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中国天气雷达业务技术能力现代化60年进展 被引量:1
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作者 邵楠 李斐斐 +4 位作者 滕玉鹏 陈玉宝 吴蕾 步志超 高玉春 《气象学报》 北大核心 2025年第4期1007-1025,共19页
天气雷达是对强对流和台风监测、预警的主要工具之一,也是探测降水天气系统和估测降水的最有效手段之一。自1964年使用843型雷达监测台风以来,中国天气雷达技术及业务应用能力有了飞跃发展。特别是进入21世纪以来,中国天气雷达气象业务... 天气雷达是对强对流和台风监测、预警的主要工具之一,也是探测降水天气系统和估测降水的最有效手段之一。自1964年使用843型雷达监测台风以来,中国天气雷达技术及业务应用能力有了飞跃发展。特别是进入21世纪以来,中国天气雷达气象业务体系不断完善、业务技术能力不断增强,雷达业务技术攻关投入持续增长,天气雷达气象科技能力现代化和社会服务现代化水平大幅度增强。截至2024年10月,已建成由252部S和C波段天气雷达构成的全国雷达网和由294部X波段天气雷达构成的局部网,是世界上最大的天气雷达观测网(共计546部天气雷达),且全网关键核心技术自主可控,全链条业务发展水平显著提升。文中简要回顾了近60年中国天气雷达业务技术发展史上具有里程碑意义的重要变革及成就,对中国天气雷达业务技术体系及发展历程进行了简要的梳理,着重展示与雷达技术发展相适应的业务技术体系变革,旨在为中国天气雷达业务能力建设提供些许历史借鉴,并为未来天气雷达业务工作实现“监测精密”提供参考和启发。 展开更多
关键词 中国 天气雷达 业务保障 雷达标校 质量控制 雷达产品
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模糊逻辑法在天气雷达地物杂波识别和回波类型分类应用综述
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作者 杜小勇 卢煜寒 +4 位作者 廖麒翔 叶松 孙学金 王毅 周树道 《气象》 北大核心 2025年第2期129-142,共14页
模糊逻辑法在天气雷达地物杂波等回波分类识别上有着广泛应用和持续改进,成为当前各国业务天气雷达系统非降水回波识别处理的主流技术类型。文章介绍了模糊逻辑法地物杂波识别的基本原理,梳理了模糊逻辑法在天气雷达地物杂波识别上技术... 模糊逻辑法在天气雷达地物杂波等回波分类识别上有着广泛应用和持续改进,成为当前各国业务天气雷达系统非降水回波识别处理的主流技术类型。文章介绍了模糊逻辑法地物杂波识别的基本原理,梳理了模糊逻辑法在天气雷达地物杂波识别上技术方法的演进和国内外应用情况,展望了该领域技术发展方向和应用潜力,旨在为天气雷达地物杂波识别和抑制技术水平发展提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 模糊逻辑 天气雷达 地物杂波 识别
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青藏高原典型山地低层大气过程观测及其研究进展
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作者 周立波 王雅萱 +4 位作者 邹捍 马舒坡 李鹏 朱金焕 李斐 《高原山地气象研究》 2025年第3期1-13,共13页
高原山地占青藏高原总面积一半以上,认识其地气间物质和能量交换过程对于整个青藏高原的水热平衡有重要作用。过去20年里,我们在以喜马拉雅山为代表的青藏高原大型山地地区开展了多次综合观测实验,获得了高时空分辨率的地气交换观测资... 高原山地占青藏高原总面积一半以上,认识其地气间物质和能量交换过程对于整个青藏高原的水热平衡有重要作用。过去20年里,我们在以喜马拉雅山为代表的青藏高原大型山地地区开展了多次综合观测实验,获得了高时空分辨率的地气交换观测资料。基于上述数据,结合高原其他地区的观测资料及大尺度再分析资料,我们又系统研究了高原山地特有的局地环流系统及地气交换过程,定量分析了高原山地低层大气过程的非均匀性及对南亚夏季风的响应,并将研究结果应用于川藏铁路建设中,特别是川藏铁路深切峡谷极端风场对特大桥梁的影响。基于这些研究,本文总结了高原山地气象学的有关进展,并展望了其未来的发展趋势。 展开更多
