大气风温湿垂直观测网资料快速更新混合同化试验研究

基于WRF预报模式、WRFDA Hybrid集合变分同化系统和ETKF方法,构建了面向城市气象观测网数据的快速更新混合同化系统。针对北京地区地基微波辐射计和风廓线雷达组网观测资料数据同化,开展了静态背景误差调整因子(特征长度尺度因子和方差因子)、局地化距离和集合权重系数4个重要参数敏感性试验研究。试验结果表明:当温度、相对湿度、u风和v风的特征长度尺度因子和方差因子分别调整为0.7/1.0、1.0/1.0、0.7/1.0和0.7/1.0,局地化距离和集合权重系数分别调整为11.2 km和0.5时,快速更新混合同化系统的分析场均方根误差最小。为对比三种常用同化方案,开展了默认参数混合同化、最优参数混合同化、三维变分同化对比试验,试验结果表明:在针对北京地区地基微波辐射计和风廓线雷达组网观测资料的快速更新同化预报试验中,混合同化方案表现优于三维变分,同时相对于默认参数混合同化方案,最优参数混合同化方案的风场、温度及湿度的分析场和预报场得到了进一步改善:风温湿的分析场均方根误差分别最大降低了13%、19%和5%,12~24 h预报场的均方根误差分别最大降低了2%、12%和5%。

遥感正射影像1:10000地形图快速更新方法的探讨——以金昌市、甘南藏族自治州更新项目为例

以金昌市、甘南藏族自治州1:10000地形图快速更新项目为例,使用高分辨率国产高分二号及七号卫星遥感影像进行1:10000地形图快速更新方法研究,在项目各工序阶段总结出合理高效的作业方式:制定遥感影像处理技术路线、选取专业更新软件Geoway updater、分析各类专题资料加以整理整合、外业调绘中采用切片调绘底片及电子调绘作业模式,以及自主研发元数据生产系统批量生产元数据。结果表明:该技术方法能够提高生产效率、节约经济成本,未来可以在常态化地形图更新任务中提供作业参考。

CMA-MESO逐时快速更新同化预报系统及其短临预报效果初步分析

基于CMA-MESO模式水平3 km分辨率3 h循环的快速更新同化预报系统,本文建立逐小时的分析预报循环系统,并且通过采用5种尺度叠加的高斯相关模型和引入各向异性的水平相关尺度方案来改进背景误差水平相关结构,同时考察引入全球大尺度信息方案对逐小时循环的分析和预报影响。通过对2020年7月19日华东强对流天气过程的数值模拟表明:(1)逐小时循环吸收了更多的高频观测资料和循环中采用更临近的1 h预报场作为背景场,分析和降水短临预报质量整体比3 h循环有所提高;(2)在区域分析中逐时引入全球预报场的大尺度信息会削弱区域观测资料的影响,对预报会有不利影响;(3)改进的五种尺度叠加高斯相关模型和各向异性的水平相关尺度主要使风场背景误差水平相关系数的描述更接近样本的统计结果,因而在逐1 h循环中风场分析更靠近观测,华东强对流过程的组合反射率和降水短临预报更接近实况。

快速更新循环同化系统的背景场误差协方差日变化特征研究及初步应用

目前多数快速更新循环同化系统在各分析时刻常使用固定的背景场误差协方差。为在快速更新循环同化系统中采用日变化的背景场误差协方差,基于RMAPS-ST系统分析了其夏季和冬季日变化背景场误差协方差特征,并进行了同化及预报对比试验。结果表明,该系统夏、冬两季的背景场误差协方差均呈现出明显的日变化特征,且夜间各变量(U、V、T、RH)的误差标准差与特征值均大于日间,反映模式系统夜间的预报误差大于日间;而夏季各变量误差标准差和特征值大于冬季,也说明系统在夏季的模式预报误差比冬季大;连续3 d的循环同化试验初步表明,采用日变化背景场误差协方差可以提高同化及预报效果。

