温度外推预报技术在热平衡试验中的应用研究

在航天器的稳态热平衡试验中 ,应用温度外推预报技术可以准确的给出航天器热平衡极限温度 ,缩短热平衡试验时间 ,从而降低航天器研制成本。文章对非线性最小二乘估计和广义卡尔曼滤波 (EKF)两种温度外推预报方法在航天器热平衡试验中的应用做了相关的研究。

MCS的形态特征和外推预报

对红外卫星云图进行图象处理之后 ,对 MCS的边界廓线进行傅里叶展开 ,求得其形态特征。利用形态特征的保守性 ,得到 MCS的移动矢。以此对 MCS的移动作外推预报 ,结果表明 ,准确率比目测判别要高。

冰雹的卫星云图特征识别和外推预报

对湖北省1979～1999年的冰雹过程的卫星云图进行了分析,总结出冰雹过程的卫星云图特征,用统计模式识别方法进行了识别,在对红外云图进行图象处理后,用交叉匹配方法得到其移动矢,以此对冰雹云系做外推预报。结果表明,其准确率比主观识别方法的要高。

马尾松毛虫灾情指数的方差分析周期外推预报

为了提高马尾松毛虫Dendrolimus punctatus Walker灾情预报结果的准确性,为提高防治效果提供科学依据,本文采用方差分析周期外推预报法,以安徽省潜山县的马尾松毛虫各代幼虫累计发生量和当代发生面积计算求得的灾情指数为依据,进行方差分析周期外推预报,并对预报结果进行验证。预报结果的历史符合率,1989-2016年全年灾情指数预报结果历史符合率为89.29%;预报2017年的结果与实况一致。1989-2016年的越冬代历史符合率为89.29%,2017年预报值与实际完全一致。1997-2016年的一代预报结果历史符合率为100%。1989-2016年的二代预报结果的历史符合率为85.19%。2017年由于越冬代飞防使用灭幼脲,使当年一、二代虫口大幅度降低,预报值高于实况。方差分析周期外推预报法对马尾松毛虫的灾情指数预报是一种较理想的预报方法。

基于系统辨识的大尺度模型耐波性试验实船响应外推预报

实际海浪环境中大尺度模型耐波性试验是一种新型试验技术,具有风浪环境真实、模型航行范围开阔和尺度效应小等优点,解决了水池试验和实船试验中存在的一些问题。该试验技术是研究真实海况中船舶响应的有效方法,因此近年来得到了广泛的研究关注。然而该试验技术目前仍存在一些尚未解决的问题,如何将大尺度模型测试数据准确外推换算至实船响应是一项关键技术。为此,本文提出了基于时间序列分析的实船响应外推方法,根据大尺度模型在某海况下的波浪及模型响应测量数据,基于系统辨识求解船舶的非线性时域响应函数,进而外推实船在其他任意输入海况下的运动响应。

马尾松毛虫幼虫发生量的方差分析周期外推预报——一代幼虫发生量和高峰期发生量预报

【目的】 为了提高马尾松毛虫Dendrolimus punctatus Walker发生量预报结果的准确性,以期为提高防治效果提供科学依据。【方法】 采用方差分析周期外推预报法研究安徽省潜山县1991-2016年25年的马尾松毛虫一代幼虫发生量和一代幼虫高峰期发生量,并对预报结果进行验证。【结果】 一代幼虫发生量的预报值与实况值相比,历史符合率达96%,只有2008年预报值与实况值差1级。一代幼虫高峰期发生量的预报值与实况值相比,25年中完全相同的有22年,历史符合率达88%。预报结果不同的是1996年、2005年和2016年,预测值与实况值均相差1级。【结论】 方差分析周期外推预报法对马尾松毛虫发生量的预报是一种较理想的预报方法。