关键词 青藏高原 大型山地 地气交换过程 山地环流
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气象科技设施的公共性设计实践——厦门市新一代天气雷达建设项目“天语舟”
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作者 金俊 周珏 +2 位作者 程悦 寿刚 齐康 《建筑技艺(中英文)》 2025年第7期99-101,共3页
项目以气象观测功能为核心,通过公共性设计,构建集科研、科普、旅游于一体的科技综合气象设施。设计立足于厦门滨海城市特征与建设场地条件,提出“舟”形意向,将雷达设备、实验基地、台风科技馆与观景平台进行有机整合,以实现技术需求... 项目以气象观测功能为核心,通过公共性设计,构建集科研、科普、旅游于一体的科技综合气象设施。设计立足于厦门滨海城市特征与建设场地条件,提出“舟”形意向,将雷达设备、实验基地、台风科技馆与观景平台进行有机整合,以实现技术需求与公众体验的平衡。 展开更多
关键词 公共性 气象科技设施 天气雷达建设项目
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气象格点数算一体空间分析库的设计与实现 被引量:2
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作者 王舒 徐拥军 +6 位作者 何文春 吴焕萍 高峰 刘媛媛 刘北 吕冠儒 倪学磊 《应用气象学报》 北大核心 2025年第1期121-128,共8页
气象格点数据通常以文件形式存储在分布式文件库中,业务系统在使用过程中需要将文件下载到本地,对文件解析后再进行分析计算。这种方式导致数据检索困难、响应时间长、无法满足业务在线计算及交互式应用需求。为此,2022年底国家气象信... 气象格点数据通常以文件形式存储在分布式文件库中,业务系统在使用过程中需要将文件下载到本地,对文件解析后再进行分析计算。这种方式导致数据检索困难、响应时间长、无法满足业务在线计算及交互式应用需求。为此,2022年底国家气象信息中心基于天擎空间分析库研发完成了分布式环境下气象格点数据与计算集成的数算一体数据库——Post Grid,该数据库包含数据层和算子层。数据层将气象格点数据在要素、起报、预报、空间、层次、样本等维度上的拆分后统一规范化存储,提高数据库的数据读取和分析效率。算子层通过数据库中的SQL函数实现,支持在数据库内部对格点数据进行各种操作,且算子支持分布式并行计算。性能测试和业务应用结果表明:Post Grid数据库能将传统的聚合计算服务时效由分钟级提升至毫秒级,极大提高了气象格点数据服务的性能、灵活性和数算一体能力,具有广泛应用价值。 展开更多
关键词 数算一体 气象格点数据 Post Grid 并行计算 分布式
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绵萆薢的化学成分研究
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作者 刘伟 于金倩 +3 位作者 董红敬 BOTIROV Erkin Khozhiakbarovich GUSAKOVA Svetlana Dmitrievna 王晓 《山东科学》 2025年第4期8-13,38,共7页
利用大孔树脂、MCI柱色谱、凝胶柱色谱和制备液相等对绵萆薢化学成分进行研究。通过^(1)H-NMR、^(13)C-NMR、ESI-MS等波谱方法鉴定分离得到的化合物结构,从绵萆薢中分离得到10个化合物,分别鉴定为3个芳香族化合物:diosniponol C(1)、3,5... 利用大孔树脂、MCI柱色谱、凝胶柱色谱和制备液相等对绵萆薢化学成分进行研究。