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基于葵花卫星和机器学习的石家庄对流初生判别研究
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作者 张立霞 周玉淑 +3 位作者 万秉成 房荣 梁阔 张哲 《大气科学学报》 北大核心 2025年第3期449-462,共14页
气象卫星通常能够早于天气雷达发现积云发生发展的前兆信号。为了充分挖掘新一代静止气象卫星多通道数据在石家庄短临天气预报中的作用,本文利用葵花8/9号卫星和天气雷达开展石家庄地区对流初生判别研究,并建立了基于机器学习方法的客... 气象卫星通常能够早于天气雷达发现积云发生发展的前兆信号。为了充分挖掘新一代静止气象卫星多通道数据在石家庄短临天气预报中的作用,本文利用葵花8/9号卫星和天气雷达开展石家庄地区对流初生判别研究,并建立了基于机器学习方法的客观对流初生判别模型。通过分析石家庄地区云图特征,建立了适用于石家庄地区的积云目标识别方法,并结合多目标跟踪算法建立了石家庄地区的对流单体数据集。在进行多目标跟踪的过程中,面对直接剔除卷云和晴空后造成的积云云体较破碎、难以跟踪等难题,本文针对性地提出以完整云团作为研究对象的方法,实现了积云生命周期样本的完整提取。基于对流单体数据集,结合天气雷达观测数据,寻找出现35 dBZ以上回波的积云单体,记录首次出现35 dBZ回波时刻,将之作为对流初生的发生时刻。通过对多通道亮温变化特征与积云发展过程的对照分析,发现积云发展成为强对流过程中,石家庄地区的10.4μm亮温呈现下降趋势,12.4μm和10.4μm亮温差和三通道亮温差呈现上升趋势。据此特征分析筛选出有效的影响因子,建立了随机森林对流初生判别模型,该模型能够有效实现石家庄地区对流初生预报。该模型在对石家庄地区对流初生过程的测试中,实现了92%的有效命中率,相应的虚警率为31%。该算法能够在天气雷达图上没有任何回波的时刻,有效地找到将要发展成为强对流的积云单体,提升了石家庄地区强对流天气预警的时效性。 展开更多
关键词 对流初生 机器学习 多目标跟踪 葵花8/9号卫星 天气雷达
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基于船舶观测的全球海洋气象数据可用性分析
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作者 南雪景 汪冬冬 +5 位作者 李肖霞 雷勇 张恩泽 杜珣 张雨潇 刘圆 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期30-38,共9页
利用中国气象局气象大数据云平台共享的志愿观测船(voluntary observing ships,VOS)2022年观测资料,本文对海洋气象观测数据到报率、数据可用率及气温、相对湿度、气压和风速的数据可用性进行了分析,并将能同时观测基本气候变量(essenti... 利用中国气象局气象大数据云平台共享的志愿观测船(voluntary observing ships,VOS)2022年观测资料,本文对海洋气象观测数据到报率、数据可用率及气温、相对湿度、气压和风速的数据可用性进行了分析,并将能同时观测基本气候变量(essential climate variables,ECVs)的VOS定义为ECVs船舶,ECVs船舶的观测数据连续且规律变化。选取一条航程长且航线分布于不同海域的船舶与ERA5再分析数据对比,发现气温的数据可用性最佳,相关系数(correlation coefficent,CC)月均值达0.92,均方根误差(root mean square error,RMSE)和相对偏差(relative deviation,RD)都较小;其次是气压数据,其CC月均值达0.85且RD仅为-0.12%;相对湿度和风速的观测数据表现较差,其CC月均值较低,相对湿度的RMSE较大,为9.16%,而风速的RD过大,达到27.32%。本文的研究结果可为提升海洋气象观测数据的质量和应用水平提供有效参考。 展开更多
关键词 志愿观测船 基本气候变量 可用性分析 第五代全球大气再分析数据集(ERA5)
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三江源层状云系微物理结构特性的飞机观测研究 被引量:1
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作者 王黎俊 康晓燕 +2 位作者 王启花 郭世钰 韩辉邦 《大气科学学报》 北大核心 2025年第1期152-163,共12页
