基于主客观环流分型的强降水数值预报MODE检验方法及其在2019年暖季东北地区的应用

本文构建了基于主客观环流分型的强降水数值预报空间检验(MODE)方法框架,并利用该框架对欧洲中期天气预报中心全球模式(ECMWF)和中国气象局区域中尺度数值天气预报模式(CMA_MESO)的2019年暖季东北地区强降水预报进行检验。结果表明,2019年暖季东北地区54个强降水日的环流型可分为:西风槽型(15个)、副热带高压影响型(13个)、急流型(5个)、西部(12个)和东部冷涡型(9个)。其中,西风槽型和急流型以区域性强降水为主,模式对其强降水发生与否的预报能力强,TS评分较高;西部、东部冷涡型强降水的局地性强,模式对其强降水发生与否的预报能力差,TS评分低;副热带高压影响型也以区域性强降水为主,模式对其强降水发生与否的预报能力也比较强,但是对其强降水质心位置、强度、面积等属性预报偏差较大,TS评分也相对较低。另外,从两种模式预报性能对比看,CMA_MESO强降水强度和面积预报较实况普遍偏强,虽然其预报的TS评分一般高于ECMWF,但其对强降水预报的空报率也都比ECMWF大,对强降水的属性预报偏差一致性一般也低于ECMWF,其预报的可订正性整体上不及ECMWF。

便携式XRF对西南喀斯特地区碳酸盐岩风化壳土壤分析适用性评估

应用便携式X射线荧光光谱仪(pXRF)分析了西南喀斯特地区碳酸盐岩风化壳土壤,并与实验室(LAB)分析结果对比,判定了20种元素分析结果的质量等级,探究了检测时长和粒径对精密度的影响,在pXRF中构建了碳酸盐岩风化壳土壤模式,评估了pXRF对该类土壤分析的适用性。主要结果为:1)整体上,pXRF对碳酸盐岩风化壳土壤有较好的分析能力;2)检测时长为120 s时能够兼顾精密度与检测效率;3)粒径从10目减小到200目时,Cu、Nb、Ba、Ce和Th的数据质量等级得到提高,其余15种元素不受影响;4)碳酸盐岩风化壳土壤模式显著提高了pXRF对同类土壤的分析能力,但对碎屑岩和玄武岩的风化壳土壤适用性低。西南喀斯特地区土壤类型丰富,异质性大,单一检测模式难以满足多样化的分析工作,亟需针对特定类型土壤构建检测模式,提高分析精确度,充分发挥pXRF的优越性能,助力西南喀斯特地区土壤地球化学分析工作。同时,本文还为优化pXRF分析能力提供了一种新思路。

安徽省2021年梅雨期降水预报检验分析

对安徽省2021年梅雨期(6月10日—7月10日)6个客观模式和1个主观订正预报产品进行了检验分析,其中包含了3个区域模式数值预报(中国气象局中尺度天气数值预报系统“CMA-MESO”、中国气象局上海数值预报模式系统“CMA-SH9”、安徽WRF,3个全球模式数值预报(中国气象局全球同化预报系统“CMA-GFS”、欧洲中期天气预报中心确定性预报模式“ECMWF”、美国国家环境预报中心全球预报系统“NCEP-GFS”)和安徽智能网格主观订正预报的降水产品,结果表明:传统检验中安徽智能网格和区域模式对晴雨准确率的预报效果优于全球模式,又以CMA-MESO最优;在暴雨及以上量级的强降水预报中,传统检验表明安徽智能网格预报的得分最高(23.83),ECMWF模式则是客观模式预报中效果最好的(20.12),CMA-SH9次之(19.34);通过对除安徽智能网格以外的各个客观数值模式进行的MODE空间检验可知,不同数值模式间暴雨预报误差原因不尽相同,ECMWF与各区域数值模式主要是由雨区位置的预报偏差,尤其是纬度偏差导致的,NCEP-GFS全球模式对降水强度和雨区面积的预报偏弱偏小比较明显,CMA-GFS在强降水方面的预报可参考性较差;各个主客观预报暴雨及以上量级预报,整体表现出较明显的日变化特征,在午夜前后、上午时段TS评分较高,而午后到傍晚评分较低,这个现象或许是梅雨期的午后降水多以地表太阳加热引起的短历时热对流降水为主造成的。

