基于GRU神经网络的雷州半岛近海岸能见度短临预报研究

近海岸大气能见度变化具有复杂的非线性和局地性特征,且近海岸气象观测站少,一直是精细化预报业务的难点。利用GRU(GatedRecurrentUnit)神经网络,采用广东省湛江市国家基本气象站及其周边上下游观测资料,构建了雷州半岛近海岸能见度1h时效短临预报的多站GRU模型、单站GRU模型和逐步回归预报模型,并进行了检验评估。结果表明,相比传统的逐步回归方法,GRU神经网络能更好地识别上下游能见度的时空变化特征,多站GRU模型平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、决定系数(R2)评分均明显好于多元逐步回归模型。模型结构对能见度短临预报效果至关重要,将上下游的气象特征引入到能见度短临预报模型可显著提升预报效果。多站GRU模型在个例检验中较单站GRU模型的MAE、RMSE分别下降了36%和29%,R2提高了30%,表明多站GRU神经网络对能见度预报具有明显优势,为近海岸能见度的精细化短临预报提供了新思路。

基于两种数据集构建广东县级尺度龙眼产量模型效果对比

为构建县级尺度龙眼产量动态精细化模拟模型,利用1990-2020年广东省茂名市龙眼生产和国家气象观测站逐日气象数据,分析气象因子对龙眼产量的影响,基于随机森林和逐步回归方法,分别采用不同数据方案建立了化州、高州和信宜龙眼产量动态模拟模型,并进行对比分析。结果表明:广东茂名龙眼产量与气象因子密切相关,最低气温和相对湿度对茂名龙眼产量影响最大,随机森林模型和逐步回归模型入选气象因子个数分别为15个和14个,最大相关系数分别为-0.31和0.43。与多元逐步回归法相比,基于随机森林回归法构建的龙眼产量模拟模型准确率较高,模型决定系数(R^(2))为0.97,提升了7%,平均绝对误差(MAE)为210.16kg·hm^(-2),下降了52%,均方根误差(RMSE)为289.62kg·hm^(-2),下降了46%。引入模拟目标区外相似气候特点地区数据重新构建模型后,随机森林回归构建的龙眼产量模拟模型准确率更高,R2提升了3%,MAE下降了32%,RMSE下降了31%,多元逐步回归法构建的模型模拟结果无显著变化。说明基于随机森林回归法构建龙眼产量模拟模型结果可靠,可满足龙眼气象业务服务精细化需求。

广东气象服务统一品牌贡献度模型研究

根据广东气象服务统一品牌的特点,利用德尔菲法设计了由基础贡献度、特色工作贡献度组成的广东气象服务统一品牌贡献度评价指标体系。根据线性加权法原理,构建由目标层、准则层、指标层组成的指标体系框架,并逐一确定每个评价指标的权重。通过计算评价指标体系中的单项指标,分别对停课铃贡献度、缤纷微天气贡献度、众创产品贡献度进行评价,在此基础上对广东气象服务统一品牌贡献度进行综合定量评价。利用广东省21地市2020年1月20日至2月20日过程服务中多个气象服务渠道数据资料,分别对21个地市气象统一品牌贡献度进行了测算排序,实证研究表明:挖掘公众需求、创新服务形式、研发爆品产品、优化过程服务、加强部门联动、线上线下协同等是提升统一的品牌贡献度有效策略,结果与实际相吻合。

广东气象微信矩阵传播能力评价模型

为加强微信矩阵传播协同性和积极性,促进传播效果提升和流量归集,运用层次分析法构建了以信息发布能力、"微天气"引流能力、"停课铃"引流能力为准则的微信矩阵传播能力评价指标体系,采用改进的熵值法确定指标权重,从而构建评价模型。以广东气象微信矩阵为例进行实证研究,发现提高气象服务质量、强化部门联动、整合优质社会渠道资源、促进传播流量汇集是提升微信矩阵传播能力的关键。

停课铃桌面插件系统的设计与实现

为了在PC端建立一个可实现"主动推送"停课消息和预警信息的服务渠道,开发停课铃桌面插件系统。停课铃桌面插件系统采用模块化低耦合架构设计,其推送网关运用Node.js平台,与突发公共事件预警信息发布系统建立TCP长连接,实时接收预警、停课消息,并向客户端推送,使其成为气象部门一个新的应急气象高效服务渠道。停课铃桌面插件还拥有天气实况、逐天预报、逐时预报、空气质量等多个功能模块,是公众安排工作生活事宜的参考"利器"。