利用机载粒子测量系统(particle measuring system,PMS)对三江源一次春季典型层状云系进行分层垂直探测,研究了云系的微物理结构特性。结果表明,春季典型层状云系由3层云层组成,卷层云(Cs)为冰云,分为上、下两层的高层云(As)为过冷混合... 利用机载粒子测量系统(particle measuring system,PMS)对三江源一次春季典型层状云系进行分层垂直探测,研究了云系的微物理结构特性。结果表明,春季典型层状云系由3层云层组成,卷层云(Cs)为冰云,分为上、下两层的高层云(As)为过冷混合态云,过冷水高值区位于下层高层云的中上至中下部位,在其中下部过冷水含量及云粒子浓度最大,具有较明显的地区特性。过冷水高值区的液态云粒子主要是中值直径在3.5~27.5μm范围内的云滴,30.5μm以上云粒子基本上为冰相。在下层高层云中上部的过冷水高值区有较明显的淞附增长现象,而中下部存在较明显的冰晶效应。在下层高层云过冷水高值区,过冷水含量比率的平均值达(90.8%±10.9%),且其中部至中下部位处(95.6%±5.6%)明显高于中上部(79.8%±12.1%),为人工增雨作业催化提供了有利条件。 展开更多
关键词 三江源 层状云系 飞机观测 机载粒子测量系统(PMS)
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多普勒天气雷达反演风场综述
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作者 梁旭东 周海光 罗义 《气象学报》 北大核心 2025年第3期855-872,共18页
多普勒天气雷达能够提供高时、空分辨率的降水粒子空间信息和径向运动资料。反射率因子和双偏振量等降水粒子空间信息相对比较直观,但是由于雷达探测的大气运动场只有径向分量,并不直接反映大气运动的全部特征,所以需要通过各种反演方... 多普勒天气雷达能够提供高时、空分辨率的降水粒子空间信息和径向运动资料。反射率因子和双偏振量等降水粒子空间信息相对比较直观,但是由于雷达探测的大气运动场只有径向分量,并不直接反映大气运动的全部特征,所以需要通过各种反演方法提取雷达探测资料中包含的大气运动信息,以应用于中、小尺度天气的诊断、分析和预报。中外多普勒天气雷达网建设已经比较成熟,但是业务中基于雷达径向速度的风场反演应用还较少。因此,将风场反演方法分为单雷达风场反演和双(或多)雷达风场反演两类,分别进行了总结,并在附录中采用一致的数学符号给出了主要基本方法的推导和公式,以便让读者能够从基本原理出发了解这些方法的来龙去脉。基于单多普勒雷达的反演方法只要求单部雷达覆盖即可,应用方便、计算简单,但是通常是假定风场是均匀的或者是线性变化的,因此对于空间变化比较剧烈的风场,反演误差较大,同时因采用不同的风场分布特征假设也衍生出了各种扩展方法,一定程度上改善了单多普勒雷达反演风场的准确度和可用性。对于两部或多部多普勒雷达反演技术,重点介绍了原理和特点。多部多普勒雷达反演方法能够得到更加精细和精确的风场三维结构信息,但是对于观测资料的时、空一致性要求较高。随着雷达组网密度的提高,多部多普勒雷达反演方法的研究和应用受到越来越多的重视,同时,将风场反演和资料同化技术结合也是重要的发展方向和趋势。 展开更多
关键词 多普勒天气雷达 单多普勒雷达风场反演 双多普勒雷达风场反演
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基于广义Gamma模型的完整雨滴谱分布拟合方法
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作者 赵欣 王改利 +2 位作者 文镓齐 李冉 郭在华 《应用气象学报》 北大核心 2025年第3期328-338,共11页
基于2021年4月4日、9月13日、9月29日西藏墨脱和2022年5月10日、6月9日、6月10日广东龙门的微雨雷达与降水现象仪联合观测数据,构建完整雨滴谱分布。利用广义Gamma模型拟合完整雨滴谱分布,并与标准Gamma模型拟合结果进行对比。结果表明... 基于2021年4月4日、9月13日、9月29日西藏墨脱和2022年5月10日、6月9日、6月10日广东龙门的微雨雷达与降水现象仪联合观测数据,构建完整雨滴谱分布。利用广义Gamma模型拟合完整雨滴谱分布,并与标准Gamma模型拟合结果进行对比。结果表明:完整雨滴谱数据计算的降水率更接近地面雨量计观测的降水率,相关性更高、偏差更小;采用雨滴谱分布的双矩(第3矩和第6矩)归一化,可以实现包含两个形状参数(μ和c)的广义Gamma模型拟合,且拟合的完整雨滴谱分布与观测更接近,可以同时描述毛毛雨模式、降水模式以及两者间的区域。定量对比结果显示,广义Gamma模型拟合比标准Gamma模型拟合的偏差更小、模型效率系数更高;墨脱和龙门不同微物理过程降水(直径影响型和数量影响型)的双矩归一化雨滴谱形状一致性很好,特别是在归一化直径范围的中心部分,这种相对稳定性对于应用广义Gamma模型从双偏振天气雷达数据反演雨滴谱分布具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 微雨雷达 降水现象仪 雨滴谱分布 广义Gamma模型 双矩归一化