极端高温天气条件下不同鲜食玉米品种的种植表现

为科学选择适宜鲜食玉米/鲜食大豆带状复合种植的耐密、抗病、抗倒的鲜食玉米品种,为玉米大豆带状复合种植技术示范推广提供品种支撑,开展了11个鲜食玉米品种与鲜食大豆的带状复合种植试验。结果表明:在2022年夏季极端高温且持续时间较长的气候条件下,鲜食玉米/鲜食大豆带状复合种植模式下不同鲜食玉米品种在双穗率、空秆率等植株性状及千粒鲜重、出籽率、结实率等产量性状上差异明显,其中晶白甜糯、虞珑糯1612、苏玉糯5号、苏科糯1801、苏科糯1901这5个品种结实率较高,表现出较强的耐高温能力;苏甜糯818、斯达糯41、扬甜糯104结实率较低,表现出较低的耐高温能力。复种区各玉米品种鲜穗产量在7332~11440 kg/hm^(2)之间,除苏科糯1801、晶白甜糯较对照苏玉糯5号(CK)略增产外,其他各品种均较对照苏玉糯5号(CK)减产,减产幅度在1.53%~34.58%之间,以苏甜糯818、苏科糯1501减产最严重。清种区各玉米品种鲜穗产量在7638.89~14828.70 kg/hm^(2)之间,除苏科糯1801较对照苏玉糯5号(CK)略增产1.42%外,其他各品种均较对照苏玉糯5号(CK)减产,减产幅度在0.95%~47.75%之间,以苏科糯1501减产最严重。

深度学习在降水预报中的研究和应用进展

主要总结气象领域常用深度学习算法特征、纯数据驱动的深度学习降水预报技术和深度学习与数值天气预报耦合技术在临近、短时、中短期、气候降水预报中的探索成果,同时对气象业务预报中深度学习的应用进行简单回顾。传统深度学习算法的优缺点不同,在实际应用中,需要根据具体的气象数据特性和业务需求来选择合适的模型和方法。临近预报方面,常使用深度学习算法建立降水预报模型从而进行强降水云团空间特征提取和时间演变分析。长时间序列降水预报,则主要通过初始场资料同化、模式改进、模式预报后处理等方面优化数值模式降水预报效果。深度学习在解决降水预报技术方面有巨大潜力,部分成果已经实现业务应用,尤其在临近降水方面,对于更长时效的降水预测应用还有待进一步研究。

基于广义天气分类的ICEEMDAN-LSTM网络光伏发电功率短期预测

针对光伏发电功率受天气影响大、随机波动性强的问题,提出基于广义天气分类和改进自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN)长短期记忆(LSTM)网络的短期光伏发电功率预测方法。基于历史辐照度数据,采用K-means++聚类算法对广义天气类型进行划分,将天气类型分为3类,再通过ICEEMDAN方法将光伏发电数据分解为若干不同频率的本征模态和残差分量,以降低原始发电数据的非平稳性;在不同天气类型下,建立了不同模态序列分量下的LSTM预测模型;使用训练好的LSTM模型对各分解的子序列模态特征分量进行多维预测,并将各层模态预测序列融合成最终的预测结果。试验结果表明,所构建的ICEEMDAN-LSTM混合模型相较于常规短期光伏发电功率预测模型,具有更高的预测精度。

双模式MSBR工艺在城镇污水厂雨季工况中的中试试验

我国城镇污水处理厂在雨季往往面临短时间激增的水力冲击负荷,因污水厂二级处理系统通常按旱季流量设计,无法应对超量的雨季合流污水,导致厂前溢流或厂内超越,严重污染了受纳水体。研究采用含多点进水功能的双模式改良型序批间歇反应器(MSBR)在浙江某污水处理厂模拟雨季超量合流污水的生化处理,通过中试试验证明了该工艺可在合流污水达到2~4倍旱季设计流量的条件下,确保COD_(Cr)、氨氮、总氮(TN)等主要出水指标稳定达到并优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A标准,其中出水氨氮平均质量浓度小于1.0 mg/L,TN平均质量浓度小于10 mg/L。其处理效果显著优于物理-化学强化一级处理工艺,为大幅提升污水处理厂的雨季峰值流量处理能力,有效削减雨季受纳水体的冲击性污染,消除城镇黑臭水体提供了新的解决方案。

