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基于机器学习的大气边界层高度预测方法研究
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作者 白嘉怡 魏伟 +1 位作者 张宏昇 车慧正 《大气科学学报》 北大核心 2025年第3期404-416,共13页
大气边界层高度受多种气象因素影响,正确掌握大气边界层高度连续变化和演变规律具有重要意义。为解决传统技术手段获取大气边界层高度存在的时空分辨率低、误差偏大等问题,本研究基于机器学习方法--XGBoost,利用2016年1月—2019年5月北... 大气边界层高度受多种气象因素影响,正确掌握大气边界层高度连续变化和演变规律具有重要意义。为解决传统技术手段获取大气边界层高度存在的时空分辨率低、误差偏大等问题,本研究基于机器学习方法--XGBoost,利用2016年1月—2019年5月北京地区长期的地面气象观测、风廓线测风雷达和探空观测数据进行训练,确定算法模型估算大气边界层高度,预测了2019年6月—2020年5月北京地区大气边界层高度。结果表明:在晴朗的白天,模型预测效果最好,与真实观测存在较高的一致性,相关系数达到0.86;夜间预测效果较差。地表温度、相对湿度、风速是对模型预测结果影响最显著的特征。预测的边界层高度呈现显著日变化,日出之后迅速发展,午后逐渐下降,夜间逐渐达到平稳;春夏季北京地区边界层高度日变化较为显著,可达1 km;秋冬季日变化幅度较小,约为700 m。总体上,XGBoost算法预测边界层高度的能力优于多元线性回归算法和支持向量回归算法。基于机器学习的边界层高度估计和预测方法避免了传统手段设置阈值带来的误差,为边界层高度连续观测和预测提供了新思路。 展开更多
关键词 XGBoost方法 机器学习 大气边界层高度 日变化
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四川盆地典型“西南型”盆地涡特征研究 被引量:3
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作者 张雅馨 许东蓓 +3 位作者 李跃清 李祎潮 高岚 燕若彤 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第4期905-918,共14页
盆地涡是西南涡的一种类型,是指在700 hPa等压面上生成于四川盆地,连续有两次闭合等高线的低压或3个站风向为气旋性环流的低涡。它是造成四川盆地降水的主要系统,而“西南型”盆地涡是盆地涡中发生频率最高、强度较强的一类。本文利用ER... 盆地涡是西南涡的一种类型,是指在700 hPa等压面上生成于四川盆地,连续有两次闭合等高线的低压或3个站风向为气旋性环流的低涡。它是造成四川盆地降水的主要系统,而“西南型”盆地涡是盆地涡中发生频率最高、强度较强的一类。本文利用ERA5(0.25°×0.25°)逐小时再分析资料、GPM卫星降水资料以及《西南低涡年鉴》等,探讨了2020年6月26-28日发生于四川盆地的一次典型“西南型”盆地涡的特征和发生发展机制。结果表明:此次盆地涡生成于四川盆地西南部,随后向东北方向移动,到达四川东北部后转向东行,进入重庆后消亡,生命史共计48 h。该盆地涡的形成发展与其位于200 hPa南亚高压东北侧及高空急流入口区右侧的辐散区,以及500 hPa短波槽前正涡度平流造成低层减压密切相关。700 hPa上四川盆地西南部位于低空急流的左前方,有利于辐合上升运动的发展和低涡形成。700 hPa盆地涡东北方向的锋生大值区、低空急流的加强北上以及500 hPa高空槽前西南气流的引导作用,是低涡向东北方向移动的主要因素。随着200 hPa南亚高压中心东移到江淮上空以及高空急流减弱,500 hPa短波槽随之东移,盆地涡位于槽后的负涡度平流区,垂直方向转为下沉运动,地面加压,低涡逐渐减弱消亡。对涡度收支方程各项分析发现,低空辐合是盆地涡强度增加的主要贡献项,由低空辐合导致盆地涡正涡度的增加几乎贯穿了低涡整个生成发展阶段。此外高空正位涡大值区的存在、盆地涡降水的凝结潜热释放等,也对本次盆地涡的发展和移动起到了重要作用。 展开更多
关键词 盆地涡 移动特征 形成机制
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基于ERA-5高分辨率资料的高原低涡客观识别方法研究 被引量:2