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多样性地形条件下IMERG精度综合评估
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作者 陈爱军 陶子淳 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第16期6608-6618,共11页
以地面加密雨量计数据为基准,全面分析和评估全球降水测量(global precipitation measurement, GPM)卫星反演产品IMERG-F(integrated multi-satellite retrievals for GPM-final run)对中国西南地区复杂山地条件下的日及亚日尺度降水,... 以地面加密雨量计数据为基准,全面分析和评估全球降水测量(global precipitation measurement, GPM)卫星反演产品IMERG-F(integrated multi-satellite retrievals for GPM-final run)对中国西南地区复杂山地条件下的日及亚日尺度降水,以及多种雨强降水的监测能力。结果表明:在日及亚日尺度内,IMERG对于短时间内累计降水的临界成功率(critical success index, CSI)主要分布在0.2~0.6,相关系数则在0.25~0.5范围内波动,其中以日尺度降水探测精度最高,夏季月份表现优于冬季。对于不同强度降雨事件,IMERG在小雨量的探测上具有较高的命中率(probability of detection, POD),而虚警率(false alarm rate, FAR)相对较低。然而,在中到大雨量级时存在低估现象。海拔落差对IMERG产品的稳定性影响显著,但与海拔高度本身没有直接线性关系。相对于地形起伏较大的地区,IMERG-F在地形起伏较小地区探测弱降雨事件中的可靠性更高。IMERG产品用于中国西南地区时应考虑其季节性和地形特征的限制。 展开更多
关键词 IMERG 降水 精度评估 中国西南山地
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基于实测数据的黑河流域多源地表温度产品误差分析
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作者 李旭 江红南 许剑辉 《干旱区地理》 北大核心 2025年第5期765-777,共13页
利用2017—2019年黑河流域7个地面观测站的地表温度观测数据,采用偏差(BIAS)、均方根误差(RMSE)、相关系数(CC)、标准偏差比(RSD)统计指标从不同时间尺度对风云三号C星可见光红外扫描辐射计(FY-3C VIRR)地表温度产品、Terra卫星中分辨... 利用2017—2019年黑河流域7个地面观测站的地表温度观测数据,采用偏差(BIAS)、均方根误差(RMSE)、相关系数(CC)、标准偏差比(RSD)统计指标从不同时间尺度对风云三号C星可见光红外扫描辐射计(FY-3C VIRR)地表温度产品、Terra卫星中分辨率成像光谱仪(MOD11A1/MOD11C3)地表温度产品、欧洲中期天气预报中心开发的欧洲中期天气预报中心第五代陆面再分析数据集(ERA5-LAND)和中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS-V2.0)4套地表温度产品的误差进行了分析。结果表明:(1)在空间分布上,4种地表温度产品均呈现南高北低的空间分布,但FY-3C VIRR和MOD11A1地表温度产品呈现出更多空间细节。(2)FY-3C VIRR白天地表温度产品的BIAS和RMSE整体上相对较低,显示了较高的精度;MOD11A1白天地表温度产品具有最高的CC(0.957~0.987之间),但其误差较大,MOD11A1白天地表温度产品整体上都被高估。(3)MOD11A1夜间地表温度产品的精度整体优于FY-3C VIRR、ERA5-LAND和CLDAS-V2.0夜间地表温度产品,其中CLDAS-V2.0夜间地表温度产品的误差最大。(4)FY-3C VIRR、MOD11A1和ERA5-LAND夜间地表温度产品的精度优于白天地表温度产品;而CLDAS-V2.0白天地表温度产品的精度高于夜间地表温度产品。 展开更多
