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通用航空气象灾害监测与预报预警技术新进展 被引量:1
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作者 吴昊 徐琪 +5 位作者 曹阳 慕熙昱 王体健 严殊祺 杨华栋 花家嘉 《大气科学学报》 北大核心 2025年第2期340-351,共12页
随着“一带一路”背景下通用航空发展战略的实施与国家低空空域管理的改革,我国通用航空行业进入快速发展期,与之相匹配的专用机场建设需求呈现爆发式增长。低空天气预报和气象灾害监测成为影响通用航空发展的关键因素。本文通过梳理、... 随着“一带一路”背景下通用航空发展战略的实施与国家低空空域管理的改革,我国通用航空行业进入快速发展期,与之相匹配的专用机场建设需求呈现爆发式增长。低空天气预报和气象灾害监测成为影响通用航空发展的关键因素。本文通过梳理、比较已有研究成果,总结国内外通用航空气象灾害监测与预报预警技术的发展成果,以期为后续相关研究提供理论参考与经验借鉴。本文通过文献调研法与特征归纳法,对比分析并归纳总结了当前通用航空气象预报服务的研究进展与实践成果。文章具体从通用航空气象预报业务现状、影响通用航空安全的主要气象灾害要素、气象灾害的预报预警技术和通用航空气象服务的发展等4个方面梳理了已有国内外相关研究成果。后续有必要从通用航空相关气象灾害生消机理、监测预报预警技术研发、业务流程及相关政策法规工作等方面开展研究,进一步完善通用航空气象灾害预报预警系统,为全面推进公共运输航空与通用航空的战略部署提供坚实的科学基础和理论依据。 展开更多
关键词 通用航空 气象灾害 预报预警 航空气象服务
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基于无人机的江苏沿海辐射雾边界层气象要素和污染物浓度特征研究 被引量:1
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作者 邬昊鹏 牛生杰 +8 位作者 刘端阳 吕晶晶 祖繁 周悦 王元 葛攀延 邵乃夫 汪玲玲 鲁海宁 《大气科学》 北大核心 2025年第2期522-536,共15页
为深入研究辐射雾边界层气象要素和污染物浓度的垂直分布特征,2020年冬季在江苏省东海县利用无人机(UAVs)开展了边界层和污染物综合观测实验。研究发现:雾天逆温层厚度要比晴天厚几十米至数百米不等,强度要大0.5~1℃(100 m)^(-1)。雾天... 为深入研究辐射雾边界层气象要素和污染物浓度的垂直分布特征,2020年冬季在江苏省东海县利用无人机(UAVs)开展了边界层和污染物综合观测实验。研究发现:雾天逆温层厚度要比晴天厚几十米至数百米不等,强度要大0.5~1℃(100 m)^(-1)。雾天低空有风切变,风向在垂直方向上变化较小,而晴天低层风速变化较小,风向在低空随高度呈顺时针旋转。相较于双层逆温结构,有着深厚单层逆温结构的辐射雾的强度更强。在同一次辐射雾过程中,雾的强度不会随着风向的变化而变化,较低的风速更有利于强浓雾的形成。从污染物浓度垂直分布来看,逆温层内相同高度处的TVOC(总挥发有机化合物)在晴天要比雾天高,在辐射雾形成前和生成阶段,SO_(2)浓度随高度递减速率远高于晴天同期。晴天和雾天O_(3)和NO_(2)的垂直变化呈现明显的负相关,O_(3)在雾天近地面的梯度变化明显要大于晴天。PM_(1.0)、PM_(2.5)和PM_(10)在雾天要比晴天高出一倍以上,CO在辐射雾过程中相对稳定,垂直变化较小。TVOC、NO_(2)、PM_(1.0)、PM_(2.5)和PM_(10)会受到辐射雾过程中强逆温的影响而在逆温层内累积。它们的累计变化率在雾后与雾前相比均有了明显下降,颗粒物污染物的累积变化率比气体下降更显著,且大粒径颗粒物累积变化率的下降幅度要超过小粒径颗粒物。夜间地面排放的NO等还原物质较难向上输送,对高层的O_(3)消耗量远小于低层,使得夜间高层O_(3)远大于低层,导致PM_(2.5)和O_(3)的垂直分布差异较大,白天太阳辐射增强,不稳定边界层的发展伴随着高空O_(3)向下的混合导致O_(3)增加以及PM_(2.5)排放增多使得二者的垂直变化较为一致。 展开更多
关键词 辐射雾 边界层 气象要素 大气污染物 无人机 高分辨率垂直观测
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雾天高速公路交通安全气象风险模型研究 被引量:4