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作者 麦哲宁 许东蓓 +4 位作者 孙继松 燕若彤 张雅馨 常秉松 丁艺涵 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1991-2003,共13页
利用ERA5的500 hPa逐小时再分析资料(0.25°×0.25°),以高原低涡的天气学特征为依据,设计研究基于高时空分辨率网格资料的高原低涡客观识别算法,并对1990~2019年暖季的青藏高原低涡进行识别,建立高原低涡数据库。该算法通... 利用ERA5的500 hPa逐小时再分析资料(0.25°×0.25°),以高原低涡的天气学特征为依据,设计研究基于高时空分辨率网格资料的高原低涡客观识别算法,并对1990~2019年暖季的青藏高原低涡进行识别,建立高原低涡数据库。该算法通过客观标准提取低涡特征点、并采取DBSCAN算法(一种基于密度连通性质进行聚类的方法)进行特征点聚类分析,以相邻时次之间低涡的重合状况、临近程度和既往生命时长为依据对低涡进行追踪匹配,得到合理的低涡路径,将孤立的低涡连接成动态发展的低涡过程。利用《青藏高原低涡切变线年鉴》(简称《年鉴》),针对2017年暖季(5~9月)低涡对比分析与本文的客观识别结果的异同,结果表明:客观识别低涡的月分布特征以及移出高原低涡的占比与《年鉴》相似,典型的长生命低涡能被正确识别,可见客观识别算法及其数据库具备一定的可靠性和实用性。但客观识别的低涡总数量多于《年鉴》,并且源地为“西部型”的低涡也较多。究其原因,更精细的网格尺度能将低涡在更早的生命时期提取出来,可能会将《年鉴》中的“东部型”低涡进一步追溯到更靠西的位置。此外由于青藏高原西北部观测站点较为匮乏,导致生成于高原西北部的低涡在《年鉴》中未能体现出来,也是低涡数量存在差异的重要原因。 展开更多
关键词 高分辨率资料 高原低涡 客观识别 对比检验
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1961—2012年河南省生长季时空演变特征分析
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作者 李正瑶 贾志军 《现代农业科技》 2024年第9期137-142,151,共7页
根据河南省111个气象站1961—2012年共52年的气象数据,基于0、3、5、10、15、20℃6个温度临界值,对生长季(生长季初日、生长季终日和生长季长度)的演变特征进行了分析研究。结果表明,52年中,河南省除豫中外的豫北、豫东、豫西、豫南、... 根据河南省111个气象站1961—2012年共52年的气象数据,基于0、3、5、10、15、20℃6个温度临界值,对生长季(生长季初日、生长季终日和生长季长度)的演变特征进行了分析研究。结果表明,52年中,河南省除豫中外的豫北、豫东、豫西、豫南、豫西南5个地区生长季初日表现出了明显提前的趋势。生长季初日整体由东向西逐渐推迟,终日整体由东向西逐渐提前,生长季长度也由东向西逐渐提前。突变检验表明,生长季长度在6个临界温度值下均有较明显的延长趋势。 展开更多
关键词 生长季 初日 终日 突变检验 河南省 1961—2012年
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自动气象站传感器抗风能力测试风洞设计与实现 被引量:3
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作者 边泽强 刘昕 +3 位作者 卲乐骥 冯慧 李松奎 诸葛杰 《电子测量技术》 2020年第21期15-18,共4页
自动气象站气象传感器为了能够在野外各种自然环境下长期可靠的进行气象观测,特别是台风、暴风雪等恶劣天气条件下的稳定运行,抗风能力是其一项非常重要的技术指标。设计和实现了一种用于测试气象传感器的抗风能力的风洞测试装置,采用... 自动气象站气象传感器为了能够在野外各种自然环境下长期可靠的进行气象观测,特别是台风、暴风雪等恶劣天气条件下的稳定运行,抗风能力是其一项非常重要的技术指标。设计和实现了一种用于测试气象传感器的抗风能力的风洞测试装置,采用了大尺寸的矩形进气口作为气体的采集口,并设计有一定弧度以确保在进气口边缘处气流平稳不易发生湍流现象。收缩段采用双三次曲线,可以均匀加速气流并减少气流脉动,大幅降低气流紊流。试验段和风机的连接扩散段采用了加长设计,不仅可以减少气流的壁面分离现象提高整体效率,同时在扩散段底部设计开启舱门方便碎片的整理。通过CFD数值模拟和仿真对设计方案进行了验证,实际测试结果显示风洞的最大风速为95.71 m/s,主试验段流场均匀性为0.32%,流速稳定性为0.41%,达到了预期设计技术指标的要求。 展开更多