CMA-BJ 2.0版逐时快速更新追赶循环同化预报系统研发及应用Ⅰ:资料同化及系统构建

介绍了CMA-BJ 2.0版区域逐时快速更新循环同化分析及短时预报业务系统在逐时更新循环和资料同化方面的关键技术特点。该系统采用分析增量更新作为初始化方案,有效抑制了初始噪声累积问题;通过充分考虑各类观测资料实际到报截断时长的差异,发展了包括循环分析和更新预报两个部分耦合的逐时追赶循环运行框架,实现了对各类观测资料充分高效的利用,也较好地兼顾了短临预报服务对逐时更新循环预报产品的时效性要求;通过在分析循环的同化背景场部分应用动态混合方案,实现了全球模式大尺度场对区域模式中小尺度热动力场发展的动态约束,有效抑制了快速更新循环预报误差累积导致的大尺度预报场变形的问题;在资料同化方面,实现了中国全国雷达反射率因子拼图资料的同化应用,并通过仅在更新预报部分开展雷达反射率资料同化以规避连续循环同化造成的水汽正向过量累积、调整雷达同化时的背景场误差的方差和长度尺度两方面的策略优化有效提升了雷达同化的应用效果;此外,在CMA-BJ 2.0版系统中实现了中国全国风廓线雷达观测资料的实时同化应用。

DLG数据快速更新及其质量检查方法探讨

DLG数据是基础地理信息数据的重要组成部分。本文以山西省2021年1∶10000 DLG数据更新为例,以ArcGIS软件作为更新平台,对更新过程中如何高效快速利用资料以及易出现的质量问题进行了探讨,并基于ArcGIS的模型建构器,建立了DLG数据质量的检查模型,提高了数据质量检查的效率,为基础地理信息数据快速更新及加强DLG数据成果质量控制奠定了基础。

北京快速更新循环预报系统(BJ-RUC)要素预报质量评估

使用自动站观测资料对BJ-RUC系统预报的北京15个观测站的逐时2 m温度、相对湿度、1小时降水量和风速等地面要素质量进行检验评估。结果表明:BJ-RUC系统预报的2 m温度、相对湿度和风速与实况具有一致的变化趋势,但各要素的预报性能不尽相同。结果表明:(1)对于2 m温度的预报,±1℃误差的准确率为0.2～0.5,±2℃误差的准确率更高;预报性能与预报时效无明显关系;温度预报准确性与季节和日变化有关,春、秋季优于冬、夏季,夜间优于白天。(2)对相对湿度的预报整体偏低,夏季白天偏低、冬季白天偏高。(3)对1小时降水的预报,无论全年还是夏季,晴雨预报准确率很高;对0.1 mm降水的TS评分在0.2左右。(4)对不同站点的预报性能存在明显差异。对平原地区,即海拔高度较低的站点预报性能相对较好,15个站点中,对北京的代表站点(南郊观象台)的预报最为准确;对山区站点的预报性能相对较差,对海拔最高的延庆站的预报性能最差。总体来说,BJ RUC对站点要素预报的变化趋势较好,预报准确率较高,具有很好的参考价值,但要素预报与季节、日变化及海拔高度等因素有关.具体应用时还需做适当订正。

基于VDRAS的快速更新雷达四维变分分析系统

基于雷达资料快速更新四维变分同化（RR4DVar）技术和三维数值云模式,初步研发了一个针对对流尺度数值模拟的快速更新雷达四维变分分析系统。系统通过对京津冀6部多普勒天气雷达资料进行RR4DVar同化,并融合5 min自动气象站观测和中尺度数值模式结果,可快速分析得到12-18 min更新的低层大气三维动力、热力场的对流尺度结构特征。针对2009年7月22日发生在京津冀的一次强风暴个例,通过一系列敏感性试验,并利用局地加密资料进行检验对比,表明有效的雷达资料RR4DVar同化及自动气象站和中尺度模式资料融合方案、恰当的中尺度背景场设置和动力约束方法是获得合理结果的关键。研究也表明：恰当的系统配置能够模拟出与对流生消发展密切相关的近风暴环境特征,包括低层入流、垂直风切变、低层辐合上升和暖舌等,以及风暴自身形成的冷池、出流等与风暴演变密切相关的对流尺度结构。