耦合PSO与扩展RBF神经网络估计NWM模型ZTD计算精度

针对基于数值气象模型获取的对流层天顶延迟精度估计依赖外部基准的问题,本文构建耦合了粒子群算法与扩展径向基函数神经网络的ZTD精度估计模型,模型样本特征集利用NWM自身气象数据和地形特征数据构建,目标集以GNSS ZTD产品为参考值构建,模型规模结构通过层次聚类和模糊C均值聚类确定,模型参数通过粒子群算法优化。以欧洲中期天气预报中心提供的ERA5气压分层产品为NWM特例进行了模型训练和结果验证。结果表明,模型估计精度和泛化能力较好,平均估计精度优于4 mm,可在任意位置实现不依赖于外部参考基准的ZTD精度估计。

批次处理解决气象雷达距离模糊

借鉴W SR-88D雷达所采用的批次处理方法,并对该算法进行了改进,加入了噪声功率门限判断,使回波数据保留了更多的信息量。介绍了雷达终端、监控和信号处理所实现的功能,并且从工程实现的角度讲述批次处理的时序设计和DSP软件设计的流程。改进后的算法在3830气象雷达上得以实现,给出的试验结果表明该方法具有较好的解距离模糊效果。

基于贝塞尔曲线和路径的气象模式建模仿真

为了更贴近机载雷达实际的工作情况,符合培训人员工作的需求,介绍了机载雷达训练模拟器的气象模式的建模仿真。首先建立了气象目标控制模型,支持对气象目标显示的控制和调整。通过控制台向显控台发送目标坐标信息,以及对不同强度的气象目标进行不同颜色标记,并基于贝塞尔曲线和路径规划成功实现调用GDI画图来生成不规则形状的气象目标。最后在某型机载雷达训练模拟器实现气象模式的拓展,取得了良好训练效果。

09CuPTiRE钢的断口形貌分析

通过对 0 9CuPTiRE耐大气腐蚀钢断口形貌的宏观和微观分析 ,及该钢的冲击性能试验结果 ,探讨了0 9CuPTiRE钢的断裂规律以及冲击韧性与断口形貌之间的关系。结果表明 ,温度对断口形貌的影响较大 ,随着温度逐渐降低 ,试验钢的断口从韧窝型变为解理型 。

气象雷达风电场杂波抑制的匹配追踪算法

风电场作为一种高大运动障碍物会导致气象雷达产生探测盲区,并影响气象目标参数估计算法的稳健性,风电场杂波抑制对于提高气象雷达气象预报准确性,降低风电场选址要求等具有重要意义。本文首先将传统匹配追踪算法应用于扫描模式的气象雷达风电场杂波抑制中,同时针对传统匹配追踪算法运算效率较低问题,利用雷达与风轮机位置等先验信息,基于白塞尔大地主题反解估计雷达与目标方位角等相关参数,只对雷达扫描到目标区域的数据进行处理,从而在保证算法性能的基础上,有效地减少了运算量,提高运算效率,即同样条件下运行时间降低到原来的3%左右。

气象应用的高性能计算机性能需求推算方法

气象应用是高性能计算的重要领域之一,随着数值预报模式的高速发展,中国气象局目前的高性能计算机系统已无法满足模式业务发展的需求,中国气象局依托"气候变化应对决策支撑工程"重点工程项目引进新一代高性能计算机系统用以支撑"十二五"期间的天气气候数值预报模式的发展,对新引进系统的建设规模估算成为必须解决的首要问题。文中主要基于数值预报模式的发展需求,根据数值预报模式各特征参数与高性能计算资源需求之间的变化关系,提出采用推算法对高性能计算机性能需求进行推算。根据该推算方法估算未来五年内中国气象局数值预报业务发展对高性能计算资源的需求量,解决了如何将应用需求转换成高性能计算机的能力需求。

球状风化花岗岩类土质边坡随机重构与其失稳破坏模式研究

球状风化花岗岩类土质边坡高度的非均质性、非连续性以及土-球接触界面的复杂性致使其失稳破坏复杂多变,综合运用几何学、计算机随机模拟技术等,以有限元软件ABAQUS为平台,基于Python开发了球状风化花岗岩类土质边坡的随机结构模型程序,研究了球状风化体的含量、空间分布、粒度组成以及土-球接触界面等作用下球状风化体类土质边坡的失稳破坏模式。结果表明:球状风化花岗岩类土质边坡破坏模式复杂多变,且由于球状风化体的存在,使得该类边坡的潜在滑动面极其不规则,甚至出现多条滑动面;位于滑动面附近的风化体阻碍了滑动面的发育,迫使其出现“绕石、分流或者包含”的塑性扩展模式。随着球状风化体含量的增长,坡体内部越来越难以形成单一的、上下贯通的滑动面,安全系数随之逐步提高;(0.22~0.3)Lc粒径风化体含量越多,Ⅱ区风化体所占面积越大,越有利于边坡稳定;土-球接触界面最有可能发展为滑动面,界面接触类型显著影响着球状风化花岗岩类土质边坡的失稳演化过程。研究成果可为合理准确地评价球状风化花岗岩类土质边坡的稳定性提供科学依据和理论支撑。