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作者 宋建洋 王志 +3 位作者 李蔼恂 田华 郜婧婧 王宇虹 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期60-68,共9页
利用2012年1月至2017年3月苏皖地区京沪、京台、宁洛高速公路路段雾天交通事故信息及沿线气象站观测资料,以小时内事故发生概率作为雾天交通安全状态的表征指标,采用随机森林-递归特征消除算法从能见度、相对湿度、风、气温、变温、发... 利用2012年1月至2017年3月苏皖地区京沪、京台、宁洛高速公路路段雾天交通事故信息及沿线气象站观测资料,以小时内事故发生概率作为雾天交通安全状态的表征指标,采用随机森林-递归特征消除算法从能见度、相对湿度、风、气温、变温、发生时间等信息中选择14个重要变量,建立雾天高速公路交通安全气象风险模型,并开展应用与检验。结果表明:80.85%的事故样本对应较高及以上风险级别,其中高风险和极高风险的比例分别为27.66%和42.55%;同时,89.93%的对照样本发生在极低和低的安全风险级别内;模型预测精度较高,可以为雾天环境下的交通气象服务及防灾减灾工作提供一定参考。 展开更多
关键词 高速公路 雾天 交通事故 气象风险等级 随机森林-递归特征消除
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深度学习在气象数据订正中的应用综述 被引量:2
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作者 蒋鸿儒 方巍 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第12期3930-3940,共11页
数据订正是资料同化的核心过程之一,即通过修正和校准数据提高资料同化的效果。针对气象观测存在多种误差导致气象数据存在偏差的问题,综述深度学习在气象数据订正中的应用,应用场景包括气象模式订正、天气预报和气候预测。首先,介绍气... 数据订正是资料同化的核心过程之一,即通过修正和校准数据提高资料同化的效果。针对气象观测存在多种误差导致气象数据存在偏差的问题,综述深度学习在气象数据订正中的应用,应用场景包括气象模式订正、天气预报和气候预测。首先,介绍气象数据订正的重要性,同时回顾传统的气象数据订正方法,如统计学、传统机器学习等,并分析它们的优点和局限性;其次,详细介绍基于深度学习的数据订正在3个场景中的应用,深度学习方法主要包括卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)和Transformer,并且通过归纳总结当前的研究进展,讨论数据订正中深度学习方法与传统方法的优劣;最后,总结深度学习在数据订正中存在的局限性,同时指出深度学习在气象数据订正中的优化方式和未来发展方向。 展开更多
关键词 深度学习 数据订正 资料同化 气候预测 天气预报
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青藏高原地区考虑融雪的土壤湿度间接Nudging方案对中国气候模拟的影响
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作者 高德华 崔志强 +3 位作者 李课臣 张飞民 杨凯 王澄海 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第3期275-294,共20页
青藏高原土壤湿度的模拟受春季融雪过程的影响,具有较大的不确定性,因此会对夏季气候的模拟产生重要的影响。为探讨春季融雪过程引起的土壤湿度偏差对夏季气候的模拟影响,本文在WRF(WeatherResearch andForecastingmodel)模式中的Pleim-... 青藏高原土壤湿度的模拟受春季融雪过程的影响,具有较大的不确定性,因此会对夏季气候的模拟产生重要的影响。为探讨春季融雪过程引起的土壤湿度偏差对夏季气候的模拟影响,本文在WRF(WeatherResearch andForecastingmodel)模式中的Pleim-Xiu间接同化土壤湿度方案中引入了考虑融雪过程的松弛项,开展了跨季节气候模拟,分析了春季融雪过程对青藏高原土壤湿度及地表非绝热加热模拟的影响,探讨了春季融雪引起的土壤湿度异常对夏季中国气候的影响。结果表明,在陆面模式的同化系统中考虑融雪过程使模拟的土壤湿度更接近观测,但存在空间差异;改进的同化方案降低了高原土壤湿度的误差,尤其对高原南部土壤偏湿的模拟偏差改进较为明显。土壤湿度偏差的减小提高了高原地表潜热的模拟效果,但对地表感热的模拟改进较小。同化系统中考虑融雪过程可提高我国北方夏季降水的模拟能力,并降低我国东部气温偏高的模拟误差。 展开更多
