图示法在大气探测学课程教学中的应用案例

为了促进大气探测学精品课程的建设,探讨图示法在课程教学中的应用。围绕大气探测体系、气象能见度的换算、气象辐射测量和气象雷达探测四个重点内容,设计并分析图表法、图形法和图像法等典型图示法的教学应用示范案例。教学实践表明,图示法有利于提高学生的学习效率、创新能力和综合素质,是一种行之有效的教学方法。

气电一体、以气为本 理工结合、落实到工——气象观测课程分析

为了促进气象观测课程的建设水平,首先分析该课程具有气电一体、以气为本,理工结合、落实到工的特点及内涵,然后给出地面观测、高空探测、主动遥感和被动遥感四个典型案例,进一步阐述教学过程中气电如何一体、怎样落实到工。教学实践表明,该文分析结果和阐述案例可为气象观测课程改革提供理论和实践参考。

云雷达联合微波辐射计的水凝物识别研究

为降低飞机飞行时的积冰风险,利用模糊逻辑算法和神经网络算法对云雷达联合微波辐射计探测数据进行水凝物分类研究.研究结果表明,两种算法均能有效地完成水凝物分类:模糊逻辑算法对退极化比极为敏感;神经网络算法可以区分水凝物是否存在和进行小粒径粒子分类,但对大粒径非球形粒子不敏感.本研究可从水凝物类型的角度对飞机积冰提供预警服务.

基于承灾体空间化的高温灾害风险评估研究:以中国长三角为例

为了更精确地反映高温灾害对人口、社会经济、农业的影响程度,基于多源遥感数据、地理信息数据、统计年鉴数据反演2020年长三角地区高温承灾体空间分布情况,结合1971—2020年长三角地区221个气象站逐日温度数据,从致灾因子、孕灾环境、承灾体、防灾减灾能力四个方面构建高温灾害风险评估模型。结果表明:(1)人居指数模型实现人口空间化分布与统计数据之间的误差为25.42%,多元线性回归模型实现GDP、农业用地密度空间化分布与统计数据之间的误差分别为26.70%、24.58%,经线性纠正后的结果能精确反映高温灾害承灾体空间分布情况;(2)基于高温的影响因素分析显示高温灾害发生在纬度低,远离水系、人口稠密的平原地带,利用指标权重分析得到纬度和海拔高度对高温灾害的影响最大,其次是人口密度和经济发展程度;(3)高温灾害风险图表明长三角地区高温风险总体呈现北低南高,内陆高于沿海的分布态势,高风险和次高风险主要分布于浙江省大部分地区,安徽西北、东南部,上海北部;中等风险分布于安徽省中部,苏南地区;低风险和次低风险分布于苏中、苏北、浙江沿海城市。

基于Mie散射的卷云环境中冰晶光学特性分析

基于Mie散射理论在532nm的激光雷达波段下,对3种典型的卷云冰晶光学参数进行仿真,分析不同数浓度对光学参数的影响.分析结果表明:对于消光系数和光学厚度,二者均与数浓度呈线性递增关系,其中卷云冰晶1的递增速度最大、卷云冰晶2的最小;激光雷达比与数浓度没有直接关系,卷云冰晶1的激光雷达比最大、卷云冰晶3的最小.

基于时域有限差分法的雪花粒子群多次散射研究

为精确利用雷达回波反演雪花粒子的微物理参数,建立满足指数分布的非球形雪花粒子群模型,在94GHz频率下利用XFDTD软件计算电磁波不同入射方向下粒子群的后向散射截面,并与简单相加作比较,结果表明:同一入射方向下,粒子群多次散射效应下的后向散射截面均大于简单相加的结果;不同入射方向下,粒子群的后向散射截面表现出很大的差异。因此雷达实际探测中必须考虑多次散射和入射电磁波的方向。