土岩组合基坑安全风险预警标准探讨

土岩组合基坑的安全风险预警标准目前主要沿用现有相关规范中的监控标准,这种做法缺乏针对性。为了更有效地指导土岩组合基坑施工,对土岩组合基坑的破坏模式进行了定性分析,并对依托工程典型施工断面进行了三维有限元分析和现场监测,然后,深入对比分析了有限元分析结果和现场监测结果。研究指出:1围护墙的水平位移可作为主要的安全风险预警指标,支撑/土钉/锚杆轴力可作为辅助指标;2围护墙水平位移最大值、水平位移最大值变化速率、水平位移最大值与基坑开挖深度的比值、支撑/土钉/锚杆轴力值与开挖深度范围内土压力的比值等四个特征参数可作为土岩组合基坑安全风险预警指标特征参数;3建立了相应的安全风险预警标准体系,同时认为该依托工程土岩基坑的设计过于保守,从而导致过高的施工成本,因此有必要进行优化设计。

黔西北喀斯特生态系统中主要植物物候格局

喀斯特作为一种独特的生境,在陆地生态系统中占有很大面积,是开展生态恢复的重点地区。对黔西北地区喀斯特生态系统中主要植物的物候特征及其与非生物和生物因素的关系进行研究表明,观测植物各物候期具有明显的季节性,开花期和果熟期都呈现单峰格局。温度和降雨量与多数物候期时间格局的相关性显著,春季温度升高和降雨量增加促进了植物展叶和开花,落叶期的旬均温与落叶物种比例显著相关。灌木平均始展叶期早于乔木,而乔木更早出现开花高峰。但乔木和灌木在果熟期格局上没有差异。风媒植物的始花期明显早于虫媒植物,开花高峰出现也更早,但两个类群植物开花的持续时间一致。该地区植物物候受到多种因素的综合作用,且不同物候期的主要影响因素不同。探讨植物物候格局对于理解植物与喀斯特环境的关系以及开展生态恢复具有重要意义。

基于数字图像的天气系统识别

通过运用数字图像处理、计算机视觉、模式识别等计算机相关技术分析、处理和定位分割卫星云图,并根据天气系统的云系特征,判断确定该视频图像所属的天气系统.

动态多模态话语的模态协同研究——以电视天气预报多模态语篇为例

本文旨在以电视天气预报多模态话语为例，探讨动态多模态话语模态之间的协同。首先根据多模态话语分析综合理论框架探讨了动态多模态话语分析的理论框架，然后基于这个框架从四个方面对一则约1分40秒的电视天气预报多模态语篇展开多模态话语分析。本文发现在电视天气预报多模态话语中，主持人口语为主模态，为了有效实现讲话者的整体意义，需要用其它视觉模态对其进行补充或强化；同时本文还发现了一些电视天气预报多模态话语中不同模态之间的配合和协同的基本原则。

气象OLAP系统数据显示的解决方案

基于B/S模式的系统架构中的图形信息的传递和缓存是实现分布式信息共享及显示的关键,采用MapXtremeforJava可以简化空间分析;将XML文件用于非结构化空间信息的存储与检索;使用servlet端的session技术缓存多用户使用的空间数据。这些技术气象数据挖掘处理系统的数据显示方案中,构成了基于浏览器的空间信息处理与显示的核心。

人工影响天气高炮(火箭)作业空域自动化申报系统

为解决高炮(火箭)人工影响天气电话申报空域存在的时效性差、人力劳动量大和易出现失误等问题,研究开发了河南省人工影响天气高炮(火箭)作业空域自动化申报系统。该系统充分利用气象基本业务通讯网络,以数据库为核心,采用客户机/服务器(Client/Server)模式,实现了用计算机处理作业空域申报和批复等实时信息,并具有自动保存作业空域申报和批复信息以及保存作业点的作业信息和作业效果信息等功能。该系统还具有根据天气形势,对适合人工影响天气的作业点进行预警,并优先进行空域申报的功能。文中还对该系统的设计思路进行了拓展,提出了利用该系统实时信息交互功能设计全新模式的高炮(火箭)人工影响天气业务技术系统的思路。