基于云图特征自识别的光伏超短期预测模型

光伏电池超短期输出功率变化的主要原因来源于云层的无规则运动,会在1~2min的时间尺度内显著地影响输出功率,因此提出了天空云图预测方法提高光伏超短期功率预测的准确性。首先,采用云层灰度鉴别对云图提取云形状、云透射率等信息。然后,通过云点跟踪对云运动进行还原,得到云层的位移和速度等信息。接下来提出了云图特征联想和长短期记忆(cloudfeatureassociation-longshort-term memory,CFA-LSTM)模型,通过在LSTM模型中加入图像特征联想(cloud feature association,CFA),从而将光伏超短期输出功率与天空云图关联起来。最后基于云增强现象(cloud enhancement model,CEM),提出了由晴空辐照度作为标准的CEM-LSTM切换模型。实验证明,CEM-LSTM切换模型在全气候条件下不仅可以满足光伏超短期功率预测高精度的准确性需求,还可以满足光伏超短期功率预测高精度、高稳定性的可靠性需求,为光伏电站的高效经济运行提供了可能。

江西外来飑线的常见卫星云图特征

利用常规红外云图、天气形势和地面等资料,对江西外来飑线天气过程的云图特征进行分析,结果表明:影响江西的外来飑线在云图上常见有3种特征,即中尺度对流云团、狭窄积云线和冷出流边界所致的对流云带。外来飑线云图特征,常常提前于雷达探测时间而发现回波,掌握这些云图特征,对早期发现外来飑线系统十分有利。

四川地区暴雨天气的卫星云图特征分析

通过分析2005-2010年6-9月四川地区暴雨天气的卫星云图,指出四川暴雨天气过程基本上是由中高纬西风带云系、中纬度云系以及低纬度热带云系相互作用的结果。结合探空资料、1°×1°NCEP再分析资料、卫星云图资料分析表明,高湿高能区域是有利于对流云团生成、发展的区域;进入四川的斜压叶状云、带状冷锋云系以及低槽云系是有利于对流云团发展的系统云系;卷云羽、出流边界所在的位置有利于对流云团的生成和发展。合并、发展的对流云团有向系统云系移动的趋势。

温带气旋暖锋后弯云图特征及结构成因分析

尽管关于温带气旋发展和演变的观点不尽相同,但目前普遍被接受的两种模型是:挪威气旋模型、Shapiro和Keyser模型。以FY-2E卫星云图为基础,先给出8个温带气旋过程实例,然后结合常规高空、地面观测及NCEP的1°×1°再分析场等资料,通过个例分析,对暖锋后弯气旋发生发展的环流背景、结构及成因进行分析。结果表明:(1)卫星云图显示东亚陆地上温带气旋存在T-bone结构和暖锋后弯的事实。(2)温带气旋发生在500 h Pa东亚大陆中高纬两脊一槽的背景下,槽加深及下游脊的发展有利于气旋的发展,与经典温带气旋发生发展的环流背景类似。(3)2012年5月11—13日个例分析表明蒙古气旋中存在锋面波动、锋面断裂、T-bone结构和暖锋后弯、暖核被隔离现象;暖核可从地面向上伸展到600 h Pa。(4)在地面气旋初生和发展阶段,地面气旋中心西侧高低层正相对涡度区呈后倾结构;当高低层正涡度区几乎垂直重合时,地面气旋停止发展;气旋中心西侧对流层中低层的锋区一直存在。(5)当高低层涡度平流差值为正、300 h Pa正涡度平流引起的辐散叠加到对流层中低层锋区之上,地面气旋才会生成和发展。逐渐增强的暖平流从气旋中心的东部和北部向气旋的西部和西南部输送,从而形成了卫星云图上的T-bone结构和暖锋后弯现象。

华北地区强对流云团的卫星云图特征

普查了夏季发生在华北地区的25次强对流天气过程的云团,通过分析归纳出几种华北强对流云团的云型特征、生成方式、环境云场以及强对流云团生成时相应的两种不同的基本风场,对建立预报概念模式及制作临近预报有参考价值。

