胡开喜先生书画作品

胡开喜、字太祥、号欣然、石竹斋、斋主生于1963年山东滕州人，自幼受家庭影响酷爱中国传统绘画艺术，师从于霍春阳、菜可刚、吕云所、梅启林。擅长山水、写意花鸟由为精湛、素仰台瑞、醉心书画、刻苦砖研数十年，现为山东开喜书画院院长。

1991~2020年中国地面气候值数据集研制

基于国家气象信息中心归档的中国地面观测数据,研制了1991~2020年中国地面气候值数据集。数据集研制期间,对1991年以来的地面台站观测数据集元数据进行了系统的质量检查和核实订正。在基于站址迁移信息对所有要素进行了分段处理基础上,基于非均一性检验结果完成了气温序列的分段处理。依据人工、自动观测调整信息完成了能见度观测数据的分段处理,提供了一套与当前能见度观测方式一致、代表性更好的气候背景场。采用傅里叶级数理论对气温、降水累年日值序列进行了谐波处理,在体现气象变量季节性转换的同时,避免了日与日之间的异常突变特征,具有更好的气候代表性。最终建立的1991~2020年中国地面气候值数据集提供了中国2438个站点的气温、降水、气压、风向风速、相对湿度、水汽压、云、天气现象、能见度、蒸发、积雪、地温、冻土、日照共14个要素的气候背景信息,为天气气候业务提供了数据支撑。

东北冷涡及其气候影响

基于自动识别、追踪方法得到的近50年东北冷涡数据集,本文研究了东北冷涡的年际变率及演变趋势,并分析了其持续性活动对我国气候的影响及相关联的大尺度环流异常特征。结果表明,东北冷涡具有很明显的年际变率,且存在2.5年左右的主振荡周期,但没有显著的长期变化趋势。东北局地在持续性冷涡控制下,四季气温均明显偏低,并在春季和夏季能造成局部降水偏多。在东北冷涡活跃的夏季,长江流域往往降水显著偏多;而在冬季东北冷涡频繁活动时,我国大部分地区往往低温少雨,这与强盛的东亚冬季风密切相关。研究结果表明,冬季东北冷涡活动和东亚冬季风强度之间的相关系数达到99%的信度水平。在东北冷涡活跃的夏季,东亚地区对流层维持着深厚的偶极型位势高度异常,高空急流向南偏移并略加强,低层西北太平洋反气旋异常和中纬度地区的东风异常有助于局地的水汽通量的辐合,进而有利于降水的偏多。

一种同伴知识互增强下的序列推荐方法

序列推荐(Sequential recommendation,SR)旨在建模用户序列中的动态兴趣,预测下一个行为.现有基于知识蒸馏(Knowledge distillation,KD)的多模型集成方法通常将教师模型预测的概率分布作为学生模型样本学习的软标签,不利于关注低置信度序列样本中的动态兴趣.为此,提出一种同伴知识互增强下的序列推荐方法(Sequential recommendation enhanced by peer knowledge,PeerRec),使多个具有差异的同伴网络按照人类由易到难的认知过程进行两阶段的互相学习.在第1阶段知识蒸馏的基础上,第2阶段的刻意训练通过动态最小组策略协调多个同伴从低置信度样本中挖掘出可被加强训练的潜在样本.然后,受训的网络利用同伴对潜在样本预测的概率分布调节自身对该样本学习的权重,从解空间中探索更优的兴趣表示.3个公开数据集上的实验结果表明,提出的PeerRec方法相比于最新的基线方法在基于Top-k的指标上不仅获得了更佳的推荐精度,且具有良好的在线推荐效率.

东北暴雨的研究

系统性研究东北暴雨将提高对东北灾害性天气的认识,有利于加深对中国暴雨的全面研究。对我国气象工作者在东北暴雨研究方面的工作进行了综述,并回顾了影响东北暴雨的几类主要天气系统,分别为气旋、台风、冷涡,着重回顾了在过去几十年中东北冷涡暴雨方面研究的进展。指出目前待解决的问题是:影响东北地区台风暴雨强度、分布及转向问题;东北冷涡的内部结构特征及其发生发展的物理机制、东北冷涡下中尺度对流系统的结构特征与暴雨的关系;引发东北地区强暴雨过程的水汽源地等问题。这些问题需要通过今后深入和细致的加密观测分析研究,以及利用长时间卫星遥感观测资料和雷达资料的论证才能逐渐认识清楚。