关键词 土壤湿度 Nudging方案 气候模拟 数值模拟 融雪
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ENSO对中国中东部不同季节太阳能资源的可能影响
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作者 袁心仪 耿新 +3 位作者 张敏 王博妮 孙明 夏新露 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第4期402-414,共13页
作为最重要的可再生清洁能源之一,太阳能资源受到气候因子的显著影响。本文利用1979~2023年英国Hadley中心逐月海表温度和欧洲中期天气预报中心第5代逐月大气再分析资料,采用相关、回归和合成等方法,研究了ENSO对中国中东部不同季节太... 作为最重要的可再生清洁能源之一,太阳能资源受到气候因子的显著影响。本文利用1979~2023年英国Hadley中心逐月海表温度和欧洲中期天气预报中心第5代逐月大气再分析资料,采用相关、回归和合成等方法,研究了ENSO对中国中东部不同季节太阳总辐射(TotalSolarIrradiation,TSI)的影响特征,并探讨了这种影响的可能物理机制。结果表明,我国中东部TSI存在显著的年际变率,与ENSO事件息息相关。在ElNiño发展期夏秋季,我国中东部TSI异常总体呈“华北多华南少”的南北偶极型分布;成熟期冬季TSI整体偏少,大值区位于华南地区;衰减期春季则呈现“华东少、西南多”的东西偶极型分布;衰减期夏季主要表现为长江中上游地区的显著偏少。当La Niña发生时,各季节TSI异常分布与El Niño年基本相反,但强度较弱,表现出一定的ENSO影响非对称性。进一步研究表明,ENSO对我国中东部不同季节TSI的影响主要与ENSO相关的环流和水汽异常引起的总云量变化对太阳直接辐射的反射作用有关。本研究对于太阳能光伏发电潜能预测以及预期收益评估等问题具有重要意义。 展开更多
关键词 ENSO 太阳总辐射 总云量 大气环流
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基于葵花8号新一代静止气象卫星的夜间雾识别 被引量:31
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作者 王宏斌 张志薇 +3 位作者 刘端阳 袁成松 周林义 钱玮 《高原气象》 CSCD 北大核心 2018年第6期1749-1764,共16页
基于葵花8号新一代静止气象卫星的高时空分辨率多通道数据,利用3. 9μm与11. 2μm通道亮温差法(BTD3. 9~11. 2)和3. 9μm伪比辐射率法(ems3. 9)开展了中国地区夜间不同等级雾的识别,确定了各站点和网格点上对不同等级雾两种方法的参数... 基于葵花8号新一代静止气象卫星的高时空分辨率多通道数据,利用3. 9μm与11. 2μm通道亮温差法(BTD3. 9~11. 2)和3. 9μm伪比辐射率法(ems3. 9)开展了中国地区夜间不同等级雾的识别,确定了各站点和网格点上对不同等级雾两种方法的参数最优阈值;并利用地面站点观测资料和CALIPSO星载激光雷达产品对陆地和海上雾的识别结果进行了验证。结果表明:(1)通道亮温差法和3. 9μm伪比辐射率法均可以较准确地识别出不同等级的雾,3. 9μm伪比辐射率法准确率略优;随能见度的下降,两种方法识别准确率都明显提升,虚警率明显下降。能见度小于50 m时,通道亮温差法(3. 9μm伪比辐射率法)识别雾的击中率HR、虚警率FAR和KSS评分分别为0. 89(0. 90)、0. 15(0. 15)和0. 74(0. 75)。(2)剔除云影响后,4个雾等级下两种方法对雾识别的HR和KSS评分均有明显提升,FAR均有明显下降。能见度小于1 000 m时,剔除云后通道亮温差法(3. 9μm伪比辐射率法)的HR由0. 71(0. 74)提高到0. 81(0. 85),FAR由0. 27(0. 28)降低到0. 12(0. 13),KSS评分由0. 44(0. 46)提高到0. 69(0. 72),KSS评分提高0. 23(0. 26)。(3) 3个个例分析表明,基于通道亮温差法、3. 9μm伪比辐射率法以及RGB合成图均可清晰识别出大部分雾区,雾区和非雾区的BTD_(3. 9~11. 2)(ems_(3. 9))差异明显,强浓雾区BTD_(3. 9~11. 2)(ems_(3. 9))约为-5℃(0. 75);基于葵花8卫星海雾的识别结果与CALIPSO星载激光雷达VFM反演产品一致。 展开更多