关键词 地表温度 FY-3C VIRR MODIS ERA5-LAND CLDAS-V2.0 黑河流域
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ERA5计算的北京夏季对流参数与探空资料对比
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作者 杨艺亚 何娜 +2 位作者 俞小鼎 占俊杰 徐路扬 《应用气象学报》 北大核心 2025年第6期705-718,共14页
为评估ERA5再分析资料在北京夏季强对流天气中的适用性,利用2009—2023年6—8月ERA5再分析资料和北京市观象台14:00(北京时)加密探空资料及台站观测资料计算对流参数,对比二者表征的对流热力、水汽、风切变和特性层厚度等特征的差异。... 为评估ERA5再分析资料在北京夏季强对流天气中的适用性,利用2009—2023年6—8月ERA5再分析资料和北京市观象台14:00(北京时)加密探空资料及台站观测资料计算对流参数,对比二者表征的对流热力、水汽、风切变和特性层厚度等特征的差异。结果表明:ERA5再分析资料对对流层中低层各层温度、抬升指数表征性能较好,对抬升凝结高度的表征不稳定,ERA5再分析资料高估大多数不超过2000 J·kg^(-1)的对流有效位能,但明显低估大于2000 J·kg^(-1)的对流有效位能。ERA5再分析资料能较好描述地面到对流层中层(0~6 km和0~8 km)的垂直风切变,但低估地面到低层(0~1 km和0~3 km)的垂直风切变。ERA5再分析资料对地面和对流层低层露点描述较为准确,但对对流层中层水汽和整层水汽含量估计偏大。在与冰雹相关的特性层高度厚度上,ERA5再分析资料与探空资料非常接近。3次典型强对流过程的分析表明:基于ERA5再分析资料的对流参数高估强降水发生概率,低估雷暴大风发生概率;ERA5再分析资料对0~1 km垂直风切变的估计极不可靠,导致其很难准确估计强龙卷潜势。 展开更多
关键词 ERA5再分析资料 探空 强对流 适用性
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4个地区臭氧探空观测与多源产品柱总量对比
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作者 朱朗峰 王容博 +3 位作者 方永林 刘梦琪 郑向东 吴昊 《应用气象学报》 北大核心 2025年第3期375-384,共10页
基于2022年9月-2023年4月国产CYT-1臭氧探空仪在新疆阿勒泰、黑龙江嫩江、上海及海南三亚4个地区的212次观测数据,对比臭氧探空仪积分臭氧总量(Ω_(o))与多种卫星观测产品柱总量(Ω_(s))及再分析数据产品柱总量(Ω_(r))的差异。结果表明... 基于2022年9月-2023年4月国产CYT-1臭氧探空仪在新疆阿勒泰、黑龙江嫩江、上海及海南三亚4个地区的212次观测数据,对比臭氧探空仪积分臭氧总量(Ω_(o))与多种卫星观测产品柱总量(Ω_(s))及再分析数据产品柱总量(Ω_(r))的差异。结果表明:臭氧峰值及其出现高度随纬度变化,纬度最高的嫩江臭氧峰值平均值(17.1 mPa)最大,臭氧峰值出现高度最低(20.3 km);纬度最低的三亚臭氧峰值平均值最小(11.5 mPa),臭氧峰值出现高度最高(25.9 km)。Ω_(o)与Ω_(s)和Ω_(r)的平均相对偏差在阿勒泰、嫩江、上海和三亚分别为0.3%~3.5%、-5.1%~-1.5%、-8%~-4.2%和-10.5%~-6.5%,纬度越低负相对偏差越大。4个地区Ω_(o)与Ω_(s)和Ω_(r)的相关系数均达到0.05显著性水平,阿勒泰、嫩江和上海相关系数均大于0.7,三亚相关系数均小于0.5,相关性较弱。 展开更多
关键词 臭氧探空仪 臭氧总量 偏差比较
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基于X波段双偏振雷达观测的北京地区一次中尺度对流系统微物理特征
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作者 李双旭 陈羿辰 +3 位作者 高婕 任阳泽 王震 薛惠文 《北京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期369-378,共10页