Hadoop在气象数据密集型处理领域中的应用

气象资料的统计分析计算属于数据密集型计算,目前的处理方式多为单机处理,对大量数据的处理比较慢,难以应对日益增长的数据,对气象资料的研究形成一定的制约。针对数据密集型气象数据的处理,尝试应用Hadoop的MapReduce思想提高计算效率;对Hadoop在处理大量小文件组成的气象数据时的低效率,提出对原始文件进行预处理,将多个小文件整合成能直接用于计算的大文件。试验证明,该方法解决了Hadoop处理大量小文件时的低效率问题,通过与Oracle入库检索的比较,应用Hadoop处理数据密集型气象资料具有实际意义。

基于MapReduce计算模型的气象资料处理调优试验

云计算技术使用分布式的计算技术实现了并行计算的计算能力和计算效率,解决了单机服务器计算能力低的问题。基于长序列历史资料所计算得出的气候标准值对于气象领域实时业务、准实时业务及科学研究中均具有重要的意义。由于长序列历史资料数据量大、运算逻辑较复杂,在传统单节点计算平台上进行整编计算耗时非常长。该文基于Hadoop分布式计算框架搭建了集群模式的云计算平台,以长序列历史资料作为源数据,基于MapReduce计算模型实现了部分整编算法,提高计算时效。同时,由于数据源本身具有文件个数多、单个文件小等特点,对数据源存储形式及数据文件大小进行改造,分别利用SequenceFile方式及文本文件合并方式对同一种场景进行计算时效对比测试,分别测试了10个文件合并、100个文件合并两种情况,使时效性得到了更大程度的提升。

中国历史探空资料部分等压面位势高度订正

对中国高空探测历史资料进行静力学检查发现,1963年前900,800,80 hPa和60 hPa位势高度记录错误率异常偏高,20世纪70年代中期个别站250 hPa和70 hPa位势高度记录错误率也异常偏高。通过对中国高空观测规范历史沿革的分析和资料验证,指出受当时计算条件所限,这些等压面上的位势高度是在其他规定等压面的位势高度查表计算完成后,利用时间高度曲线通过人工插值估算获得,主观因素影响较大,易产生较大误差,因而错误率异常偏高。该文提出依据静力学原理重新计算这些等压面位势高度记录的订正方案,并进行效果检验。结果表明:该方案能够比较精确地还原台站观测时对位势高度的正确计算,错误资料订正后,相关高度静力学余差序列趋向均一,订正方案合理、有效。

我国全球大气再分析(CRA-40)卫星遥感资料的收集和预处理

卫星资料对数值天气预报准确率的影响非常显著。可用于1979年以来全球大气再分析的卫星资料,来源于80余颗卫星的约60种星载传感器,卫星观测资料数据格式的标准化、长时间序列数据使用和均一化处理技术难点多。在推进我国全球大气再分析(CRA-40,1979—2018年)研发时,已优先开展并全面完成了83.5TB的1979年以来53种115个子类气象卫星资料的收集整合。介绍了面向我国全球大气再分析所用卫星资料的收集整合情况、对应于10年再分析试制产品CRA-Interim(2007—2016年)的数据格式标准化和卫星资料数据质量预评估等观测资料预处理情况。近年发布的重处理卫星数据产品已替换了原同期业务产品。所收集整合的这些历史和实时卫星资料,已逐步通过全国综合气象信息共享平台(CIMISS)归档和提供应用服务。

全球大气再分析常规气象观测资料的预处理与同化应用

用于全球大气再分析的常规气象观测资料由表面(地面站、船舶和浮标等)和高空(无线电探空、测风气球、下投式探空、飞机和风廓线雷达等)观测资料组成。基于已有工作进展,总结了我国全球大气再分析(CRA-40,1979—2018年)常规观测资料预处理与同化应用研究进展。在CRA-40研发阶段,完成了15个地面、高空、飞机和海洋观测数据源的资料的收集整理、分类整合和质量评估。相对NCEP CFSR同化的常规观测资料,CRA-40同化了更多中国地区的地面站、常规探空观测资料,增加了美国地区的TAMDAR和ACARS飞机报湿度数据。CRA-40采用RAOBCORE 1.4数据集提供的订正量完成了全球探空温度的偏差订正,采用NCEP辐射订正算法减小太阳辐射引起的热敏电阻季节性观测误差。对再分析同化结果带来负面效果的观测(如高海拔地面站观测、模式地形层以下高空观测以及300 h Pa以上探空湿度等)在观测资料预处理阶段被剔除。CRA-40采用的黑名单提供了不同时期观测资料存在问题的地面站、高空站、飞机、船舶和浮标等信息。这些信息来自观测资料和ERA-Interim再分析的偏差统计结果,以及NCEP CFSR、ECMWF提供的历史黑名单,后者在使用前进行了严格的诊断评估和确认。经过预处理和质量预评估的全球历史常规资料已应用于CRA-40的10年试验产品研制。