关键词 自动气象站 气象传感器 抗风能力 风洞
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湿度传感器现场检定和实验室检定结果的不确定度对比分析 被引量:6
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作者 冯慧 李松奎 《电子测量技术》 2020年第11期49-52,共4页
目前,气象部门自动气象站湿度传感器的检定方式主要有两种,现场检定和实验室检定。严格按照JJG(气象)003《自动气象站湿度传感器检定规程》中的检定方法及检定点,对同一台HMP155A湿度传感器分别进行实验室检定和现场检定,并依据JJF1059.... 目前,气象部门自动气象站湿度传感器的检定方式主要有两种,现场检定和实验室检定。严格按照JJG(气象)003《自动气象站湿度传感器检定规程》中的检定方法及检定点,对同一台HMP155A湿度传感器分别进行实验室检定和现场检定,并依据JJF1059.1测量不确定度的评定与表示要求对两种方式的检定结果进行不确定度评定分析。通过对比分析,发现现场检定的测量不确定度明显高于实验室检定。因此,建议开展自动气象站湿度传感器计量检定工作时,优先采用实验室检定的方式。 展开更多
关键词 湿度传感器 计量检定 不确定度评定
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基于PC/104的热熔焊接机温度控制系统的研制 被引量:2
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作者 鲁物婷 《中国测试》 CAS 2009年第5期98-101,共4页
为了提高聚乙烯塑料(PE)管道热熔焊接设备的温度控制精度和提高焊接质量,研制了以基于PC/104为基础的PE管道全自动焊接设备的温度控制系统。在分析了PE管道热熔焊接设备的实际需求的基础上,给出了温度控制系统的总体方案设计,并论述了... 为了提高聚乙烯塑料(PE)管道热熔焊接设备的温度控制精度和提高焊接质量,研制了以基于PC/104为基础的PE管道全自动焊接设备的温度控制系统。在分析了PE管道热熔焊接设备的实际需求的基础上,给出了温度控制系统的总体方案设计,并论述了温度控制软件结构与调试过程。基于PC/104的温度控制系统能够有效地提高PE管道焊接的质量,具有精度高、适应性强等优点,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 PC/104 PE管道 软件结构 温度控制
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西安致灾短时暴雨中尺度与动力指数特征 被引量:11
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作者 张雅斌 罗慧 +4 位作者 赵荣 薛谌彬 冉令坤 高宇星 刘波 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期614-628,共15页
基于同化多普勒雷达资料的WRF模式、地面加密观测、卫星云图和NCEP再分析资料等,分析总结2015年8月3日、2016年7月24日西安两次致灾短时暴雨过程环境条件、中尺度系统及动力因子指数特征。结果表明:关中处于稳定少动的西太平洋副热带高... 基于同化多普勒雷达资料的WRF模式、地面加密观测、卫星云图和NCEP再分析资料等,分析总结2015年8月3日、2016年7月24日西安两次致灾短时暴雨过程环境条件、中尺度系统及动力因子指数特征。结果表明:关中处于稳定少动的西太平洋副热带高压西北边缘,上干下湿、午后低层大气超绝热状态,为短时暴雨提供了热力条件。西风槽与近地层切变线是暴雨直接影响系统。伴随冷锋过境,午后西北方向咸阳、铜川一带地面偏北风跃增是短时暴雨有利触发因子,强降水位于地面3 h正变压中心至东侧大梯度区附近。