一次MCC的云图特征及成因分析

使用风云2号红外云图和TBB资料、多要素自动气象站资料及NECP 1°×1°再分析资料,对造成河北中部区域性暴雨的MCC云图特征、天气尺度环境场和动力特征等进行了分析。结果表明,构成MCC的α中尺度对流云团,在其成熟时期,在均匀的α中尺度砧状系统中仍有2～3个β中尺度的对流活动;MCC发生、发展在对流层中层的短波槽、高低空急流有利配置以及大气层结为中性或弱对流不稳定的环境条件下,暖湿平流成为其发生、发展的主要强迫因子;MCC形成阶段,中层出现暖中心并且气旋性涡度增大,辐合辐散运动随高度交替出现,量级相当,上升运动的层次较厚。

“5.5”沙尘暴天气的云图特征

我国西北地区是沙暴多发区。1993年5月发生在甘肃河西地区的强沙暴(黑风暴)天气,给当地人民生命财产造成了巨大损失。该文利用气象卫星提供的资料,对金昌“5.5”黑风暴天气过程进行了初步分析。结果发现,造成这次沙暴的天气系统,是冷锋前的飑线和地面锋面。

浙江省降水云系红外云图特征及其与降水量的关系

用2000～2003年GMS红外云图资料，统计分析了影响浙江省降水系统的红外云图特征及其与地面1h降水量的关系。结果表明：降水云团的云顶亮温、1h云顶亮温差、云顶亮温梯度和云团移动速度与地面降水强度的对应关系是非线性的，并且随季节的变化它们的关系又有明显变化；随着云顶亮温的降低，1h降水量降水强度逐渐增大，出现强降水的机率也明显增多；浙江省内易出现2．0mm／h（中雨）、7．0mm／h（大雨）、15．0mm／h（暴雨）强降水的云顶亮温指标分别为-30℃、-36℃、-41℃。

非常复杂的异常台风路径的卫星云图特征

异常的台风是台风预报中的一个主要难点，而非常复杂的怪路径虽然次数很少，但却无法预报，有些甚至在事后都难以解释。本文对９１１９号台风（Ｎａｔ）的一次怪路径作了个例分析，指出卫星云图不仅能对９１１９怪路径作出很好的解释，而且在其二次热带风暴一台风强度阶段能作出较好的预报。

“94·6”桂北连续性大暴雨过程卫星云图特征

本文利用展宽云图实时资料，对１９９４年６月桂北连续性大暴雨天气过程进行综合分析，得出这次过程的卫星云图主要特征是：缓慢移动的高空多层槽式云系与稳定少摆动的静止锋长云带的叠加，产生活跃的中尺度低涡云团，低涡云团的活动直接导致了桂北的强降水过程，经历史普查，类似这样的过程亦有相同的云图演变特征，依此可以作为预报业务的参考依据。

江西冰雹卫星云图特征分析

为了更有效地监测强对流天气的发生发展过程,文章使用常规天气资料、卫星云图、TBB资料和雷达拼图CR产品等资料,采用天气学、卫星气象学和雷达气象等方法,对2021-03-30—2021-03-31江西大冰雹天气进行分析。文章详细介绍了天气实况与天气背景,并对FY4A云图特征、MCS中尺度对流系统TBB特征和雷达拼图回波特征进行了分析,研究结果以期为江西冰雹天气的预警预报提供科学依据。

江西强对流天气概念模型及云图特征分析

针对1989～2010年期间江西境内发生的144次强对流天气过程,采用数理统计方法进行时空统计分析,并利用常规天气图、云图等资料,对1998～2010年17次典型强对流天气过程,进行天气形势分型及特征分析。结果表明:①江西强对流天气出现的频次呈现增大的趋势,4月份最容易出现强对流天气,12月和1月无强对流天气,每日08:00和15:00最有利于强对流天气系统的生成,11:00～14:00次之;而18:00～19:00、21:00～23:00最不利于生成强对流天气系统。②江西中部地区是强对流天气的易发地区,南部较少。③雷雨大风、强降水出现频率很高,且雷雨大风和强降水最容易混合在一起发生。④200hPa高空急流和南亚高压、500hPa副热带高压和低槽、700hPa和850hPa的低涡切变,以及西南急流、地面辐合线、气旋、静止锋等是造成江西强对流天气的主要天气系统。⑤总结出斜压带状云系(一般斜压云系和带状波动云系)和MCC两类强对流天气的云系特征。