云计算平台上实现30年气候资料整编的方法

国家气象信息中心存储和保存了50多年宝贵的长序列历史资料,这些历史资料在实时、准实时业务及科研中需要经常被使用并进行气象科学计算。由于历史数据量大,耗时长,如何在短时间内得到所需的计算结果提供用户使用成为本文的主要研究目标。通过搭建云计算平台,并以30年气候资料统计整编研究对象,在云计算平台上基于MapReduce分布式并行计算模型进行多种统计项目、统计方法的算法实现。通过修改云计算平台运行环境参数配置并在不同配置下运行相同计算任务,进行计算效率对比试验。

基于修正TV范数光流法的Himawari-8云导风算法研究

修正TV范数光流法是基于新一代静止轨道气象卫星Himwari-8探测的云图数据提出的反演云导风的方法.该方法首先通过ROF去噪模型提取云图细节部分,提出应用TV-L1范数局部惩罚项的光流法实现了高分辨率云导风反演,依靠质量标识对所求导风进行质量控制,去掉不合理风矢。实验结果表明,该方法适用于400 hPa高度以下的中低云云导风计算。

基于ERA-Interim的L波段探空秒级风速算法检验

本文基于L波段探空雷达高垂直分辨率方位数据,通过在不同探空高度处选取不同尺度的时间窗口,设计了计算秒级风速的3种方案。通过比较3种计算方案得到的秒级风速与ERA-Interim再分析资料在平均偏差Bias和均方根误差RMSE等指标上的差异,给出了计算秒级风速的最优算法。结果表明:由于雷达的定位存在系统偏差,窗口选取过大或过小均会引入较大的秒级风速误差,选取适当尺度的时间窗口是准确计算秒级风速的必要条件。另外,基于ERA-Interim再分析资料具备良好的时空一致性,本文提出了1种检验L波段秒级风速算法优劣的新方案。

L波段探空秒级资料稀疏化方案及检验方法

高垂直分辨率探空资料的稀疏化是资料同化应用过程中非常重要的技术环节。通过甄别L波段秒级探空不同气象要素的时空变化拐点,提出一套自适应的稀疏化方案。该方案可以显著增加温度、湿度、风特性层数目,使得单次探空廓线的层数较现行台站业务软件提供的多近200%,既能精准地描述气象要素垂直变化特征,又能有效地被再分析同化系统应用。应用基于模式背景场(ERA-Interim再分析资料)的观测资料偏差评估技术,通过对比分析不同来源的探空要素数据量、偏差(Bias)和均方根误差(RMSE)等指标,对稀疏化方案的效果进行了量化检验。结果表明:该稀疏化方案不仅实现了再分析同化应用过程中的探空廓线层数的显著增加,而且其Bias和RMSE的大小及垂直分布较已有整合廓线数据更合理。该稀疏化方案为更有效地将我国高垂直分辨率L波段探空资料应用于大气再分析提供了必要保证。

青藏高原与同纬度其他地区热带对流层顶气压变化特征的比较

基于1979—2014年ERA-Interim逐日再分析温度资料,依据温度递减率插值法计算出青藏高原及同纬度其他地区热带对流层顶气压数据,比较了高原和同纬度其他地区热带对流层顶气压季节变化和长期变化趋势,讨论了热带对流层顶气压与高空温度的关系。结果表明:1)在季节变化上,除12月和1月外,青藏高原热带对流层顶气压全年低于同纬度其他地区;青藏高原热带对流层顶气压、对流层中上层以及平流层下部平均温度均表现出比同纬度其他地区更明显的单峰型特征。2)热带对流层顶气压与高空温度变化关系密切,对流层中上层(平流层下部)平均温度升高(降低),有利于热带对流层顶气压降低;相对于同纬度其他地区,青藏高原对流层顶气压与对流层中上层平均温度的关系更密切。3)1979—2014年青藏高原和同纬度其他地区各季节的热带对流层顶气压均呈现出不同程度的下降趋势,冬春季下降趋势更加显著;青藏高原各季节对流层中上层增温和平流层下部降温的幅度均超过同纬度其他地区,导致其热带对流层顶气压的下降趋势比同纬度其他地区更加明显。

浅论思想品德课堂教学“活”起来

怎样才能让思想品德课增加实效性？怎样才能克服昏昏欲睡、无精打采不利教学的局面？怎样才能扭转这一颓废消极的心理定势？怎样才能改变传统的教学方式？结合本人的教学实践谈谈几点粗浅的体会：

浅谈思想品德教学中的三维目标的有效实施

新课标在中学思想品德课堂上三维目标的编排顺序上,把情感、态度、价值观放在第一位,教师应在具体的教学实践中体现这一要求,促使思想品德情感、态度和价值观目标有效达成。