考虑云团衰减作用的激光制导炮弹弹道规划

针对多云天气条件下,云团对激光信号产生较大衰减作用从而影响末制导性能这一问题,提出一种考虑云团对激光衰减作用的滑翔增程激光制导炮弹弹道规划方法。经过合理假设建立云团近似模型,在此基础上设计云团规避—控制能量最优复合规避目标函数(Compound Evasion Objective Function,CEOF)。根据激光导引头工作特性和制导炮弹的飞行特性建立弹道规划模型,采用Radau伪谱法将弹道规划问题转化为非线性规划问题(Non-linear Programming,NLP)。调用NLP求解器SNOPT求解。选取多组云团算例进行仿真分析,仿真结果验证所提弹道规划方法的有效性。研究结果表明,与传统弹道规划方法进行仿真对比,新的弹道规划方法以增加较少动能损耗、控制能量消耗和攻击时长为代价,大幅减少了云团对激光的衰减作用,验证了其优越性。

南京城市下垫面对夏季暴雨云团特征的影响

为了理解城市下垫面对降雨的影响机制,选取南京地区2次不同天气背景的降雨过程,利用中尺度气象模式和暴雨云团追踪算法开展数值试验,揭示城市下垫面对暴雨云团形态、结构和演进特征的影响机制。结果表明:当天气强迫较弱时,城市热岛效应增强大气边界层对流活动,暴雨云团进入城市后快速坍塌,云团数量减少,空间覆盖增大,降雨在城区增加;当天气强迫较强时,城市冠层影响暴雨云团特征,城市地区出现大量面积小、移动缓慢且空间结构“尖瘦”的暴雨云团,降雨在城区和城市下风向增加。城市下垫面对暴雨云团特征的影响与降雨前期天气强迫有关,更新了城市对降雨影响机制的传统认识,为城市地区暴雨临近预报和设计暴雨方法提供了科学支撑。

泥沙云团运动特性对初始投放条件的响应研究

基于CFD-DEM耦合方法并依据沙水同轴射流实验建立泥沙云团水下运动模型,研究0.25 mm、0.50 mm和0.75 mm等3种粒径泥沙云团的水下运动特性,以及水沙中心速度对圆形、同轴环形、正方形和三角形等4种形状投放口的响应情况。研究结果表明:抛投泥沙入水后形成的泥沙云团由泥沙相为主的球形前锋和以液相为主的云团尾部组成,触底后云团的几何形态表现为稳态的泥沙射流;云团运动初始阶段水流截面形状与投放口形状保持一致,在沉降过程中逐步扩展并转化为圆形,云团沉降扩散过程中的运动形态与泥沙颗粒的粒径直接相关;投放口形状对云团中心速度的影响范围约为等面积圆形投放口内径的7倍,在此区域内非圆形截面投放口投放的泥沙云团中心速度快,但速度衰减率高。

基于LOD四叉树算法的中尺度云团三维流场可视化模拟分析

中尺度环流在复杂的天气环境下时常被大尺度环流掩盖,不能及时获取中尺度云团的时空密度,影响了中尺度云团三维流场可视化模拟效果,为了提升可视化模拟性能,提出基于四叉树算法(levels of detail,LOD)的中尺度云团三维流场可视化模拟分析方法。分析了中尺度云团三维相对流场,从中获取了中尺度云团三维流场运动规律,并基于二维直方图取得中尺度云团三维流场特征;将粒子源与四叉树结构相结合,构成四叉树粒子系统,把取得的特征映射到系统内,利用该系统中的粒子完成中尺度云团三维流场的渲染绘制,从而实现中尺度云团三维流场的可视化模拟。实验结果表明,绘制帧率对比测试、可视化模拟速率对比测试和可视化模拟效果对比测试结果清晰度较高,可视化程度较高,实用性强、可靠性高。