利用北京房山X波段双偏振雷达观测资料和北京市观象台探空资料,对2018年7月16日发生在北京地区冷锋云系的中尺度对流系统(MCS)进行水成物种类识别和微物理特征分析,得到如下结果。1)0℃层以上的冰相水成物种类在这次MCS的不同阶段和不... 利用北京房山X波段双偏振雷达观测资料和北京市观象台探空资料,对2018年7月16日发生在北京地区冷锋云系的中尺度对流系统(MCS)进行水成物种类识别和微物理特征分析,得到如下结果。1)0℃层以上的冰相水成物种类在这次MCS的不同阶段和不同区域存在差异。从发展到成熟再到消散阶段,组合反射率大于40dBZ的区域主要水成物是霰和雪,冰晶的比例较低,组合反射率在20~40dBZ之间的区域主要水成物是霰、雪和冰晶,这两个区域内霰的比例均随时间逐渐减少,雪和冰晶的比例随时间逐渐增加。组合反射率小于20dBZ的区域霰的比例非常低,主要水成物是雪和冰晶,雪的比例随时间逐渐减少,冰晶的比例随时间逐渐增加。2)本次MCS中,20~40dBZ回波区域的面积对降水面积起主导作用。3)在对流刚发生时,卫星亮温观测对降水有较好的监测作用。应用X波段双偏振雷达资料分析MCS微物理特征有利于理解系统发生的微物理过程,可为微物理参数化方案的修正提供有益的参考。 展开更多
关键词 X波段雷达 中尺度对流系统(MCS) 冰相水成物种类
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江淮夏季不同对流过程的无人机边界层观测特征分析 被引量:1
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作者 李厚凝 李昕 +2 位作者 李煜斌 吴泓 曾明剑 《大气科学学报》 北大核心 2025年第1期136-151,共16页
利用2019年7—10月江苏盐城5个站点的旋翼无人机观测资料,对夏季对流天气发生前的大气边界层特征进行分析。选取ERA5和L波段雷达探空对旋翼无人机观测的温度、湿度和风场数据进行了观测偏差和误差的定量化估计。结果表明,在不同高度层,... 利用2019年7—10月江苏盐城5个站点的旋翼无人机观测资料,对夏季对流天气发生前的大气边界层特征进行分析。选取ERA5和L波段雷达探空对旋翼无人机观测的温度、湿度和风场数据进行了观测偏差和误差的定量化估计。结果表明,在不同高度层,无人机观测温度与探空观测的平均偏差为-0.2~0.02℃,观测误差为0.44~0.59℃;相对湿度与ERA5的平均偏差为1.27%~7.14%,观测误差为7.14%~10.71%;风速、风向与探空观测的平均偏差分别为0.40~1.34 m/s和-3.87°~4.98°,观测误差分别为1.24~1.62 m/s和10.50°~23.96°。各变量同两个参考数据集具有较好的一致性,数据准确度满足边界层分析要求。针对3类不同天气背景下的夏季对流天气过程进行了边界层特征分析,无人机观测揭示了重要的信息:对于非天气尺度强迫的弱降水个例,无人机观测捕捉到了降水前边界层顶逆温层高度变化和局地风场辐合,边界层内的状态变化解释了弱降水成因;对于天气尺度强迫且主导系统位置稳定的降水个例,降水由大尺度低层不稳定导致,边界层特征呈现出对大尺度强迫的响应;对于天气尺度强迫且系统快速移动的降水个例,因平流引起边界层内气象要素迅速变化,边界层高度由于冷空气入侵急剧下降,近地层出现风向与主导系统移动方向一致的风速大值区。 展开更多
关键词 无人机观测 对流天气过程 边界层观测特征
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基于随机森林算法的青藏高原AMSR2地表温度降尺度反演
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作者 胡翠琴 马英 +1 位作者 黄晓东 赵林 《草业科学》 北大核心 2025年第1期11-22,共12页
地表温度作为陆面过程研究的重要参数,对能量辐射收支平衡和气候系统变化具有重要影响。青藏高原是全球变化的敏感区和生态脆弱区,高精度地表温度数据对明晰区域气候变化及其影响至关重要。本研究利用气象站地表温度观测资料、高级微波... 地表温度作为陆面过程研究的重要参数,对能量辐射收支平衡和气候系统变化具有重要影响。青藏高原是全球变化的敏感区和生态脆弱区,高精度地表温度数据对明晰区域气候变化及其影响至关重要。本研究利用气象站地表温度观测资料、高级微波辐射计(AMSR2)被动微波亮度温度数据、地形因子,基于随机森林构建了地表温度降尺度模型,发展了2013年1 km分辨率的逐日地表温度数据。研究结果表明:降尺度地表温度具有较高精度,并且夜间地表温度的降尺度反演精度比白天高,白天和夜间地表温度的均方根误差(RMSE)分别为4.31和1.33 K。相比于MYD11A1地表温度产品,降尺度白天和夜间地表温度的RMSE分别降低了0.92和0.31 K,夜间的偏差更小,Bias为-1.96 K,并且在不同地表覆盖类型、纬度和坡度条件下,模型的稳定性均较好。本研究可以为精细化地表温度降尺度模型的构建和产品的研发提供更多参考。 展开更多
