方法测定40批次市售食品复合包装袋样品,在7批次样品中发现有异氰酸酯类化合物残留,其中2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-二异丙基苯异氰酸酯的残留量相对较高,但这7批次阳性样品中异氰酸酯类化合物的迁移量均未检出。结论:本方法的建立可为后续食品复合包装袋中异氰酸酯类化合物的残留量及迁移量测定提供技术支持。

关键词：超高效合相色谱食品复合包装袋异氰酸酯类化合物残留量迁移量

雨滴谱数据在S波段双偏振天气雷达数据质量评估中的应用

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气象 2024年第2期50卷 210-220页

作者：李力徐芬刘希陈刚南京市气象局南京210019 南京气象科技创新研究院南京210019 中国气象局交通气象重点开放实验室南京210019提要:

结合T-Matrix方法和雨滴谱仪数据反演双偏振参量,设计了一种雨滴谱反演评估方法(雨滴谱法),利用其反演结果可对双偏振天气雷达数据进行评估。将此方法应用于不同类型降水过程的雷达偏振参量数据质量评估,结果表明:满足微雨条件时,雨滴... 详细信息

结合T-Matrix方法和雨滴谱仪数据反演双偏振参量,设计了一种雨滴谱反演评估方法(雨滴谱法),利用其反演结果可对双偏振天气雷达数据进行评估。将此方法应用于不同类型降水过程的雷达偏振参量数据质量评估,结果表明:满足微雨条件时,雨滴谱法与传统的微雨滴法均能有效监测由雷达系统误差导致的观测偏差,且评估结果十分接近;不满足微雨条件时,雨滴谱法评估的不同类型降水过程的雷达数据质量与满足微雨条件下的评估结果十分接近,客观证明了系统调整后雷达运行良好、数据质量稳定;不同雨强(R)情况下,雨滴谱法的评估结果具有一致性。10 mm·h^(-1)≤R<20 mm·h^(-1)时,雷达观测的数据质量最为稳定。该雨滴谱法适用范围广,可动态评估双偏振雷达偏振参量质量,有助于雷达调整和数据校正。

关键词：雨滴谱双偏振天气雷达质量评估差分反射率因子

施氮对亏缺灌溉措施下棉花生长、养分吸收及产量的影响

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中国土壤与肥料 2024年第8期 137-146页

作者：杜峰孙玉华李锦虎蹇瑷王浩宇杨明凤中国气象局乌兰乌苏农业气象试验站新疆石河子832000 莎车县气象局新疆喀什844700 伽师县气象局新疆喀什844000 石河子市气象局新疆石河子832000

研究节水灌溉措施结合氮肥管理对棉花干物质积累、生理响应、养分吸收和产量的影响,为干旱区棉花增产和水肥高效利用的农艺实践提供理论依据。以棉花‘新陆早72’为试验材料,研究了在2种灌溉处理下(正常灌溉,W1;亏缺灌溉,W2)不同施氮量(... 详细信息

研究节水灌溉措施结合氮肥管理对棉花干物质积累、生理响应、养分吸收和产量的影响,为干旱区棉花增产和水肥高效利用的农艺实践提供理论依据。以棉花‘新陆早72’为试验材料,研究了在2种灌溉处理下(正常灌溉,W1;亏缺灌溉,W2)不同施氮量(210 kg·hm^(-2),N1;300 kg·hm^(-2),N2;390 kg·hm^(-2),N3)对棉花干物质积累、光合生理特性、养分吸收、抗氧化防御、渗透调节及产量的影响。结果表明:与正常灌溉相比,亏缺灌溉通过降低干物质积累、净光合速率、抗氧化酶活性以及养分吸收降低了籽棉产量。与亏缺灌溉下进行适量施氮相比(W2N2),增加施氮量处理(W2N3)的净光合速率和叶面积指数分别提高12.5%和10.9%,抗氧化酶活性、渗透调节物质分别提高13.6%、42.6%,这些过程减轻了亏缺灌溉对棉花生长造成的伤害,促进养分吸收和干物质积累,最终籽棉产量提高5.6%。此外,与正常水肥管理处理(W1N2)相比,亏缺灌溉后增加施氮量(W2N3)并没有降低籽棉产量,反而通过改善冠层光合能力、抗氧化防御及渗透调节能力延长了干物质持续积累时间,使植株提前3~4 d结束生育进程。综上所述,在干旱区开展棉花节水灌溉措施时,建议在常规施氮量的基础上再增加30%,该施氮量可以在保证棉花不减产的同时节约更多的灌溉水,并且该措施对干旱区滴灌棉花生产中的节水增效和可持续生产具有重要意义。

关键词：亏缺灌溉氮肥管理干物质积累籽棉产量

集成学习和动态融合算法在福建省短时强降水预报中的应用

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气象 2024年第1期50卷 48-58页

作者：陈锦鹏黄奕丹朱婧林辉程晶晶杨德南厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012 福建省灾害天气重点实验室福州350001 福建省漳州市气象局漳州363005 集美区气象局厦门361021

为了提高短时强降水预报准确性,在2019—2020年4—9月福建省逐时降水实况观测资料与中国气象局广东快速更新同化数值预报系统(CMA-GD)模式预报产品的基础上,应用LightGBM集成学习算法框架,建立以30 mm·h^(-1)为阈值的逐时降水预报模型... 详细信息