上海“7·31”局地强对流快速更新同化数值模拟研究

利用雷达、自动气象站、飞机观测(AMDAR)和探空等多种观测资料,采用中尺度数值预报模式WRF和资料同化系统ADAS,对2011年7月31日上海局地强对流过程进行了快速更新同化数值试验。结果表明,数值试验模拟降水的发生时间、落区和随时间演变与实况基本一致,较好再现了海陆热力差异导致上海南北两支海陆风爆发、形成低层辐合线,在热岛效应的叠加下进一步增强,继而引发局地强对流的过程。快速更新同化技术可有效延长此次过程的预警时效,这为城市强对流业务预报提供了新的思路。

快速更新频繁项集

发现频繁项集是数据挖掘应用中的关键问题 ,发现过程的高花费要求对增量数据挖掘算法进行深入研究 首先分析并指出了增量式更新频繁项集算法的技术难点———寻找新的有效频繁项集 ;其次提出了一种快速的增量式更新频繁项集算法FUFIA ;

2016年6月23日江苏阜宁龙卷的高分辨快速更新同化预报与分析

基于3 km水平分辨率的第二代华东快速更新循环同化预报模式系统,对2016年6月23日江苏阜宁龙卷个例预报结果进行了分析,通过螺旋度的时间演变等讨论了龙卷母体—对流单体的发展过程,并对比了有无同化的预报结果。结果表明,快速更新循环同化系统在阜宁附近模拟出了类似龙卷母体的涡旋结构,同时伴随有剧烈的上升运动,模拟的发生时间与发展过程与实况基本吻合。但模拟的涡旋发生在江苏阜宁北侧,与观测相比偏差20多公里,且最大地面风速较实况小。进一步分析表明,该对流单体从中层上升运动开始,随着上升区向上和向下发展,首先在中高空出现剧烈的上升运动,z螺旋度增大,高层辐散加强,x螺旋度增大,随后中低空的垂直运动也增强,y螺旋度增大,低层辐合增强,最后随着高层辐散和垂直运动的减弱,低层涡旋减弱并消散。北京时间14:00没有进行观测资料同化预报结果中,在阜宁附近没有预报出类似的对流单体,表明逐小时循环同化对此次龙卷天气的模拟起着关键作用。

多源观测在快速更新同化系统中的敏感性试验

利用SMS-WARR快速更新同化,对三种观测资料(雷达、探空、AMDAR)进行敏感性试验。并且通过对2011年7月31日发生在上海的局地强对流过程的模拟,分析不同类型观测资料的影响。结果表明:雷达资料通过云分析优化了初始场中的水物质含量,使云的分布更合理,调整了中小尺度对流系统的结构和强度,降水落区和强度预报得到改进;探空资料在试验中仅使用了一次,但可持续影响后续时刻的模拟,500 h Pa、700 h Pa和850 h Pa高度场和风场均不同程度受到影响,相应的地面温度也发生了变化;同化AMDAR资料后,形势场得到了修正,分析场更加接近实况,改善了降水预报。

省域城镇土地等别和基准地价快速更新方法研究--以江苏省为例

城镇土地等别和基准地价更新体系是对区域城镇地价水平进行平衡和宏观调控的重要手段。以江苏省为例,在综合分析原分等体系中"分等因素—分等因子—分等指标—等别指数"之间相关性及对应权重状况的基础上,得到全省城镇土地等别影响要素最小集及对应的权重集,据此构建省域城镇土地等别快速更新模型;然后,根据全省城镇土地分等指数与基准地价数据,建立了"基准地价-等别指数"耦合模型;最后对2个模型进行验证。结果表明,该方法对于江苏省省域土地等别和基准地价的快速更新具有较好的适用性,可为该省城镇土地等别和基准地价适势监测与调控提供技术支持。