关键词 地表温度 降尺度 随机森林 高精度 青藏高原
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基于最优插值方法分析的雷达反演三维风场与再分析风场融合试验
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作者 韩颂雨 王丽吉 +4 位作者 康丽莉 刘永生 滕舟 周玲丽 陈晔峰 《高原气象》 北大核心 2025年第3期757-769,共13页
为构建融合雷达反演风场的格点化时空连续三维风场产品,以ERA5再分析风场作为初估场,双雷达反演组网的三维风场作为观测场,采用最优插值技术对二者进行了融合试验,用浙江区域6次降水过程的样本统计分析了ERA5再分析和雷达反演风场的误... 为构建融合雷达反演风场的格点化时空连续三维风场产品,以ERA5再分析风场作为初估场,双雷达反演组网的三维风场作为观测场,采用最优插值技术对二者进行了融合试验,用浙江区域6次降水过程的样本统计分析了ERA5再分析和雷达反演风场的误差及其误差相关性,按照误差结构分配权重,最终得到0.25°×0.25°分辨率逐时三维融合风场结果,用秒级探空检验表明:融合风场相较于ERA5风场准确性提高了,总体均方根误差减少6%(U分量),16%(V分量);相关系数提高0.02(V分量)。融合风场对再分析资料利奇马台风眼区附近偏小的风场进行了有效的修正,并填补了雷达反演风场的盲区,形成了完整且准确的风场产品,并在台风定位上,修正了ERA5风场环流定位的较多偏移。在暴雨和对流个例中,结合雷达反演风的小尺度信息,融合风场使得ERA5风场中原本不明显的辐合特征得以体现,提升了资料的应用价值。 展开更多
关键词 三维风场 最优插值 双雷达风场反演 再分析风场 ERA5
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基于MHS微波数据的大气湿度廓线反演研究
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作者 郭玲 张希帆 +2 位作者 王雪娇 崔嘉文 平方圆 《大气科学学报》 北大核心 2025年第4期663-673,共11页
作为天气预报和大气科学研究的基础参数,大气湿度在天气分析和数值模拟领域具有重要的研究意义和价值。如何提供大范围、高精度的湿度廓线已成为提高数值天气预报准确性的关键问题。本研究采用UNet3+神经网络,以ERA-5再分析资料为基准,... 作为天气预报和大气科学研究的基础参数,大气湿度在天气分析和数值模拟领域具有重要的研究意义和价值。如何提供大范围、高精度的湿度廓线已成为提高数值天气预报准确性的关键问题。本研究采用UNet3+神经网络,以ERA-5再分析资料为基准,利用微波湿度计(microwave humidity sounder,MHS)观测的微波亮温数据,对中国区域300~1000 hPa不同高度层的大气比湿进行反演。2021年全年观测数据的测试结果表明:本研究反演的比湿与ERA-5在空间分布上具有较好的一致性。误差主要集中在东南沿海的陆地区域,海洋区域的误差相对较小。各高度层的比湿均方根误差的区域平均值都在1.53 g/kg以内,相关系数均在0.9以上,整体反演精度较高。对比探空资料,反演结果与探空数据有较好的一致性,反演结果的年际均方根误差在300~1000 hPa高度层上的平均值为0.91 g/kg。与探空数据相比,反演的比湿整体偏低。 展开更多
关键词 微波湿度计 深度学习 UNet3+ 湿度廓线 大气反演
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基于中高层大气激光雷达的汤加火山灰探测
15
作者 汪为 王积勤 +4 位作者 季凯俊 程学武 林鑫 杨勇 李发泉 《空间科学学报》 北大核心 2025年第3期729-735,共7页