关键词 卫星遥感 葵花8号 亮温差 3.9 μm伪比辐射率
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江苏PM_(2.5)-O_(3)复合污染特征及气象条件分析 被引量:12
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作者 严文莲 刘端阳 +1 位作者 王磊 李聪 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期5198-5206,共9页
基于2013~2020年江苏13个城市的大气污染和气象观测数据,分析了江苏PM_(2.5)-O_(3)复合污染物的分布特征及其与气象条件的关系.结果表明:江苏复合污染物以轻度污染组合为主,南部多于北部,东南部最多,主要在4~10月,下午至傍晚最高,且该时... 基于2013~2020年江苏13个城市的大气污染和气象观测数据,分析了江苏PM_(2.5)-O_(3)复合污染物的分布特征及其与气象条件的关系.结果表明:江苏复合污染物以轻度污染组合为主,南部多于北部,东南部最多,主要在4~10月,下午至傍晚最高,且该时段O_(3)平均浓度高于单一O_(3)污染;复合污染在O_(3)超标中平均占比15.7%,2014年高达65.8%,且在2015年后明显下降;PM_(2.5)和O_(3)二者在暖季O_(3)污染期正相关,PM_(2.5)污染期为弱相关或负相关;复合污染气象条件更为严格,气温、相对湿度、风速和逆温条件均介于单一O_(3)和单一PM_(2.5)污染之间,且多在4m/s以下和ENE—S区间,与单一O_(3)污染相比,气温和风速略低,相对湿度和逆温强度略高;出现复合污染的主要地面形势为均压场和低压(底)前部,其次是入海高压后部和高压底部;通过后向轨迹聚类分析发现淮北地区复合污染主要来自东南沿海至本地路径,中南部城市主要为本地周边地区和东南沿海,而东南部城市主要来源短距离输送和苏皖浙交界一带. 展开更多
关键词 江苏 PM_(2.5)-O_(3)复合污染 气象条件 轨迹聚类分析 分布特征
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江苏省夏季浓雾的时空分布特征及气象影响因子分析 被引量:14
9
作者 宗晨 钱玮 +4 位作者 包云轩 袁成松 周林义 崔驰潇 王宏斌 《气象》 CSCD 北大核心 2019年第7期968-977,共10页
利用江苏省70个国家基本站逐10 min连续观测资料,对江苏省夏季浓雾的时空分布特征及影响因子进行分析研究。结果表明:(1)夏季浓雾易在气温小于29℃、风速低于3 m·s^-1,且盛行偏东风的条件下形成;低温高湿的梅雨期是夏季浓雾在6月高... 利用江苏省70个国家基本站逐10 min连续观测资料,对江苏省夏季浓雾的时空分布特征及影响因子进行分析研究。结果表明:(1)夏季浓雾易在气温小于29℃、风速低于3 m·s^-1,且盛行偏东风的条件下形成;低温高湿的梅雨期是夏季浓雾在6月高发(42.4%)的可能原因。(2)夏季浓雾生消时间与秋、冬季显著不同,主要发生于00-06时,消散集中于05-08时,持续时间主要在6 h以内。(3)夏季浓雾以辐射雾为主,辐射雾、平流雾和锋面雾分别占58. 1%、35. 5%和6.4%。(4)夏季浓雾发生频次呈现从东北部沿海地区向西南部内陆地区递减的趋势,淮北地区夜间降温幅度高于苏南地区是出现这一现象的主要原因。(5)成雾前6~24 h出现的弱降水为近地层提供水汽,此后天气转晴,静稳的大气层结下有利于夏季浓雾的出现。 展开更多
关键词 浓雾 夏季 时空分布 影响因子
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近十年连云港市霾变化特征及其气象条件分析 被引量:9
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作者 刘瑞翔 刘端阳 +2 位作者 姚雷 朱云凤 颜佳任 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第7期959-970,共12页