基于FY-4红外资料和光流法的不同空间尺度云团的外推可预报性研究

为研究云图和不同尺度云团的外推可预报性特征,设计了一种适应于FY-4卫星红外云图(10.8μm)的云检测方法,结合区域识别算法,剥离出不同尺度的云团;使用具有HS全局约束方案的光流法,开展外推敏感试验。对2020年不同月份的12个个例的统计结果表明:对亮温云图进行外推预报时,可用光流信息接近6 h,第0.5、1和6小时亮温均方根误差分别约为4.4、7.1和16.7 K,外推预报准确率随着预报时长的增加呈指数趋势降低。为消除亮温日变化影响,对云检测结果即云团分布进行不同时长的外推预报,统计结果表明:云团位置预报偏差是外推预报在第0~1小时中误差快速增长的主要原因,云团面积和位置的预报偏差是第1~6小时中误差的主要组成。>2000 km、200~2000 km、20~200 km、<20 km等尺度云团的可参考外推时长分别不超过6、1.5、1 h和15 min;外推“所有”尺度云团的预报主要体现了>2000 km尺度云团的外推预报特征;外推预报准确率随着云团空间尺度的减小而降低,这与不同尺度云团的物理属性演变特性、生命史长短等要素密切相关。以上研究结果对红外云图外推预报业务应用有一定指导意义。

融合中值滤波与光流算法的云团跟踪算法

【目的】针对现有的云团跟踪算法存在跟踪速率低、云团滤波边缘信息丢失、云团跟踪定位不准等问题,结合优化的中值滤波算法,提出一种融合中值滤波与光流算法的云团跟踪算法。【方法】首先对太阳的位置进行定位,采用红蓝阈值比分割图像,用优化的中值滤波算法滤除噪点后,检测云块及其质心坐标;然后对云图序列进行光流处理,实现对云块的精确检测与实时跟踪;最后在不同云量情况下进行云团跟踪试验,并且与传统光流算法、块匹配算法、ViBe(visual background extractor,视图背景提取)算法进行比较。【结果】本文算法在云团边缘检测和云团实时跟踪上表现优越,目标跟踪效率比其他3种算法的平均值提高了约6.32百分点。【结论】本研究结果有效解决了云团滤波导致边缘信息缺失的问题,对预测短期太阳辐照度的准确性有重要意义。

2003年7月3日梅雨锋切变线上的β-中尺度暴雨云团分析

利用多种气象卫星遥感资料及加工产品,对2003年7月3日产生在皖北的暴雨过程进行了中尺度分析。分析表明:在切变线云带上有11个β-中尺度对流云团发展,水平范围约100 km,生命史约5 h;其背景场是整个对流云区内具有高湿、正涡度和上升运动的特征,它们促使切变线内高湿斜压不稳定能量释放,促使β-中尺度云团发展,产生很强的降水,云团的水凝物廓线上部的可降水冰和云冰含量很高,最大值达0.8 g/kg,最大高度达18 km,云顶亮温低于-80℃。

华北两类灾害性云团的对比研究

运用卫星云图、常规资料以及数值预报分析产品，分析了１９９８年夏季华北地区出现的强灾害性雷暴云团和暴雨云团．结果指出：它们的形成、发展条件及移动方式，均有着显著的不同特征；卫星云图与其它资料结合，是监测和预报这两类云团的有效途径．

复杂背景下被动FTIS定量遥感污染云团光谱

本文提出复杂背景下定量遥感污染云团光谱的算法。利用被动傅里叶变换红外光谱仪（ＦＴＩＳ）遥测目标气体和背景光谱数据及最小平方误差拟合方法，成功地解决了探测目标气体柱数密度和目标气体等效辐射温度。该处理方法不仅可用于特定污染云团的定量处理，而且可用于多种污染地区如发电厂、机场、城市交叉路口、垃圾处理站等对ＣＯ，ＣＯ２，ＮＯ，ＮＯ２，Ｎ２Ｏ，ＮＨ３，ＣＨ４，ＳＯ２，Ｈ２Ｏ，ＨＣＩ和ＨＣＨＯ等气体浓度的监测。最后，详细讨论了用该算法对模拟剂的处理结果。

青藏高原东移云团研究进展

青藏高原对流云团东移常造成长江流域暴雨等灾害性天气发生,当前这类暴雨是业务预报上难点之一。开展高原云团东移特征及其演变机理研究具有重要意义,结合已有研究成果,针对高原东移云团的相关研究进行回顾和总结,包括高原东移云团引发长江流域暴雨的观测事实、东移云团的活动特征及其环流条件,凝练了高原云团东移的物理模型,最后针对地形影响对流降水发展的经典研究成果进行了简要的概述。

壳体形状对云爆战斗部抛撒云团尺寸的影响

通过对某云爆战斗部进行三组相同装药量不同壳体形状的爆炸抛撒实验,研究了壳体形状对云爆战斗部抛撒云团尺寸的影响.结果表明,在50ms时,该云爆战斗部采用圆锥形壳体时抛撒云团直径最大,比圆柱形壳体抛撒云团直径大8%,比柱锥形壳体抛撒云团直径大41%;而且采用圆锥形壳体时抛撒云团高度最小.由此可知,采用圆锥形壳体可以增大抛撒云团的面积及能量密度,进而增大云团起爆后的毁伤效果,这一结论可为云爆战斗部壳体结构设计提供参考.