采用中高层大气激光雷达在武汉(30.5°N,114.3°E)上空对汤加火山灰进行探测,分析汤加火山灰2022年3月至7月在武汉上空传播时的强度变化,并对火山灰的埃指数进行了分析.研究发现,在2022年3月8日至2022年4月7日期间,探测到的火... 采用中高层大气激光雷达在武汉(30.5°N,114.3°E)上空对汤加火山灰进行探测,分析汤加火山灰2022年3月至7月在武汉上空传播时的强度变化,并对火山灰的埃指数进行了分析.研究发现,在2022年3月8日至2022年4月7日期间,探测到的火山灰信号相对较弱,从2022年4月10日开始,探测到的火山灰回波信号强度突然增强,并且该信号在随后的几个月中持续稳定维持在海拔20~25 km之间.这一现象表明,火山灰的传播在这段时间内发生了明显变化,可能与大气的流动特征密切相关.通过对所探测的火山灰高度进行分析,发现火山灰在平流层中的传播呈现不均匀的层状结构,显示火山灰在不同高度和层次之间的分布差异,为进一步研究火山灰在大气中的传播机制和对环境的影响提供了重要的依据.此外,根据所获得的激光雷达数据分析结果可知,在2022年4-7月,探测到的火山灰高度与火山灰颗粒尺寸的相关性较弱,这表明火山灰颗粒的运动和沉降行为可能受到多种复杂因素的影响. 展开更多
关键词 激光雷达 汤加火山灰 气溶胶 大气观测
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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 被引量:1
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作者 黄兆楚 印佳楠 +5 位作者 杨洋 张晓瑞 黄毅 王梧熠 崔毅 李禧亮 《高原气象》 北大核心 2025年第1期253-264,共12页
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... 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。 展开更多
关键词 双偏振雷达 雨滴谱 定量估测降水(QPE)
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基于瓦片分区的雷达动态定量降水估测方法研究 被引量:1
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作者 李佳慧 马建立 +1 位作者 陈明轩 史朝 《高原气象》 北大核心 2025年第1期122-133,共12页
雷达定量降水估测(QPE)考虑雨滴谱的时空变异性,是提高QPE的有效途径。雷达采用Z-R关系开展降水估测时,雨滴谱的差异,主要表现为Z-R关系式不同;利用瓦片分区方法,将降水估测区域进行瓦片分区,每个瓦片内利用雷达和自动站数据动态拟合Z-... 雷达定量降水估测(QPE)考虑雨滴谱的时空变异性,是提高QPE的有效途径。雷达采用Z-R关系开展降水估测时,雨滴谱的差异,主要表现为Z-R关系式不同;利用瓦片分区方法,将降水估测区域进行瓦片分区,每个瓦片内利用雷达和自动站数据动态拟合Z-R关系式开展QPE。文中利用六次天气过程对瓦片分区降水估测方法进行评估,从QPE各项评价指标看,误差较传统的固定Z-R关系法和全域动态Z-R关系法,有很好的提升,降水估测结果与强降水中心基本一致,各项误差指标均最小;结果表明瓦片分区降水估测方法是提升雷达QPE的有效方式。 展开更多
关键词 降水估测 雷达组网 分区拟合
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S/C波段雷达和X波段雷达混合仰角反射率拼图方法 被引量:1
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作者 朱自伟 戚友存 +4 位作者 张哲 刘瑞芳 乔娟 张春生 罗鸣 《大气科学》 北大核心 2025年第2期419-431,共13页
气候变化使得灾害性天气事件发生频率增加,这对灾害性天气监测提出了更高的要求。近年来,我国许多城市组建了X波段天气雷达监测网作为对传统的S波段和C波段业务天气雷达监测网的补充,以提高灾害性天气监测的时空分辨率,同时改善对天气... 气候变化使得灾害性天气事件发生频率增加,这对灾害性天气监测提出了更高的要求。近年来,我国许多城市组建了X波段天气雷达监测网作为对传统的S波段和C波段业务天气雷达监测网的补充,以提高灾害性天气监测的时空分辨率,同时改善对天气系统低层信息的观测。混合仰角反射率是从天气雷达覆盖范围内的多仰角反射率观测信息中,提取出的离地面最近且未受地形或地物遮挡影响的反射率,对于监测对流系统低层的发生、发展具有重要的价值。为了充分发挥S/C波段雷达探测范围广与X波段雷达观测时空分辨率高的优势,提出了S/C波段雷达和X波段雷达混合仰角反射率拼图方法,步骤包括:(1)混合仰角反射率形成;(2)不同波段雷达反射率转换;(3)多雷达反射率拼图。基于上述方法,产生了深圳市和西安市混合仰角反射率拼图产品,空间分辨率为30 m,时间分辨率为1 min。利用全球降水观测计划(Global Precipitation Measurement,简称GPM)双频测雨雷达(Dual-frequency Precipitation Radar,简称DPR)观测的反射率,通过不同降水类型的个例对拼图产品进行了评估。结果表明,混合仰角反射率拼图产品与GPM-DPR的反射率观测数据具有较高的一致性,平均偏差在±1 dB以内。 展开更多