基于光流法雷达外推的2020年长江致洪降水临近预报检验评估

利用长江流域组网雷达、国家气象信息中心格点融合实况资料和自动气象站逐小时降水观测资料,建立了基于变分光流法的长江流域雷达外推降水预报产品,并检验分析了该产品对2020年17次长江洪水天气过程的0~3 h 39分区TS评分和全流域预报偏差。结果表明:(1)变分光流法的0~3 h临近预报效果与雷达分布呈正相关,分布越密集,预报结果越好;(2)变分光流法的0~3 h临近预报能够较好的追踪降水天气系统移动演变,降水的集中区同样也是临近预报TS评分的相对高分区;(3)变分光流法临近预报效果随着预报时效的变化以指数规律递减,0~1 h预报准确率最高;(4)变分光流法0~3 h临近降水预报结果较格点实况降水,10.0 mm以下量级降水,绝对误差率在5%以内;10.0 mm以上级别的,绝对误差率为6%~11%;(5)变分光流法0~3 h临近降水预报结果应用于长江流域定量降水预报,代替目前直接使用的数值模式输出结果,对提高洪水预报精度有较强的实用意义。

雷达数据外推与特征识别的下击暴流预警方法

现今利用普通气象资料对下击暴流进行识别预警的可行性很低,因此提出一种基于多普勒天气雷达资料的下击暴流识别追踪和预警方法。首先,采用光流法对反射率因子垂直剖面的光流场进行分析,得出风暴核心随时间演变的规律。然后,采用拉格朗日力学模型对风暴核心顶高的下降过程进行函数拟合。再采用直方图和巴氏系数统计分析法,对风暴核心中层径向速度场中的“正负速度对”图像进行匹配识别,综合一系列阈值的判定,最终实现下击暴流的智能预警。提出基于多层迭代的局部约束光流算法,有效改善了传统光流法对回波这类非刚体移动目标的不适用性。提出直方图和巴氏系数统计分析法,解决了因径向“正负速度对”图像的非对称结构而造成的图像匹配难题。个例检验结果表明,该方法可在风暴核心抬升和急速下沉的前期识别出潜在的下击暴流,并对风暴核心下沉速率和到达近地面的时间做出估测,从而实现下击暴流的智能识别、预警。

多普勒雷达资料在暴雨临近预报中的应用

强暴雨、台风暴雨等灾害性暴雨天气是造成洪涝灾害最主要的降水天气系统。以广州雷达和梅州雷达的拼图资料以及温州单站雷达资料为基础,讨论了TREC方法中时间步长、网格大小及雨强阈值等参数变化对跟踪结果的影响,并对TREC矢量场进行了平滑处理,这在一定程度上减少了TREC矢量场中由于地物回波和回波梯度变化造成的一些明显错误的矢量,得到较为连续的矢量场,并将得到的矢量场用于暴雨的临近预报。个例分析及预报结果的验证表明:通过选择合适的参数,雨强CAPPI、反射率因子CAPPI和CR 3种资料得到的TREC矢量场一致性好,能够反映我国的强暴雨、台风暴雨等灾害性暴雨的移动方向。CR资料的外推预报结果稍差于其他两者,3种资料预报的准确性都随着预报时间的递增而降低,对连续时刻的TREC矢量进行拟合,有助于提高预报准确率。TREC方法对于结构比较复杂、不易识别的台风暴雨等灾害性暴雨天气,在预警方面具有一定应用价值。

多普勒天气雷达短时预报技术研究进展

简要介绍了短时预报技术的一些概念和基本内容,并就国内外基于多普勒天气雷达的短时预报技术开发进展情况,从临近外推预报和短时数值预报两方面详细叙述了包括雷达资料控制、灾害性天气预警预测、雷达资料同化等技术研究的最新动态。

基于时效匹配法的融合降雨临近预报研究

基于天气雷达外推的降雨临近预报其有效预报期通常不超过3h,而数值天气预报的预热问题“Spin-up”往往导致短期内的预报能力较差。鉴于此,本研究通过“取长补短”设计了一种依据临界成功率指标(CSI)和均方根误差(RMSE)的时效匹配方法,对两者的降雨预报进行融合,并选取了位于大清河水系的阜平、紫荆关流域的4场时空分布均匀程度各异的典型降雨过程进行试验应用。研究基于像素追踪的PBN外推临近预报和数据同化的WRF模式预报,通过时效匹配法实现两者的融合,融合方案为:1 h以内(不含1 h)采用PBN外推预报,1~3 h采用PBN与WRF的融合预报结果,3 h以上(不含3 h)则全部使用数值天气预报。通过对4场典型降雨过程预报效果对比发现:(1)随预见期延长,PBN外推预报权重逐渐下降,WRF模式预报权重逐渐增加;(2)融合权重在降雨初期、末期的变化并不显著,但在降雨发展过程中融合交叉点出现明显变化;(3)融合预报的效果优于两种单独预报,时效匹配法在时空分布均匀的降雨场次表现最好,其次为时间不均匀空间均匀场次,在时空不均匀场次表现较差。