MCC和一般暴雨云团发生发展的物理条件差异

利用NCEP/NCAR 1°× 1°再分析资料和GMS红外辐射亮温 (TBB)资料 ,研究了 2 0 0 2年 6月 2 2日的中尺度对流复合体 (MCC)和 7月 2 3日的一般暴雨云团两者之间发生发展的环境场差异。结果表明 ,MCC发生在较弱的斜压环境里 ,对流层低层有明显的天气系统如切变线、中尺度低涡 ,中层可以没有低压槽参与 ,高层则出现在反气旋环流里。普通暴雨云团低层的影响天气系统和MCC类似 ,但中层往往和槽线相联系 ,高层则出现在急流入口区右侧。MCC对高温高湿能量的需求比一般暴雨云团更高 ,如要求高能舌范围更广、更深厚 ,对流不稳定区范围更大。MCC的动力强迫主要在低层 ,和较大的θse梯度联系密切 。

偶极子云团的非相干极化散射特性研究

研究了自由空间中半波偶极子云团的极化散射截面问题 ,并利用二次辐射理论 ,研究了单个偶极子的极化散射过程 ,然后利用偶极子云团的非相干散射模型 ,得到了在各种入射极化条件下偶极子云团散射截面的计算公式 ,并纠正了长期以来存在于经典文献中有关偶极子云团散射截面的错误结论。

自由空间中偶极子云团极化散射特性研究:相干散射模型

根据相干散射模型 ,求得了偶极子云团的极化散射矩阵 ,并导出了偶极子云团散射截面的精确计算公式 ,它们能够反映出由于偶极子云团空间分布的变化而造成的散射截面起伏规律 ,原则上适用于一切偶极子云团 (包括在大气层内抛撒的情形 )散射截面的计算问题。

1998年7月21～22日特大暴雨过程的中-β尺度云团特征

文中以气象卫星云图为主，分析了１９９８年７月２１～２２日由于副热带高压减弱南移，长江中下 游地区再次出现大范围暴雨过程的天气系统特征，发现：①暴雨是由 两个中-β尺度云团造成的，中-β尺度云团是发生在两个中尺度云团之间的积云区中 ，均在清晨发生，午后减弱，其生命史约为１０ ｈ左右；②云团发生在低层水汽与能量条件较 好的区域和８５０～７００ ｈＰａ低涡切变上，这里有较强的地转偏差存在，并位于６．７ μｍ水汽图 上干湿区交界的湿区一侧的环境中。

用高斯模型计算大气中放射性核素云团的扩散

本文介绍用高斯模型计算大气中放射性核素云团的扩散。在星际边界层中尺度运动范围内 ,在局地直角坐标系中 ,采用蒙特卡罗 (MonteCarlo)方法和高斯公式法 ,在北纬 2 0°～ 3 0°、东经 72°～ 1 1 5°区域内的特定风场中 ,对位于北纬 2 7°、东经 72°离地面高 1 0 0m的放射性点源瞬时释放的放射性核素云团在大气中的迁移和扩散过程进行了计算 ,得到了云团中心的运动轨迹、在地面上放射性核素浓度中心的相对浓度、放射性核素云团在地面上的相对浓度分布及其等值线分布图等结果。文中还计算了印度新德里和中国昆明地面上该放射性核素云团相对浓度的分布 ,为对可能发生的核事件的监测提供参考数据。