通过^(1)H-NMR、^(13)C-NMR、ESI-MS等波谱方法鉴定分离得到的化合物结构,从绵萆薢中分离得到10个化合物,分别鉴定为3个芳香族化合物:diosniponol C(1)、3,5-dihydroxy-4,4′-dimethoxybibenzyl(9)、覆盆子酮(10);2个皂苷类化合物:甲基原薯蓣皂苷(2)、原纤细薯蓣皂苷(6);3个二芳基庚烷类化合物:(3 R,5 R)-3,5-dihydroxy-1,7-bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-heptane 3-O-β-D-glucopyranoside(3)、(3 R,5 R)-3,5-dihydroxy-1,7-bis(4-hydroxyphenyl)heptane 3-O-β-D-glucopyranoside(4)、(3 R,5 R)-3,5-dihydroxy-1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-7-(4-hydroxyphenyl)heptane 3-β-D-glucopyranoside(5);1个生物碱类化合物cyclo(l-Pro-l-Leu)(7);1个甾醇类化合物:β-谷甾醇(8),其中化合物(3~5)、(7)、(9)为首次从绵萆薢药材中分离得到。本研究对绵萆薢70%乙醇提取物化学成分进行系统性分离,丰富了绵萆薢化学成分组成,为绵萆薢的综合开发利用奠定基础。 展开更多
关键词 绵萆薢 化学成分 结构鉴定
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三江源层状云系微物理结构特性的飞机观测研究 被引量:1
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作者 王黎俊 康晓燕 +2 位作者 王启花 郭世钰 韩辉邦 《大气科学学报》 北大核心 2025年第1期152-163,共12页
利用机载粒子测量系统(particle measuring system,PMS)对三江源一次春季典型层状云系进行分层垂直探测,研究了云系的微物理结构特性。结果表明,春季典型层状云系由3层云层组成,卷层云(Cs)为冰云,分为上、下两层的高层云(As)为过冷混合... 利用机载粒子测量系统(particle measuring system,PMS)对三江源一次春季典型层状云系进行分层垂直探测,研究了云系的微物理结构特性。结果表明,春季典型层状云系由3层云层组成,卷层云(Cs)为冰云,分为上、下两层的高层云(As)为过冷混合态云,过冷水高值区位于下层高层云的中上至中下部位,在其中下部过冷水含量及云粒子浓度最大,具有较明显的地区特性。过冷水高值区的液态云粒子主要是中值直径在3.5~27.5μm范围内的云滴,30.5μm以上云粒子基本上为冰相。在下层高层云中上部的过冷水高值区有较明显的淞附增长现象,而中下部存在较明显的冰晶效应。在下层高层云过冷水高值区,过冷水含量比率的平均值达(90.8%±10.9%),且其中部至中下部位处(95.6%±5.6%)明显高于中上部(79.8%±12.1%),为人工增雨作业催化提供了有利条件。 展开更多
关键词 三江源 层状云系 飞机观测 机载粒子测量系统(PMS)
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一种自动气象站小时降水数据非实时质量控制方法及应用 被引量:1
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作者 闫荞荞 王必强 +4 位作者 刘园园 严婧 李波 杨宏谦 刘莹 《暴雨灾害》 2025年第1期102-111,共10页
为分类检测隐藏较深的降水质量异常数据,定义了非实时降水质量异常事件,基于Madsen-Allerupt方法和百分位数法设计了一种自动气象站小时降水数据非实时质量控制方法,基于该方法对湖北省2481个区域自动气象站2005—2022年经实时质量控制... 为分类检测隐藏较深的降水质量异常数据,定义了非实时降水质量异常事件,基于Madsen-Allerupt方法和百分位数法设计了一种自动气象站小时降水数据非实时质量控制方法,基于该方法对湖北省2481个区域自动气象站2005—2022年经实时质量控制的小时降水数据做进一步的非实时质量控制,制作了小时降水质控数据集,并初步做了应用评估。结果表明:(1)设计的方法能够有效实现隐藏较深降水质量异常数据的分类检测,降水量持续偏小占比为87.9%,降水时数异常占比为8.7%,降水量持续偏大占比为3.4%。(2)质量异常数据的总量逐年趋于减少,空间分布无明显差异,时间上4—10月质量异常事件总量低于其他月份,冬季占比最高为36.7%,夏季最低为13.1%。(3)湖北省降水数据的质量建站初期整体欠佳,从2008年开始稳步提升,2008—2022年年数据可用率平均为95.6%,年内4—10月的数据平均可用率为97.8%,高于其它月份的92.6%。 展开更多