短时暴雨对流云团距离北部高空急流相对较远,无斜压叶状云系特征,降水对上升气流拖曳作用明显,云团TBB中心降至-65℃以下后,周边出现最大雨强。暴雨云团内部,霰粒子含量最大,冰粒子比其他粒子偏少一个量级以上,最强上升运动在霰粒子中心上方-30℃层附近、接近雪粒子中心;伴随整层雨水、霰和雪粒子含量5倍以上突增出现短时暴雨,雪粒子比雨水、霰粒子开始增多时段偏晚约1 h,其含量峰值与最大雨强同步。两次短时暴雨环境条件和中尺度特征差异明显。“0803”过程为切变线冷区暴雨,高空西风急流范围大、位置偏南,西太平洋副热带高压较弱,西风槽后偏北冷空气活跃,偏南水汽输送弱,关中地区中下层存在明显能量锋区和对称不稳定;云团内部冰相粒子明显偏多,雪粒子相对霰粒子占比偏高,冷空气入侵有利于冰相粒子快速生长;暴雨位于能量锋区和对流云团边缘、TBB最大梯度区附近。“0724”过程为切变线暖区暴雨,高空急流范围小、位置偏北,西太平洋副热带高压强盛,偏北冷空气弱,偏南水汽输送明显,关中地区中下层为位势不稳定;云团内部冰粒子偏少,雪粒子相对霰粒子占比低;暴雨位于对流云团内部、TBB中心附近。定义的垂直螺旋度指数VHI和散度垂直通量指数DVFI对暴雨落区预报具有较好的参考价值:大暴雨位于动力指数异常大值中心趋于集中且稳定少动的区域附近,动力指数小于200、中心分散且大值持续时间短的区域,降水不明显。 展开更多
关键词 短时暴雨 环境条件 中尺度特征 对流云团 WRF模式 动力因子指数
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土壤水分测值差异性分析与探讨 被引量:1
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作者 樊超 刘名 +1 位作者 赵娜 陈卓 《浙江农业科学》 2015年第4期505-507,529,共4页
土壤水分是土壤成分之一,严重影响着植物的生理活动。将西安市长安区国家一般气象站2012年1月8日到2012年5月28日的Gstar-I型土壤水分监测仪和人工测墒数据进行对比,结果表明,Gstar-I型自动土壤水分监测仪能够相对准确地监测出土壤水分... 土壤水分是土壤成分之一,严重影响着植物的生理活动。将西安市长安区国家一般气象站2012年1月8日到2012年5月28日的Gstar-I型土壤水分监测仪和人工测墒数据进行对比,结果表明,Gstar-I型自动土壤水分监测仪能够相对准确地监测出土壤水分变化的规律,但与人工监测数据之间存在一定的差值,且该差值在表层最大,之后随着土层加深而减小。 展开更多
关键词 关中平原 土壤水分 差异性分析
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秦岭北麓一次暴雨天气在风廓线雷达资料中的分析
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作者 樊超 沈萍 +3 位作者 白庆梅 刘名 陈卓 张强 《安徽农业科学》 CAS 2013年第15期6815-6818,共4页
[目的]分析2011年8月15日西安市长安区一次暴雨天气中风廓线雷达资料的变化特征。[方法]利用固定式边界层风廓线雷达资料,根据当地的地理环境,着重分析2011年8月15日西安市长安区一次暴雨天气的降水前和降水期间的风廓线资料,研究降水... [目的]分析2011年8月15日西安市长安区一次暴雨天气中风廓线雷达资料的变化特征。[方法]利用固定式边界层风廓线雷达资料,根据当地的地理环境,着重分析2011年8月15日西安市长安区一次暴雨天气的降水前和降水期间的风廓线资料,研究降水前和降水期间多普勒雷达图、风廓线资料的变化特征。[结果]对流天气来临前,风的脉动变化较大,水平风在垂直方向上2 000 m左右高度出现正的垂直风速切变,降水前最大探测高度明显升高;长安边界层风廓线雷达可获得时间和空间分辨率较高的风廓线资料,其探测到的水平风场资料可清晰地监测大风天气的发生和变化过程。长安区地处秦岭北麓,地形因素是一个很重要的需要考虑的条件,雷暴大风分布与阶梯地形相一致。[结论]该研究为长安的强对流天气分析提供科学依据。 展开更多
关键词 风廓线 雷达资料 暴雨天气 秦岭北麓
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