“0811”暴雨过程中MCC与一般暴雨云团的对比分析

利用T639 1°×1°分析场、FY-2红外云图、红外辐射亮温(TBB)、闪电定位和气柱水汽总量等资料,对2010年8月11日发生在山西南部暴雨过程(即"0811"暴雨过程)中的中尺度对流复合体(MCC)和其北部的一般暴雨云团进行了对比分析,结果表明,(1)山西北部暴雨带主要由6个β中尺度对流云团生成、发展及合并造成;山西南部区域性暴雨则由MCC的生成、发展、东移所引发。(2)山西北部的暴雨云团在850hPa暖切变线南部生成和发展,并在地面切变线附近合并;山西南部的MCC由3个β中尺度对流云团发生、发展及合并形成,该对流云团在700hPa次天气尺度切变线上触发生成;MCC发展、成熟阶段,α中尺度云团沿925hPa暖切变线东移;减弱阶段,随西太平洋副热带高压的南退而南压。(3)在西太平洋副热带高压西进北抬的背景下,同一次暴雨过程中,MCC发生在5 880gpm边缘弱的斜压环境中,高层则出现在高压北侧的反气旋环流中;一般暴雨云团发生在5 840gpm边缘较强的斜压环境中,高层则出现在急流入口区的右侧。(4)MCC作为大型的中尺度对流系统,不但对低层高温高湿能量的需求比一般暴雨云团更多,而且在垂直方向上,要求湿层、高能舌及暖温结构更深厚。(5)山西南部MCC影响区和5 880gpm线边缘为负地闪覆盖区,正地闪主要出现在其北部一般暴雨云团影响区和5 840gpm线附近。与MCC相比,一般暴雨云团影响下,局地闪电开始及闪电峰值的出现较降水的开始及降水峰值的出现有更多的提前量。(6)山西北部暴雨云团出现在气柱水汽总量梯度的大值区及水汽锋上;山西南部MCC则出现在水汽锋南侧气柱水汽总量的大值区。气柱水汽总量对"0811"暴雨过程有36h的提前量,对暴雨的落区有很好的指示意义。

大气运动非平衡强迫与“98·7”暴雨云团的中尺度特征

文中对 1 998年 7月 2 1日发生在武汉附近地区的突发性特大暴雨过程之激发机制与中尺度环境场特征进行诊断 ,结果显示 :(1 )引发本次突发性特大暴雨的 β中尺度对流云团 ,其环境物理场比较特殊 ,在暴雨最强时刻 ,对流层高低层没有独立的负、正涡度大值中心区与之对应 ,辐合层并不十分深厚 (低于 5 0 0hPa) ,且气流散合强度(1 0 -4s-1 )较旋转强度 (1 0 -5s-1 )大一个量级 (D ζ)。 (2 )在暴雨临发生前 ,对流层低层中尺度辐合增长较正涡度增长大一个量级 (Dt ζt) ;到暴雨最强时刻 ,尽管气流辐合已达到 1 0 -4s-1 量级 ,但涡度变化尚未适应到散度变化的水平。散度变化超前涡度变化与高空资料时间分辨率不足是暴雨最强时刻观测到D ζ的主要原因。 (3)在暴雨发生前 1 0余小时 ,大气运动已处于较强的非平衡状态 ,且越临近暴雨发生 ,U <0的非平衡性越强 ;而在暴雨最强时刻 (7月 2 1日 0 8时 ) ,大气运动即由U <0的非平衡态转为U≈ 0的准平衡态。 (4 )对流层低层大气运动非平衡动力强迫与 2 0

GMS卫星红外云图强对流云团的识别与追踪

利用ＧＭＳ静止气象卫星探测所得到的红外云图资料，用计算机图象学技术来研究强对流云团的识别和追踪，以求能够准确、及时地发现并追踪象强对流云团这种能够造成强烈灾害的天气系统。对红外云图的图象处理，提出区域平滑滤波和阈值剔除相结合的强对流云团过滤算法，对于过滤出的强对流云团，应用图象处理中轮廓编码法的Ｔ算法和ＩＰ算法提取出它的边界、边界初始点。强对流云团的描述包括其重心、特征面积、矩特征量以及Ｒ形状描绘子等特征量。由描述强对流云团的特征量，应用模式识别和模式匹配技术对强对流云团进行追踪。给出粗对比分析和细对比分析两个模式匹配过程，粗对比分析包括搜索区设定和面积识别两步，而细对比分析由Ｒ形状描绘子匹配。

中尺度对流云团在吉林省产生暴雨天气的环流特征分析

中尺度对流云团在吉林省产生暴雨天气的环流特征分析高锋（吉林省气象局，长春１３００６２）ｌ引言中尺度对流云团是形成各种突发性、灾害性天气系统之一，它具有生消快“’，维持时间短，降水强度大等特点，在天气预报中很难提前作出降水落区、降水强度及起始时间的预报...