地面观测资料在快速更新同化系统中的敏感性试验

通过对2011年7月31日发生在上海的局地强对流过程,利用快速更新同化系统(SMS-WARR),设计了四个试验,对地面观测资料(常规地面观测资料、加密自动气象站资料)进行敏感性数值试验。结果表明:不同地面观测资料同化对模式初始场的调整作用不同,地面观测资料的疏密影响模式初始场预报,加密自动站气象资料同化对初始温度场、风场的影响最明显;所有试验中,同化所有观测资料的模式能较好地模拟出此次强降水过程,且模拟的地面温度场、风场以及辐合线的演变与实况基本一致;通过分析、比较各试验初始场和预报结果的影响发现,同化所有地面观测资料能改善模式的初值,且观测资料通过循环同化的方式融合进模式,提高了模式对强对流中尺度结构特征的刻画,改善了对局地强对流天气系统的预报效果。

快速更新同化预报的关键技术综述

快速更新同化预报技术(简称RUC或RR)是近来针对短时临近预报应用发展的数值预报技术。回顾了国内外的发展历程及现状,介绍了关键的相关技术,主要包括:(1)绝热与非绝热数字初始化;(2)冷、暖和热启动技术与循环同化;(3)云分析技术;(4)近地面资料同化等,并阐述了快速更新同化预报技术未来的发展。

基于ECFLOW实现华中区域快速更新同化预报业务流程

为了进一步满足华中区域对高时空分辨率数值预报产品的业务需求,为短临预报和精细化格点预报提供技术支撑,华中区域快速更新同化预报模式系统于2015年7月完成系统搭建并开始业务试运行,2017年12月又根据业务需要完成了系统结构的调整。由于该系统具有流程复杂,步骤繁多的特点,为了使调度监控更加直观,故障定位更加准确,系统维护更加高效,运用ECFLOW技术对整个预报系统进行了流程化调度开发,设计并实现了华中区域快速更新同化预报业务流程监控系统。该系统图形界面美观友好,流程结构清晰明了,故障定位准确且处理操作简单,可大幅提升业务模式运行监控及维护的工作效率。

高效的关联规则快速更新算法

挖掘关联规则的两大经典算法Apriori和FP-tree算法都是以批处理方式处理所有事务。但在实际应用中,新事务频繁地出现,这就需要不断更新关联规则。为了提高更新效率,有效减少扫描原数据库的次数,基于次频繁项的概念,在快速更新频繁模式树(FUFP-tree)算法的基础上,提出了一种改进的算法。实验结果表明新算法具有良好的性能。

基于多源遥感影像快速更新基础地理信息技术的研究

在对多源遥感影像数据快速匹配处理、影像最佳波段组合和融合方法及更新信息变化发现识别技术进行研究试验的基础上,提出了基于多源遥感影像快速更新基础地理信息的技术方法和工艺流程。

1:50000地形图遥感快速更新方法的研究

以DEM、SPOT和ETM+影像作为主要信息源,经过DRG制作和对图像的几何纠正、配准、增强和融合等一系列处理后,在ARCVIEWGIS基础上,成功完成了河北省万全县1∶50000地形图的快速更新及其基础地理信息库的建立。同时还对“3S”技术在地形图快速更新中的综合运用进行了探讨。

面向电子地图应用的地理信息快速更新方法研究

针对电子地图应用中快速更新的问题,提出一种面向电子地图应用的地理信息快速更新的方法。以电子地图的应用为切入点,探讨电子地图快速更新的方式。提出了面向电子地图更新的五层架构,阐述了这一架构的基本流程、变化发现、框架库提取等关键技术。