多种特定环境中水云和雾的光学特性

利用OPAC软件,对2种激光雷达波下多种特定环境中水云和雾的光学特性参量随水滴数浓度变化的规律进行研究.仿真实验结果表明:2种激光雷达波长下水云和雾的消光系数随水滴数浓度线性递增,但对同一对象来说,1500 nm波长下消光系数对水滴数浓度的变化率大于550 nm波长下消光系数对水滴数浓度的变化率;从定性角度看,散射系数随水滴数浓度变化的规律与消光系数随水滴数浓度变化的规律基本一致;2种激光雷达波长下水云和雾的吸收系数随水滴数浓度线性递增,但对同一对象来说,1500 nm波长下吸收系数对水滴数浓度的变化率远大于550 nm波长下吸收系数对水滴数浓度的变化率;2种激光雷达波长下水滴数浓度增加时,激光雷达比均无明显变化.

基于Mie散射的带电粒子散射特性的研究

基于Mie散射研究了带电粒子的散射特性,给出散射系数与表面电导率的关系,计算了不同面电导率粒子与非带电粒子的散射角,计算表明:对金属类粒子,带电后的散射影响不大;但带电介质类粒子如水球、冰球粒子,面电荷使面电导率达到一定量级时,对散射特性有明显的影响。与水球相比,冰球的散射系数振荡现象处于粒子尺度参数更大值,振幅更强,而当面电导率很大时,即携带更多电荷量时,两者散射效率近似相等,与同大小的金属球形粒子的散射效率接近。随着面电导率的增加,散射系数发生较大变化,但当电导率达到一定值时,散射系数趋于恒定。相对非带电粒子的散射,带电后粒子的散射系数减小,散射能量沿不同方向重新分布,后向散射强度增强,其他方向的散射强度减小。当冰球粒子与水球粒子面电导率大到一定程度时,其散射特性都接近等大金属粒子的散射特性。

在特定环境中气溶胶组分光学特性的分析

基于Mie散射的OPAC软件包,分析了在激光雷达探测气溶胶时的3种特定环境(大陆洁净、大陆污染、海上污染)下各种气溶胶组分对光学特性(消光系数、散射系数、吸收系数、激光雷达比)的影响,对比了在550、1000 nm这2个波长下的变化规律.研究结果表明:在550、1000 nm这2个波长下不同环境中气溶胶组分的消光系数、散射系数随水滴数浓度的增加均呈线性递增,大陆洁净型和大陆污染型气溶胶环境的吸收系数变化均比较缓慢.在海上污染型气溶胶环境中,当气溶胶组分为积聚模态海盐和粗模态海盐时,水滴数浓度的变化率为0,这表明在这2种气溶胶组分环境下,吸收系数不随水滴数浓度的变化而变化;激光雷达比受雷达波长和气溶胶环境组分2个因素的影响,该值在大陆污染型气溶胶环境下的变化最为明显,在水溶性和非水溶性组分下大幅递减,而在煤烟组分下大幅递增.

基于毫米波雷达的云中积冰区域研究

飞机产生结冰现象会严重威胁飞机飞行安全。毫米波雷达具有高精度、高分辨率等优点且广泛分布在各大机场,极大地提升了业务人员的判别速度。本文尝试利用遗传算法优化后的BP神经网络建立雷达观测数据与积冰指数间的非线性关系,同时与支持向量机(SVM)分类结果进行对比,结果表明通过遗传算法优化的BP神经网络具有较高的正确率、较低的虚警率以及漏报率,为飞机能够穿越云层提供了安全保障。

普通气象学课程实验——大气散射软件的开发与应用

针对普通气象学课程实验的需要,以大气散射理论知识点为例,介绍大气散射软件的设计、开发、调试和应用,给出软件的总体结构、基本功能和运行结果,分析了大气散射实验。实践表明,软件类实验是普通气象学课程的重要方面,对于理解气象理论、分析大气特征、促进知识应用具有重要作用。