关键词 降水 质量控制 Madsen-Allerupt方法 百分位法 降水数据集
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基于SCIATRAN的临近空间氧气光谱敏感性分析
9
作者 叶松 胡双寒 +4 位作者 熊伟 李树 王新强 王方原 汪杰君 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期170-178,共9页
临近空间大气温度场的研究具有重要的科学意义,根据全时相大气温度示踪物辐射机制与分布特征研究表明,氧气作为大气的主要成分之一,广泛分布于临近空间且辐射强度明显,所以氧气探测是研究临近空间温度变化的重要基础。临近空间氧气探测... 临近空间大气温度场的研究具有重要的科学意义,根据全时相大气温度示踪物辐射机制与分布特征研究表明,氧气作为大气的主要成分之一,广泛分布于临近空间且辐射强度明显,所以氧气探测是研究临近空间温度变化的重要基础。临近空间氧气探测主要是依据太阳辐射的短波红外部分被大气层氧气分子吸收得到的吸收谱线,该谱线携带着氧气含量等重要信息。利用探测器得到的氧气光谱进行高精度反演可以得到温度等信息。探测过程中的太阳天顶角、方位角、临边切高及气溶胶参数等因素对氧气影响不同,基于SCIATRAN模型分析氧气对不同参数的敏感性。通过对探测方式和环境因素引起的辐射亮度变化来分析计算氧气对其敏感性。结果表明:氧气的辐射亮度在天顶角为60°以下是随天顶角增大而增大的,但在超过60°后变化随之相反,一天内的太阳天顶角对于氧气的辐射亮度影响不超过0.01 W/m^(2)/nm/sr,且差值不超过7%;氧气辐亮度随方位角增大而减小;氧气辐射亮度随切线高增加而减小,且减小幅度逐渐下降;气溶胶类型对氧气辐射亮度的影响差值比例在10%以内;气溶胶季节对氧气辐射亮度影响是春夏季节要大于秋冬季节;不同气溶胶类型下的气溶胶光学厚度倍数对氧气辐射亮度影响的差值比例均在30%以内,且农村与海洋型气溶胶下光学厚度倍数与辐射亮度成正比,城市型气溶胶下与之相反。仿真数据的结果与实测数据结果对比分析验证了SCIATRAN模型仿真数据的有效性和可行性。该研究为临近空间的氧气探测提供了科学依据,为临近空间的反演等相关研究领域提供参考。 展开更多
关键词 临近空间 氧气 辐射传输 敏感性
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中国百年(1900~2022年)均一化降水量日值和月值数据集研制 被引量:1
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作者 杨溯 《大气科学》 北大核心 2025年第1期13-22,共10页
本项工作以中国气象局发布的我国60个重点城市早期(1950年前)降水观测记录以及1950年后我国2419个国家级气象观测台站逐日和逐月降水观测数据为数据源,应用PMF(Penalized Maximal F test)和PMT(Penalized Maximal T test)方法检测历史... 本项工作以中国气象局发布的我国60个重点城市早期(1950年前)降水观测记录以及1950年后我国2419个国家级气象观测台站逐日和逐月降水观测数据为数据源,应用PMF(Penalized Maximal F test)和PMT(Penalized Maximal T test)方法检测历史降水中的非均一断点以及QM(Quantile Match)方法开展偏差订正,消除了数据衔接、观测站迁址、设备更换等引起的降水历史数据系统偏差,研制完成一套时间长度达到百年(1900~2022年)的中国均一化降水量日值和月值数据集。数据集收录了共计2446条中国降水序列,起始时间早于1945年、1930年、1915年的序列数量分别为321条、126条、60条。通过非均一性检验,在107个观测站的降水数据中发现了113个非均一断点,它们不仅会导致降水数据均值偏离区域降水事实,也会引起降水数据标准差突变,干扰降水变率的研判。均一化校正能够较好地消除这些非气候变化引起的偏差,不再出现显著偏离局地降水均值和标准差的情况。最终建立起一套能够客观地描述我国过去百年降水气候变化事实,为气候变化研究提供支撑的中国百年降水数据产品。基于均一化的降水数据评估中国降水百年变化趋势,结果表明在过去近120年中国的降水并未呈现显著的变化趋势,1900~2022年中国降水距平百分率的变化速率为0.35%±0.21%(10a)^(-1)。 展开更多