2012年南海夏季风特征分析

为进一步认识夏季风的爆发机制,利用NCEP再分析资料及永兴岛的探空资料,对2012年季风爆发前后的环流形势、对流场、水平风场进行分析。结果表明,2012年南海夏季风于5月4候在南海爆发,时间较常年(5月4候)正常。南海夏季风爆发前,南海海域底层盛行东北风,高层盛行偏南风;爆发后,南海底层盛行西南风,高层盛行偏北风。南海夏季风先在南部爆发,再向北部拓展;先在底层爆发,再向高层发展。南海夏季风爆发前后北部垂直运动普遍比南部强;夏季风爆发后,永兴岛的垂直速度出现极大值。影响南海夏季风最大的全球性环流是索马里越赤道气流;索马里越赤道气流自西向东,跨过中南半岛后开始影响南海季风。

1991—2011年中国西南地区土壤湿度的时空特征

利用1991—2011年旬土壤相对湿度资料,分析了西南地区土壤湿度的时空分布特征。结果表明:西南地区土壤湿度具有东部和南部高、中西部较低的空间分布特征,以及春季较干、秋季较湿润的季节变化特征。在过去21年里,西南地区土壤湿度均存在较明显的下降趋势,这种下降趋势在中层(50 cm)土壤的表现比在浅层(10 cm)土壤明显。整层土壤在20世纪90年代中后期显著变干,浅层土壤在2000年以后变干趋势减缓,而较浅层(20 cm)和中层土壤在2010年变干趋势明显加剧。在不同省份,土壤湿度变化趋势有所不同,贵州省土壤湿度下降最为显著,川西高原经历了先下降再上升的过程,川渝东部地区土壤湿度下降比较缓慢,而云南省土壤湿度有先显著上升再缓慢下降的趋势。在对比土壤湿度与当地气温及降水后发现,西南地区土壤湿度与降水的变化存在正相关关系,土壤湿度的变化稍微落后于降水的变化,而气温与土壤湿度之间有一定的负相关关系;中层土壤与气温、降水之间的相关性略高于浅层土壤。

清远一次超级单体降雹的双偏振雷达特征分析

利用双偏振天气雷达对2016年4月26日清远地区一次超级单体降雹进行分析,得出降雹单体具有BWER、三体散射特征。超级单体强回波中心深厚且回波顶高,速度图上低层深厚持久的中气旋和高层强烈辐散是此次过程主要特征。单体降雹前低层ZDR值在3 d B以上,降雹时ZDR值趋近于0并且0值区范围扩大;差分相移率KDP和相关系数CC特征表明同一层面上单体存在着雹水共存、干冰雹粒子、大冰雹三种状态,冰雹下落过程中表面层融化形成水膜使差分相移率值增大。HCL特征显示HA区与指状回波对应,对流云前端有BD区。降雹单体内雹区深厚,4 km以下雹区周边以过冷却水滴为主,4 km以上为冰粒。超级单体的VIL值有2次明显的跃增过程,第1个跃增过程对应单体开始降雹,第2次过程对应大范围降雹。

清远市森林火险气象指数变化特征分析

利用清远市气象站1976—2015年逐日气象观测资料,通过布龙-戴维斯方案及修正后的布龙-戴维斯方案计算出森林火险气象指数,采用线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法,分析清远市森林火险变化特征。结果表明,近40年来清远市森林火险气象指数增长趋势明显,火险指数年内变化具有季节性特征,从夏季开始逐渐增加,9月—次年2月指数比较高,10月份达到峰值,春季开始指数逐渐下降,5月降至最低值;Mann-Kendall突变检验分析表明,从20世纪80年代初火险指数呈明显上升趋势,上升的突变点是1994年;小波分析表明,火险指数存在16~32、11~23年尺度的准2次振荡,27年左右的周期振荡最强,为指数变化的第1主周期,18和5年时间尺度分别为指数变化的第2、第3主周期,3个周期的波动控制着指数在整个时间域内的变化特征。