关键词 X波段天气雷达 混合仰角反射率 雷达组网拼图
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基于三维测风激光雷达的风切变识别方法
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作者 谢冰洁 王改利 +4 位作者 陆欣欣 陈鸿飞 陈科艺 郑佳锋 王琪超 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第22期9249-9259,共11页
低空风切变是对飞机飞行安全产生重要影响的因素。利用三维扫描型测风激光雷达2023年3月期间在广州白云机场的观测数据,在对测风激光雷达的观测数据进行预处理的基础上,提出了结合自适应窗口的二维合成风切变识别和时间风切变识别的两... 低空风切变是对飞机飞行安全产生重要影响的因素。利用三维扫描型测风激光雷达2023年3月期间在广州白云机场的观测数据,在对测风激光雷达的观测数据进行预处理的基础上,提出了结合自适应窗口的二维合成风切变识别和时间风切变识别的两步识别方法(简称风切变两步识别法),对比了风切变两步识别法和二维合成法对风切变的识别效果,并对识别的风切变的演变进行了分析。结果表明:数据预处理有效地去除了测风激光雷达观测的孤立点及径向数据间的脉动,并对缺测数据进行了填补;风切变两步识别法有利于风切变的提前预警,在2023年3月广州白云机场观测期间,风切变两步识别法共识别到25起风切变,其中有21起比二维合成风切变识别方法提前预警,平均早预警3~5 min,且对时间维度和空间维度风切变均有较好的识别告警作用;识别的风切变过程大多发生于中午前后(11:00—15:00)时且持续时间多在15 min左右,风切变位置受背景风场影响较大。研究中提出的风切变两步识别法能更早、更全面地识别出低空风切变,有助于提高风切变预警的准确性,为飞机飞行安全提供保障。 展开更多
关键词 三维测风激光雷达 低空风切变 二维合成风切变 时间风切变 风切变两步识别法
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广西S/X波段天气雷达组网拼图分析及其在一次台风过程中的应用
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作者 莫祖斯 刘永亮 +6 位作者 李强 韩宇龙 覃月凤 奉意杰 於莹 何忠洪 黎勋 《热带气象学报》 北大核心 2025年第4期519-530,共12页
为更好地对S/X波段天气雷达组网融合在广西区域的应用能力进行评估,利用雷达观测资料,依次进行基数据解析、Z_(H)-K_(DP)综合法衰减订正、单站雷达网格化及多部雷达组网拼图,最终利用组合反射率、等高平面反射率对广西现有雷达组网覆盖... 为更好地对S/X波段天气雷达组网融合在广西区域的应用能力进行评估,利用雷达观测资料,依次进行基数据解析、Z_(H)-K_(DP)综合法衰减订正、单站雷达网格化及多部雷达组网拼图,最终利用组合反射率、等高平面反射率对广西现有雷达组网覆盖能力在2023年第4号台风“泰利”影响过程进行初步应用分析。结果显示:结合径向廓线对比、网格化对比及多个连续体扫得到的反射率对比分析,经过Z_(H)-K_(DP)综合法订正后的X波段天气雷达反射率在一定范围内具有较高的可靠性;将组网拼图结果应用于台风“泰利”暴雨过程分析,对比S波段和S/X波段天气雷达组网后的0.5 km、0.75 km、1.0 km和2.0 km CAPPI(Constant Altitude Plan Position Indicator)组网反射率因子覆盖区域,结果显示X波段加入雷达组网后,得到了空间结构连续、覆盖更广的资料,有效补充了广西新一代天气雷达的低层盲区、阻挡空缺区等。 展开更多
关键词 X波段天气雷达 S波段天气雷达 衰减订正 雷达组网 反射率因子
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