基于云图特征的超短期光伏发电功率预测模型

云团运动的不确定性使得光伏系统输出功率较难准确估计,从而影响新能源并网的可靠性和经济性。为了有效利用卫星的云观测数据,提出了基于云图特征的超短期光伏发电功率预测模型。利用卷积神经网络对卫星云图进行特征提取,且和通过相关性分析后的4种气象特征进行融合,作为光伏发电功率预测模型输入。在此基础上,通过卷积神经网络解析这些特征之间的空间联系,并使用长短期记忆网络实现对光伏输出功率的时间序列预测。此外,考虑到一个自然日中不同时段数据对预测影响不同,引入多头注意力机制来确定关键时间点与关键特征,由此进一步提高所提模型精度。使用光伏电站实际数据以及对应的卫星云图和天气数据,对所提模型的预测效果进行验证。算例分析结果表明,该模型预测精度高且时效性好,特别对于正午辐照较大以及云团运动波动剧烈的时段,模型仍能保证较高的预测精度。

一次华南静止锋上的mcs的云图特征及成因分析

利用卫星云图及柳州Doppler雷达等资料,对2010年6月17-18日发生在桂西北局地性的一次强降雨天气过程进行分析,结果表明:(1)高原有小槽不断东移、超低空西南急流的建立为此次暴雨发生提供了有利的大尺度背景。(2)地面静止锋附近有明显的上升运动区存在,非常有利于中尺度对流的发生发展。(3)高水汽、高对流不稳定能量、低对流抑制能量和低抬升指数等有利的环境场为MCS的维持提供条件。(4)在卫星云图上MCS发展中会出现TBB<-80℃的核区,而强降水主要出现在核区南侧边缘。

喀什地区特强冰雹天气云图特征分析

1998年6月13日～16日,喀什地区先后出现了区域性的强冰雹天气,本文利用GMS5静止气象卫星逐时红外云图资料,给出了这次冰雹天气的中尺度云团特征。

陕西2次强飑线天气卫星云图特征分析

通过对2003和2004年6月发生在陕西的2次强飑线天气的卫星云图特征进行分析,发现影响陕西的2次强飑线天气均出现在冷涡云系后部的晴空区,单个云团的水平尺度最大约在200～250 km左右,16-18时为飑线最强盛阶段.飑线云带距冷涡云系后边界的距离,是影响强飑线天气降水强弱的一个因素.对此类灾害性天气的预报有一定指示意义.

地面暖切变型飑线的产生条件及云图特征

该文分析了１９９４年７月１４日苏北里下河地区发生在地面暖切变北抬过程中的一次特殊飑线天气，总结出了地面暖切变型飑线的产生条件及卫星云图上反映出的特征。

一次天气过程中不同尺度降水系统的云图及雷达图像特征

利用常规气象资料、卫星、雷达及NCEP 1°×1°的6 h再分析资料,对2013年4月发生在巴州北部的一次天气过程中两种不同的降水类型进行诊断,对云图及雷达特征进行详细分析。结果表明"S"型云西边界凹处对应系统性降水中心,低涡云系南段对应强对流中心。"S"凹处的雷达图中对应有冷式切变,整层上升运动,水汽供应充足,且高层辐散、低层辐合,具备了大降水发生的环境场。雷达分析发现强对流发生在弱垂直风切变及辐散流场环境下,冰雹出现在与风速辐合中心对应的强回波中心下方。低涡云系中低层伴有下沉运动并配合冷平流,而近地面层为锋前暖平流,强对流发生在θse随高度降低的区域,是典型的冷锋锋面过境触发的强对流天气。

宜丰县短时强降水云图回波数值产品特征分析

文章研究了江西省宜丰县短时强降水天气的卫星云图、雷达回波和数值预报等产品的特征。利用江西自动气象站数据、MICAPS系统云图、江西WebGIS雷达拼图和武汉数值预报产品等资料,采用统计分析、形态对比、特征提取和相似性对比等方法,对2017-2019年宜丰县4次暴雨和大暴雨过程中的短时强降水天气特征进行了分析。研究结果为提高宜丰县短时强降水的预警预报能力、开展气象服务奠定了基础,提供了依据。