利用连云港市气象和环境监测数据,分析2008—2018年该地区霾的变化特征及其与气象要素的关系,中-重度霾发生的天气背景和污染物源地特征。主要得到以下结论:连云港主城区霾日数从2011年起逐年显著增加,2013—2015年达峰值,之后逐年减少... 利用连云港市气象和环境监测数据,分析2008—2018年该地区霾的变化特征及其与气象要素的关系,中-重度霾发生的天气背景和污染物源地特征。主要得到以下结论:连云港主城区霾日数从2011年起逐年显著增加,2013—2015年达峰值,之后逐年减少;冬季霾出现最为频繁,其中1月重度霾日数最多;1~2 m·s^-1风速最利于该地区霾的形成;WNW、WSW和SSW三个风向下连云港主城区霾出现的频率最高,受地形和工业布局等因素影响,在自海上来的偏东风下该地区霾出现的频率也较高。相对湿度在70%~80%时,霾出现频率最高,但更高相对湿度更利于中-重度霾形成。PM 2.5浓度与能见度、风速和相对湿度等气象要素的相关性均大于PM 10。根据地面环流形势,可将连云港地区霾的天气背景分为低压倒槽型、锋前型、高压前部型、高压后部型和均压场型5种,其中均压场型占比最大,达35.8%。逆温层结对中-重度霾的形成有较好指示作用,08时和20时逆温出现的频次和强度均大于14时。轨迹聚类分析表明,不同天气型下中-重度霾对应气团的源地、路径和移动距离均有明显差异。 展开更多
关键词 统计特征 气象条件 PM2.5 后向轨迹
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地面气象要素多模式集成预报研究进展 被引量:10
11
作者 周海 秦昊 +1 位作者 吉璐莹 肖莹 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期815-825,共11页
目前,集合预报已成为天气预报业务的主要支撑。然而,由于数值模式本身的限制与不完善以及集合系统存在初值扰动、集合大小等方面的局限,常存在预报偏差。不同预报模式通常具有不同的物理过程参数化方案、初始条件等,导致其预报能力各有... 目前,集合预报已成为天气预报业务的主要支撑。然而,由于数值模式本身的限制与不完善以及集合系统存在初值扰动、集合大小等方面的局限,常存在预报偏差。不同预报模式通常具有不同的物理过程参数化方案、初始条件等,导致其预报能力各有不同。为此,如何纠正预报偏差以及如何充分有效地利用不同模式的预报信息以获得更加准确的天气预报广受关注。近年来,利用统计理论与预报诊断,基于多个集合预报系统的多模式集成预报技术得到快速发展,已成为有效消除预报偏差从而提高天气预报技巧的一种统计后处理方法。针对气温、降水和风3个最基本的地面气象要素,首先依据预报形式将应用范围较广的简单集合平均、消除偏差集合平均、超级集合、贝叶斯模式平均、集合模式输出统计等加权或等权平均多模式集成技术,分成确定性预报和概率预报两大类,并做系统介绍。最后,讨论使用和发展多模式集成技术需要关注的问题,包括考虑参与集成的模式个数、发展降水及风速分级预报模型和发展基于机器学习的多模式集成新技术。 展开更多
关键词 地面气象要素 多模式集成预报 确定性预报 概率预报
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南通市臭氧污染与气象条件分析和预报 被引量:8
12
作者 张琪 彭小燕 +2 位作者 顾沛澍 缪明榕 丁峥臻 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期415-423,共9页
本文通过分析地处长江口北岸的南通市2014—2017年臭氧污染变化特征和气象要素以及天气形势对臭氧质量浓度的影响,归纳了高浓度臭氧出现的天气形势,使用多元逐步回归建立了不同月份臭氧质量浓度预报模型。结果表明:春、夏季臭氧质量浓... 本文通过分析地处长江口北岸的南通市2014—2017年臭氧污染变化特征和气象要素以及天气形势对臭氧质量浓度的影响,归纳了高浓度臭氧出现的天气形势,使用多元逐步回归建立了不同月份臭氧质量浓度预报模型。结果表明:春、夏季臭氧质量浓度较高,冬季最小;2014—2017年臭氧超标日数呈明显增加的趋势,臭氧超标日主要出现在4—10月,夏季超标日数占55%,冬季没有出现超标情况。臭氧质量浓度变化与气象要素密切相关,与气温、日照时数呈显著正相关,与云量、相对湿度、风速呈负相关。气温高于20℃,相对湿度小于60%,日照时数大于4 h,平均低云量小于4成,地面偏南风且风速低于6 m/s,容易出现高浓度臭氧。归纳出南通市臭氧超标事件出现的6种高空天气形势,分别是副高边缘、副高内部、高空槽后、高空槽前、高空脊和低涡型。受副高影响时产生臭氧浓度超标的概率最大,高压脊形势下的臭氧平均质量浓度最高。综合考虑各气象要素,分别得到4—5月、6—8月、9—10月3个臭氧质量浓度预报方程。利用2017年资料对浓度预报方程进行检验,预报值与观测值的相关系数分别达到0.76、0.74和0.65,通过了α=0.01的显著性检验,说明利用多元逐步回归建立的臭氧预报方程具有较好的拟合效果和可预报性。后向轨迹聚类分析表明,2017年7月13—25日南通市比率最大的气流经过臭氧污染相对严重的长三角地区到达南通,有利于污染物的输送。 展开更多