东江中上游流域日照变化特征及其影响因素

利用东江中上游8个气象站1965—2017年的日照、降水、云量等资料,采用统计学等方法,分析东江中上游年、季日照时数的时空特征及其影响因素。结果表明:东江中上游日照时数在时序变化上,年和夏秋季减少显著;春冬季减少不显著。空间分布上,年和季呈自西向东递增分布,夏季差异最显著,冬季差异最小;空间变化趋势上,年除寻乌、新丰、龙川减少不显著外,其余地区减少显著。春夏季除东源、龙门、连平减少显著外,其余地区变化不显著;秋季除新丰、寻乌减少不显著外,其余地区减少显著;冬季增加或减少均不显著。年日照时数存在2~3、18~20年的周期变化。日照时数与平均低云量、平均总云量、降水日数、降水量、平均相对湿度、雾日数等气象要素大多呈显著的负相关。

河源地区气温变化特征及其与ENSO的关系

利用河源地区5个气象站1960—2016年的逐月平均气温、NOAA逐月海温等资料,采用线性倾向、Mann-Kendall检验等统计方法,分析了河源地区气温变化特征及其对ENSO事件的响应。结果表明:河源地区年平均气温及季平均气温均呈递增趋势,且夏、秋、冬季和年平均气温气温上升趋势显著;河源地区气温在20世纪80年代中后期—90年代末发生1次较为明显的由冷到暖的突变;年平均气温存在5~6、14~15及24 a的周期变化规律;在El Ni1o事件中,河源地区年平均气温有偏高趋势,La Ni1o事件,则反之;ENSO事件对气温的影响存在滞后性,对河源地区的气温影响最明显表现在次年。

近57a河源地区降水变化特征及其与ENSO事件的关系

利用河源地区5个国家气象站1960—2016年的逐月降水数据、NOAA逐月海温等资料,采用趋势分析等方法,分析了河源地区降水特征及其对ENSO事件的响应,结果表明:河源中部、西北部年均降水较大,东北部较小,极大值出现在靠近新丰江的东源;春、夏、冬季和年降水呈递增趋势,秋季则相反,但递增或递减趋势不明显;年降水变化存在准2 a、4~5 a、7~8 a和准21a周期变化规律;El Ni1o事件时,春、秋季降水均小于正常年份,夏、冬季则相反,且年降水较正常年份有增加趋势。La Ni1a事件时,春、夏季和年降水均小于正常年份,且年降水则较正常年份有减少趋势;ENSO事件对河源降水的影响存在滞后性,且主要影响秋、冬季。

“4.17”广东雷雨大风冰雹天气成因分析

为进一步提高强对流天气的预报水平,利用NCEP的1°×1°再分析资料及气象常规资料,对广东2011年4月17日雷雨大风冰雹过程的天气形势、物理因子及中尺度系统进行综合分析,试图从多角度研究此次强对流天气成因。研究表明:高空槽、中低层切变线及地面冷锋是此次强对流天气的主要影响系统,急流作为暖湿气流的载体,为强对流的产生提供充足的水汽与能量条件,冷空气与高能不稳定的暖空气交汇,是触发不稳定能量释放的机制;大喇叭形的珠江口及地形摩擦作用使大量来自海洋的水汽在珠江口辐合上升,使强对流得以维持;高空辐散与低空的辐合的配置及较强的环境风垂直切变,为雷暴的形成和维持提供非常有利的动力条件,对雷暴单体的形成具有重要作用;同时,雷达图的弓状回波,后侧入流缺口等特征对冰雹落区和降雹时间的预报有很好的指示意义。

粤北一次冰雹过程的特征与模式检验结果

利用FY2C/D/E/F卫星、雷达、地面站和探空站等观测资料,对2020年春季广东北部一次冰雹灾害天气过程物理变化特征进行了分析,并对云降水显示预报系统(CPEFS)预报结果进行检验评估。结果表明:CPEFS模式能较准确地预报该次广东冰雹天气过程,尤其对于云系的宏观特征与发展演变预报效果与实况较吻合,对于云系冷暖性质、垂直结构、0℃层高度的预报与实况接近,在云系位置、对流云生命期、云系发展旺盛程度的预报与实况有一定偏差。