卡尔曼滤波方法在链子崖危岩体变形适时预报中的应用

本文介绍了卡尔曼滤波分析与预报方法的原理，应用这一方法对链子崖近期变形活跃的Ｔ＿５至Ｔ＿６缝段危岩体三维变形进行适时预报分析，认为该方法用于危岩体变形破坏趋势预报具有较高的可靠性。

临近预报的两种高时空分辨率定量降水预报融合算法的对比试验

长期以来,雷达回波外推技术是0-2 h临近预报系统主要采用的方法,但其实际有效预报时间≤1 h,而中尺度数值模式预报则受平衡约束时间的限制,最初2 h的降水预报无效。为解决上述两种预报的缺陷,目前国际上流行采用外推预报与数值模式预报融合的技术,形成统一的0-6 h格点化的高分辨率无缝隙定量降水临近预报系统。对目前流行的两种融合算法(INCA(Integrated Nowcasting and Comprehensive Analysis System)算法及RAPIDS(Rainstorm Analysis and Prediction Integrated Data-processing System)算法)进行了分析和对比试验,以期为业务应用提供借鉴。RAPIDS算法的核心是用自动气象站雨量融合雷达估测得到的定量降水对模式预报的降水强度和位相进行修正;INCA算法则是用数值模式预报的风场修正外推技术的降水移动矢量。两种方法在0-6 h预报时效内,外推预报的权重均逐渐减小,模式预报的权重逐渐增大,从而实现外推预报和模式预报的平滑过渡。试验结果表明,两种方法对降水雨带和降水强度的预报均优于单一的外推预报或模式预报。集二者的优势研发最优的高时、空分辨率降水预报无缝隙融合算法,将有助于进一步提升高分辨率定量降水0-6 h无缝隙预报水平。

道真县干旱强度指数方差分析周期动态计算程序设计及其预报

针对方差分析周期叠加外推法在长期天气预报中应用较多,而周期寻找和周期元值提纯相当繁琐的问题,设计了一个小程序,对道真干旱强度指数进行周期分析,在道真夏旱预报中应用效果较好。此方法从传统的手工计算转向计算机运算,不但提高了计算速度,而且保证了计算结果的准确率。计算程序不受样本长度限制,随时可以增加样本长度,补充最新资料进行周期元值提纯,提高拟合度。

基于动态特征的强对流云团追踪

利用FY-2E卫星数据获取的强对流云团面积、重心、长短轴比、重心与形心距离、移动速度、移动角度和最低亮温等属性的变化可作为动态特征,利用慢特征分析方法提取云团中具有一定连续性和稳定性的动态特征对强对流云团不同阶段进行识别和追踪。结果表明,动态特征与强对流云团的不同发展阶段具有很好的对应关系:在初生阶段,云团的移动方向和速度不稳定,但是面积呈现出缓慢增长态势,云顶亮温缓慢下降,此时云团的慢特征为面积和云顶亮温;在成熟阶段,云团的移动路径趋于稳定,云顶亮温达到最低,云团重心和形心基本重合;在消散阶段,存在云团分裂和云团的重心与形心分离特征。云团长短轴比的变化与云团最低亮温的变化趋势一致,移速缓慢的对流云团更容易造成集中强降水,快速移动的对流云团大多造成地面大风。

基于雷达组合反射率的架空线路走廊雷电风险预警

雷电是造成架空输电线路故障的主要原因,过去主要采用被动式防雷以及通过雷电定位系统对雷电进行实时监测,无法实现对输电线路走廊雷电风险的短临预警。本文综合气象因素以及电网因素提出一种基于雷达组合反射率线路走廊雷电风险的主动预警方法。首先通过组网拼图得到覆盖整个广东地区空间分辨率1 km×1 km的组合反射率产品并与"易闪走廊"范围内的地闪样本数据进行匹配;其次基于高斯混合模型对样本数据进行拟合并划分雷电风险等级;再次分析外推融合产品与实况的皮尔逊相关系数并进行了显著性检验;最后结合实际跳闸案例进行分析验证了所提预警方法的有效性。