关键词 臭氧质量浓度 气象条件 多元逐步回归 HYSPLIT模型
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基于罗氏线圈和CEEMDAN的雷电流波形测量方法
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作者 徐伟 李想 +1 位作者 王学孟 刘岩 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第2期102-112,共11页
浪涌保护器中嵌入雷电流波形测量模块为其老化分析提供了数据支撑。针对目前浪涌保护器中雷电流测量存在不能记录完整电流波形、噪声较大的问题,通过分析雷电流波形的时频特性,设计由罗氏线圈传感器、低噪声宽带放大、单端转差分、高速... 浪涌保护器中嵌入雷电流波形测量模块为其老化分析提供了数据支撑。针对目前浪涌保护器中雷电流测量存在不能记录完整电流波形、噪声较大的问题,通过分析雷电流波形的时频特性,设计由罗氏线圈传感器、低噪声宽带放大、单端转差分、高速模数转换器和现场可编程门阵列(FPGA)等组成的雷电流波形测量系统。FPGA完成采集信号的处理、数据的缓存发送以及雷击计数等功能。通过差分电路和自适应噪声完备集合经验模态分解相结合的方法减小噪声对雷电流波形的影响,采用阈值与斜率联合触发方式,提高雷电流冲击次数计数的准确度。利用雷电防护实验室的雷电流组合波发生器对系统和去噪方法进行了实验测试,结果表明,系统能完整精确地记录雷电流波形,峰值1~10 kA范围内雷电流采集无漏触发现象,峰值的最大测量误差为1.27%,半峰值到达时间的测量误差≤0.2μs,前峰平均坡度测量误差≤2.04%。系统将推动浪涌保护器的智能化发展,并为雷电研究提供数据支撑。 展开更多
关键词 浪涌保护器 雷电流 罗氏线圈 FPGA CEEMDAN
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深度学习在ENSO预测中的应用研究
14
作者 方巍 付海燕 罗京佳 《大气科学学报》 北大核心 2025年第3期429-437,共9页
厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)是自然界气候变化中年际变化最显著的异常信号。ENSO会在全球范围内引发天气和气候异常,由此造成的自然灾害给人类生命和财产安全带来了巨大危害。随着人工智能的发展,ENSO预测方... 厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)是自然界气候变化中年际变化最显著的异常信号。ENSO会在全球范围内引发天气和气候异常,由此造成的自然灾害给人类生命和财产安全带来了巨大危害。随着人工智能的发展,ENSO预测方法已从传统方法拓展到了深度学习技术。因此,对ENSO预测进行了较为全面的论述:概述了ENSO相关知识;回顾了传统的预测方法;介绍了深度学习模型在ENSO预测中的应用,分析了它们的优势、局限性以及改进方向;基于当前方法面临的挑战,对未来ENSO预测的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 ENSO预测 人工智能 深度学习 气候变化 气象灾害
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LandEM模式的改进及在青藏高原地区初步应用 被引量:1
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作者 刘勇洪 翁富忠 +6 位作者 何文英 唐飞 李锐 徐永明 韩阳 杨俊 王艺丹 《气象学报》 北大核心 2025年第1期61-79,共19页
基于物理模型的微波发射率(MLSE)模拟一直面临着很大挑战,目前还缺乏利用物理模式模拟较高分辨率的全球或区域尺度MLSE的应用案例。针对先进辐射传输模拟系统(ARMS)中的陆面微波发射率(LandEM)模式,对土壤介电常数和粗糙地表反射率模型... 基于物理模型的微波发射率(MLSE)模拟一直面临着很大挑战,目前还缺乏利用物理模式模拟较高分辨率的全球或区域尺度MLSE的应用案例。针对先进辐射传输模拟系统(ARMS)中的陆面微波发射率(LandEM)模式,对土壤介电常数和粗糙地表反射率模型进行了改进及相应MLSE模拟研究,并结合地面观测MLSE资料进行了模拟评估,同时开展了LandEM模式主要输入参数优化研究;在此基础上,以青藏高原地区为例,选择3种粗糙地表反射率半经验模型和1种发射率经验模型组合成9种MLSE模拟方案,利用3套卫星观测资料反演的MLSE产品,对9种不同模拟方案进行了评估,并选择出最优模拟方案对青藏高原地区MLSE进行了模拟分析。