为了提高短时强降水预报准确性,在2019—2020年4—9月福建省逐时降水实况观测资料与中国气象局广东快速更新同化数值预报系统(CMA-GD)模式预报产品的基础上,应用LightGBM集成学习算法框架,建立以30 mm·h^(-1)为阈值的逐时降水预报模型。通过特征处理、自助聚合及超参数搜索等技术对模型进行优化,结合AUC、AUPR与传统分类指标,设计了包括业务模拟测试在内的多项试验,通过对比各建模方案验证了模型对于较长时效的短时强降水预报的适用性。结果表明:模式预报本身的命中率和空报率均较高,各建模方案具有不同程度的改善作用。自助聚合可以增强模型预测稳定性,轻微不平衡子训练集能降低模型预测空报率而取得更高的综合评分,在验证集中最佳TS评分可达17.5%;对分类信息增益贡献最大的特征变量为K指数,其次为500 hPa露点温度和时间参数特征;试验指标从优到劣依次为:随机交叉验证、小时划分的随机交叉验证、业务模拟测试,可见模型有效性主要来自相同或相邻时刻的样本信息;设计基于逻辑回归的异质模型动态融合方案以改善静态同质模型表现,各项指标均有小幅提升,在命中率接近50%时削减空报样本超过52万个。

关键词： LightGBM 短时强降水预报样本不平衡动态融合

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重庆风廓线雷达资料的适用性评估

气象与环境学报 2024年第3期40卷 115-123页

作者：赵美艳朱君余君蒋镇重庆市气象信息与技术保障中心重庆401147 丰都县气象局重庆408200 云阳县气象局重庆404500

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代全球大气再分析资料ERA5,对2019年1月至2021年12月重庆沙坪坝TWP3型和酉阳TWP8-L(Ⅱ)型风廓线雷达风场数据进行评估分析。为了检验再分析资料ERA5在重庆的代表性,利用未被再分析资料同化的探空加... 详细信息

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代全球大气再分析资料ERA5,对2019年1月至2021年12月重庆沙坪坝TWP3型和酉阳TWP8-L(Ⅱ)型风廓线雷达风场数据进行评估分析。为了检验再分析资料ERA5在重庆的代表性,利用未被再分析资料同化的探空加密观测资料(2014—2016年每年6—8月)13时秒数据,对同时段的ERA5风场小时数据进行检验,发现两者平均偏差较小,表明ERA5再分析资料风场数据能够用于检验重庆风廓线雷达水平风的精度。同时,对比分析风廓线雷达与ERA5再分析资料。结果表明:低层水平风的相关系数低于中高层,但5000 m高度以下的差值为-1~1 m·s^(-1),且随着高度的上升,u分量差值表现出向负值增大,v分量差值向正值增大的分布趋势;高温少雨的夏季,风廓线测量的风场信息要优于冬季;降水天气会影响风廓线雷达的测风准确性。在低层,风廓线u分量在降水天气时的偏大幅度比无降水时稍强,而中高层上,降水天气对v分量的精度影响较为明显,v分量的偏小幅度比无降水时表现得要稍强;飑线天气过程中,在探测高度内,两种资料的风速大小较为接近,只是低层的u、v风场,风廓线较再分析资料略偏大。

关键词：探空资料 ERA5 风廓线雷达风场

青岛市短时强降水及其大尺度环流背景特征分析

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海洋湖沼通报(中英文) 2024年

作者：孙颖邓运超赵程程青岛市气象灾害防御工程技术研究中心青岛市城阳区气象局莱西市气象局

本文以青岛短时强降水为例，利用青岛地区2006—2017年7个国家基本站和144个加密自动观测站逐时降水观测资料、NCEP/NCAR全球再分析资料（FNL）分析了青岛短时强降水时空特征，重点分析了产生短时强降水的不同大尺度环流场要素特征。研... 详细信息

本文以青岛短时强降水为例，利用青岛地区2006—2017年7个国家基本站和144个加密自动观测站逐时降水观测资料、NCEP/NCAR全球再分析资料（FNL）分析了青岛短时强降水时空特征，重点分析了产生短时强降水的不同大尺度环流场要素特征。研究结果表明：1）青岛平均每年出现3次短时强降水，其中7—8月份出现次数最多。短时强降水出现频次空间分布与地形有很大关系，大值区位于山地迎风坡，胶州湾沿岸是小值区。2）产生短时强降水的主要影响系统有西来槽、西风小槽、东北冷涡、低压倒槽、台风及其与中小尺度系统相互作用。不同大尺度天气系统产生的强降水范围有不同特征：局地和小范围短时强降水主要是西来槽和低压倒槽造成的；区域和大范围的短时强降水则以低压倒槽产生的较多，且是多系统综合影响为主，其中“北槽南涡”的天气形势更容易造成大范围的短时强降水。3）各类影响系统为短时强降水提供了不同的大尺度背景及作用：暖性低压倒槽使地面增湿减压，叠加高空冷平流增强了大气不稳定性；东北冷涡情形下，中高纬强盛冷空气与南来的暖湿空气交汇，有强的不稳定能量堆积；台风携带了大量水汽，有强的气流辐合和垂直上升气流。

关键词：短时强降水大尺度环流背景青岛