基于光学工程应用的全国陆地主要地区云量概况初步分析

从光学工程应用的角度对全国云量情况进行了研究,重点分析了全国陆地主要地区云量总体平均情况、冷暖半年、昼夜变化等三个方面云量历史数据,研究结果表明:全国陆地主要地区总云量和低云量分布区域基本呈北少南多的情况;冷暖半年云量分布有较明显的差别,暖半年云量高于冷半年的站点区域占全国较大面积;昼夜云量分布区别主要体现在西部地区白天低云低值区会有中高云存在。在云量总体平均情况、冷暖半年、昼夜变化的分析基础上进而讨论了全国云量区域的分级情况,结果表明适合光学工程应用的1级区主要分在北方。结果有助于了解全国适于开展光学工程应用的区域,并可为进一步研究云量对光学工程应用产生的定量影响提供参考。

四川地区云和空中水资源分布与演变

利用1971～2000年台站云降水资料和NCEP再分析资料,分析了四川地区云和空中水资源的分布与演变。研究发现:四川地区平均总云量为7.2成,低云量4.7成,全年阴天日数193.5天,降水日数154.0天,小到中雨日147.1天;全年大气可降水量为181.7kg.m-2。云有明显的季节变化特征,总云量夏季最高,春季次之,冬季最低,低云量夏季最高,秋季次之,冬季最低。大气可降水量夏季最大,秋季次之,冬季最少。云和小到中雨日的空间分布具有明显的地域性,且夏季分布与全年分布显著不同。在高原上,总云和低云、降水日、小到中雨日呈相反的变化趋势,总云在平均状态附近波动略有减少,而低云、降水日、小到中雨日在平均状态附近波动略有增加;在盆地内,云和降水日的演变趋势相同,总云量、低云量、降水日、小到中雨日都在线性减少。30年来四川地区大气可降水量线性变化则略有增多。

2016年冬季江苏省一次大范围强浓雾天气过程成因分析

基于2016年2月11日夜间至12日白天江苏省一次全省范围的强浓雾天气过程,利用地面常规气象观测资料、NCEP再分析资料和NCEP通量资料对此次强浓雾天气过程发生前后的能见度、风场、温度、湿度、探空数据及感热通量等进行了详细分析。结果表明:2016年2月11日白天江苏地区的降水为强雾天气过程的发生提供了水汽条件,逆温层的建立和合适的近地面风速及垂直风切变均有利于雾天气的形成;空气相对湿度增大先于雾天气的发生,对雾的预报具有一定的指示作用,可将相对湿度≥95.0%作为冬季雾形成的阈值。此次雾天气持续过程中江苏地区部分气象站的温度在夜间小幅上升,可能与水汽凝结时释放潜热有关;地气温差负值和地面感热通量负值均表明夜间地面对空气的冷却作用。从雾的成因来说,夜间晴空辐射降温是江苏地区此次大范围强浓雾天气过程形成的直接原因,而由于平流作用形成的逆温层和逆湿层是雾提前加强与维持的有利因素。对江苏省大部地区而言,此次强浓雾天气过程应为辐射雾;从雾预报的角度考虑,需密切关注逆温层是否建立并维持,当白天有降水时,还需注意夜间低云量的变化。

FY-2F云量产品在新疆区域的评估及检验

利用2015-06—2016-05月新疆区域地面观测的总云量小时数据,对比分析了FY-2F/CTA与地面观测云量的相关性和一致性,开展了FY-2F云量产品在新疆区域的分析检验。结果表明:(1)FY-2F/CTA与地面人工观测总云量的相关性较好,天山以北区域(含天山山区)冬季除外。(2)FY-2F/CTA与地面人工观测总云量的一致率为51.5%,南北疆差别不大,均是夏、秋季较高,但天山以北区域冬季较低,南疆春季较低;卫星反演总云量整体比地面观测值偏低,即呈高偏弱率低偏强率分布,南疆区域偏低最为明显。(3)不同云量等级下,一致率与总云量呈反比,即晴天、少云状况下的一致率较高,多云、阴天条件下的一致率较低。(4)沙尘会降低FY-2F/CTA判识的一致率,增大其偏弱率,但是对于有、无云的判识影响不大。本研究考虑了不同季节、不同云量等级以及有无沙尘影响,对FY-2F/CTA产品进行了评估,研究结果为干旱区总云量的卫星反演及应用提供了重要参考。

部分云覆盖下红外辐射传输模型及对火山灰云的敏感性研究

针对我国新一代地球同步气象卫星FY-4的预期发射和数据应用,本文借助与FY-4卫星成像仪类似的Meteosat-8卫星的SEVIRI仪器数据资料开展先期研究,建立了一种部分云覆盖条件下红外辐射传输模型,模拟了不同大气条件、火山灰云高度、有效云量和观测天顶角情况下卫星观测的红外通道的亮度温度的变化。美国标准气候态大气廓线和火山灰区实时大气廓线两种模拟结果都表明,模型模拟的8.3~9.1μm,9.8~11.8μm,11~13μm,12.4~14.4μm的入瞳亮度温度对云高度、有效云量较为敏感,基本呈线性相关;卫星天顶角对模拟的辐射亮温的影响相对较小。通过不同大气廓线状态和火山灰云发射率情景下的测试结果表明,只有同时考虑大气条件和火山灰云通道发射率的差异后,模式才能够较好地模拟出火山爆发情景下火山灰云中酸性物质在11μm和12μm的反吸收特性。与大气条件相比,通道的发射率差异对火山灰云的遥感建模更为重要。因此,可在传统的分裂窗通道的基础上,通过热红外多通道亮温及亮温差异信息联合反演火山灰云高度和有效云量等因子,提高部分覆盖下火山灰云的微物理参数的反演精度。本研究为建立基于我国新一代静止气象卫星FY-4数据的火山灰云浓度定量反演模型提供了理论基础。

LiDAR点云纹理特征提取方法

针对图像纹理应用于LiDAR点云分类过程中存在的多义性问题,提出点云纹理特征的概念。该特征属性反映了点与其邻域点的属性值分布情况,提取过程基于KD树数据检索结构和灰度共生矩阵算法。分析搜索邻域、移动步长和灰度等级等参数对点云纹理特征的影响,并利用支持向量机分类方法验证点云纹理特征,可以有效地辅助高程和强度信息以改善LiDAR点云的地物分类结果。实验还证明了相比于栅格格式的图像纹理特征,点云纹理特征约束的地物分类具有更高的分类精度,并且点云纹理特征在微小地物的甄别和水陆的区分方面具有突出的能力。该特征的这些优秀特性可以为海岸带机载LiDAR数据的精细化分类、海岸带高精度DEM构建和海岸线提取等工作发挥重要作用。

一种改进马尔科夫链的光伏出力预测方法

准确有效的光伏出力预测方法对含光伏配电网的规划和运行具有指导意义,针对光伏随机性,提出一种改进马尔科夫链的光伏出力预测方法。基于云层覆盖水平指标划分云层状态,建立云层状态转移矩阵。引入状态持续时间抽样法,建立具有时序性的改进马尔科夫链模型预测云层状态变化曲线。利用随机抽样法从云层状态时序曲线中抽取各时刻辐照度样本值,依据光伏出力与辐照度的关系间接预测得到光伏出力时序曲线。仿真分析验证了所提方法的有效性。