研究结果显示:LandEM模式中引入Mironov常温土壤介电常数模型后模拟的MLSE得到改善,引入Zhang冻土介电常数模型可弥补原有冻土介电常数估算的缺陷,引入Chen-Weng粗糙地表反射率模型后模拟的MLSE也得到有效改善;针对青藏高原地区MLSE模拟,Qp粗糙地表反射率模型更适合裸土粗糙地表,Chen-Weng模型更适合植被粗糙地表;改进后的LandEM模式及优化模拟方案能较好地模拟0.10°×0.10°空间分辨率青藏高原地区水平极化MLSE值及空间分布,也能较好地模拟垂直极化MLSE值,但还不能对垂直极化MLSE空间差异进行有效模拟。 展开更多
关键词 微波地表发射率 LandEM模式 土壤介电常数 粗糙地表反射率 青藏高原
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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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基于多模式集成的降水空间结构预报改进研究 被引量:1
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作者 吉璐莹 智协飞 +2 位作者 季焱 朱寿鹏 罗其祥 《大气科学》 北大核心 2025年第1期257-278,共22页
分别从“点对点”雨量检验和降水空间结构特征检验两方面对多个数值模式东亚夏季中短期逐日降水集合预报进行评估,结果表明不同模式对降水的不同方面存在不一样的预报能力。借助基于对象的诊断评估方法(method for object-based diagnos... 分别从“点对点”雨量检验和降水空间结构特征检验两方面对多个数值模式东亚夏季中短期逐日降水集合预报进行评估,结果表明不同模式对降水的不同方面存在不一样的预报能力。借助基于对象的诊断评估方法(method for object-based diagnostic evaluation,简称MODE)提出了基于降水对象的超级集合(Object-based Superensemble,简称OBJSUP)模型,采用观测场和预报场中降水对象空间结构的相似度来分配各个成员模式的权重,有别于利用传统“点对点”误差分析来计算权重的超级集合(Gridpoint-based Superensemble,简称GPSUP)。相比于最优单模式,两种多模式集成预报均有效地提高了中短期降水预报技巧,且OBJSUP模型整体优于GPSUP模型,主要原因在于OBJSUP模型可以较好地改进降水对象的质心位置预报。为进一步检验多模式集成模型对强降水空间结构特征的预报能力,针对2018年夏季广东一次极端强降水事件,多模式集成预报与高分辨率区域模式动力降尺度预报对比表明,多模式集成对强降水的预报不足,但对广东省逐日大雨量级降水和过程累积降水量空间分布预报较好。高分辨率区域模式对此个例中粤东地区发生的强降水具有一定的预报能力,但对广东省其他地区降水量预报偏弱。 展开更多
关键词 基于对象的诊断评估方法 多模式集成 动力降尺度 极端降水
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一次冬季浙北入海雷暴天气诊断模拟分析
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作者 马晨 李超 +3 位作者 陈宇霄 刘安宁 刘英明 蒋义芳 《海洋预报》 北大核心 2025年第4期85-93,共9页
利用多普勒天气雷达资料、地面观测和区域自动站资料、探空资料、ERA5逐小时再分析资料(水平分辨率0.25°×0.25°)以及WRF-ARW数值模式,对2019年2月26日发生在浙北沿海的一次冬季雷暴过程进行了分析。结果表明:此次雷暴过... 利用多普勒天气雷达资料、地面观测和区域自动站资料、探空资料、ERA5逐小时再分析资料(水平分辨率0.25°×0.25°)以及WRF-ARW数值模式,对2019年2月26日发生在浙北沿海的一次冬季雷暴过程进行了分析。结果表明:此次雷暴过程受地面的冷高压和中低层的暖湿气流共同影响,近地面层有明显的冷垫,层结较为稳定,以下沉运动为主;而中低层存在逆温层结,有较好的动力和水汽条件,以上升运动为主;此次雷暴过程是从边界层顶发展维持的,是一次高架雷暴;中低层的逆温层为此次高架雷暴的发生和发展提供了重要的温度层结条件。模式能够较好地重现本次冬季高架雷暴的发生—发展—入海减弱—消亡的过程。敏感试验表明:高架雷暴入海后,浙东海面的地形有利于雷暴回波的维持。更高的海面温度使得低层大气更加不稳定,破坏了逆温层结,使得高架雷暴入海后难以维持,这可能是此次冬季高架雷暴入海减弱的原因之一。 展开更多
关键词 雷暴 WRF-ARW模式 热力差异 地形
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不同陆面模式亮温模拟与FY-4A/AGRI观测对比
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作者 刘炳童 李昕 +2 位作者 李煜斌 秦正坤 刘伟光 《应用气象学报》 北大核心 2025年第3期339-350,共12页
基于WRF模式耦合的3个陆面模式(CLM4、RUC和Noah-MP)提供的地表温度(Ts)预测值,使用CRTM辐射传输模式对2022年4个典型月份(1月、4月、7月和10月)我国东部地区开展FY-4A/AGRI地表敏感通道(通道11~13)亮温模拟试验,旨在评估基于模式不同... 基于WRF模式耦合的3个陆面模式(CLM4、RUC和Noah-MP)提供的地表温度(Ts)预测值,使用CRTM辐射传输模式对2022年4个典型月份(1月、4月、7月和10月)我国东部地区开展FY-4A/AGRI地表敏感通道(通道11~13)亮温模拟试验,旨在评估基于模式不同陆面过程的亮温模拟表现。结果表明:采用Noah-MP时亮温模拟效果最佳,陆面模式对Ts预报的性能差异是导致AGRI亮温模拟日变化特征不同的重要原因之一,陆面模式模拟Ts的差异主要来源于地表吸收太阳辐射、地表感热和潜热通量及土壤热容量的差异。考虑地表发射率对模拟亮温的影响,对比采用不同地表发射率数据集时3个陆面模式的亮温模拟效果,发现不同发射率数据导致的亮温模拟差异小于不同陆面模式间差异,并通过相对敏感性分析揭示Ts是影响东部地区AGRI地表敏感通道亮温模拟的重要因素。 展开更多
关键词 亮温模拟 辐射传输模式 陆面模式 静止轨道卫星成像仪
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穿过江苏热带气旋活动及潜在破坏力的时空分布特征
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作者 张雪蓉 廖一帆 +2 位作者 濮梅娟 陈联寿 李英 《气象学报》 北大核心 2025年第5期1202-1216,共15页
利用中国气象局上海台风研究所(CMA-STI)西北太平洋海域热带气旋(TC)最佳路径数据集,选取路径穿过江苏省的TC,采用统计分析与合成分析等方法,揭示了穿过江苏的TC活动及潜在破坏力的时空分布。结果表明,1949—2021年西北太平洋TC中共有6... 利用中国气象局上海台风研究所(CMA-STI)西北太平洋海域热带气旋(TC)最佳路径数据集,选取路径穿过江苏省的TC,采用统计分析与合成分析等方法,揭示了穿过江苏的TC活动及潜在破坏力的时空分布。结果表明,1949—2021年西北太平洋TC中共有67个穿过江苏,分别占西北太平洋和登陆中国TC总数的2.7%和10.2%,7和8月生成频数最多、源地分布范围最广。从生成到进入江苏,穿过江苏TC主要在6—10月登陆,8月登陆频次最多、登陆点南北跨度最大,登陆路线共有14种,其中以登陆中国台湾后二次登陆福建省经陆上进入江苏的登陆路线占比最高。穿过江苏的TC其4类路径的整体形态和穿过江苏时的运动方向与西太平洋副热带高压西伸北抬程度密切相关。TC主要发生在7—9月,从江苏东南部进入,于江苏东部沿海离开,西太平洋副热带高压和季风环流等大尺度系统的季节性调整使得TC进入和离开江苏的位置随月份分别发生北上-南落和西进-东退的分布变化。江苏TC路径频率总体上表现为由江苏东南部向西北方向减少的分布特征,TC平均移动方向以偏北或北偏东为主,路径频率和移速矢量的空间分布存在明显的月际变化。由于1949—2021年穿过江苏TC的登陆强度和在江苏境内平均强度均显著增大,江苏区域TC潜在破坏力(JS-PDI)存在显著上升趋势。JS-PDI存在明显月际变化,其中8月JS-PDI明显高于其他月份。JS-PDI大值区主要分布于沿海区域和苏南东部,与江苏区域TC平均强度大值区分布较为一致,同时JS-PDI大值中心与江苏省TC路径频率大值中心存在较好的对应关系。 展开更多
关键词 热带气旋(TC)活动 热带气旋(TC)路径 江苏省 潜在破坏力
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