关键词 中国 早期气象记录 百年降水序列 均一化 降水百年变化速率
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场磨式和电子感应式大气电场仪的观测数据及预警效能对比 被引量:1
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作者 李政 赵涛 +1 位作者 陈群 徐志斌 《中南农业科技》 2025年第1期110-115,共6页
地面大气电场仪对雷暴云中的电荷结构和电荷量有较好的指示作用,在对定点区域或定点目标开展雷电监测预警工作时,大气电场仪的使用比较广泛。但是,没有统一的国家标准对大气电场仪观测数据进行定标,不同厂家、不同制式的大气电场仪实际... 地面大气电场仪对雷暴云中的电荷结构和电荷量有较好的指示作用,在对定点区域或定点目标开展雷电监测预警工作时,大气电场仪的使用比较广泛。但是,没有统一的国家标准对大气电场仪观测数据进行定标,不同厂家、不同制式的大气电场仪实际观测结果差异较大。为了更好地开展定点单位雷电监测预警工作,湖北省防雷中心在武汉市4个观测站点同时布置了2套不同制式的大气电场仪(场磨式和电子感应式),依托4个站点近3年的观测数据对比分析后发现,电子感应式大气电场仪受环境影响较小,观测数据误差小,但是启动慢,预警时间提前量较短;场磨式大气电场仪观测数据灵敏度高,预警时间提前量较长,但是容易产生环境误差,导致虚警率高,且安装在不同海拔的大气电场仪环境电场数据有差别,需对预警阈值进行修订。多套大气电场仪组网工作时,组网半径在武汉市地区不大于20 km时,探测效率较高。 展开更多
关键词 大气电场仪 场磨式 电子感应式 观测数据 预警效能 对比分析
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FY-4A辐射产品在银川太阳能短临预报中的适用性研究
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作者 严晓瑜 叶冬 +3 位作者 申彦波 纳丽 胡玥明 蒋婷 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期511-521,共11页
基于2022年FY-4A地表太阳入射辐射产品和同期地面气象站辐射观测资料,分析FY-4A反演辐射产品在宁夏银川的适用性,探讨其在银川太阳能资源短临预报中的应用情况,结果表明,2022年全年FY-4A整点总辐照度与银川气象站地面观测总辐照度整体... 基于2022年FY-4A地表太阳入射辐射产品和同期地面气象站辐射观测资料,分析FY-4A反演辐射产品在宁夏银川的适用性,探讨其在银川太阳能资源短临预报中的应用情况,结果表明,2022年全年FY-4A整点总辐照度与银川气象站地面观测总辐照度整体变化趋势基本一致,但FY-4A辐照度整体较地面观测偏高6.5%,且其变化幅度小于地面观测;除5、6、12月份外,其他各月FY-4A整点辐照度月平均值均较地面观测高,7—11月份两者差异最大;08:00—10:00和16:00—18:00FY-4A与地面观测辐照度差异较大,11:00—15:00两者差异较小;日照时数小于9 h时,FY-4A辐照度高于地面观测,大于等于9 h时,FY-4A低于地面观测;雨、雾、雪和霾天气下FY-4A辐照度较地面观测高,大风、扬沙、浮尘时FY-4A较地面观测低;基于FY-4A辐射产品的银川太阳能短临预报,随预报时间步长增加,均方根误差呈先缓慢增加后逐渐减小变化趋势,平均相对误差呈逐渐增大变化特点,相关系数无明显波动;全年整点预报时刻来看,12:00、15:00均方根误差略低,13:00、14:00均方根误差略高,4个时刻预报与实测辐照度相关性均较好;夏季预报效果较其他季节差。 展开更多
关键词 太阳辐照度 卫星数据 地面观测 适用性 短临预报 银川
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无人艇组网观测台风的设想
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作者 陈洪滨 何文英 +4 位作者 姜祝辉 陶法 马舒庆 李军 潘继东 《大气科学》 北大核心 2025年第4期1000-1010,共11页
登陆和近海台风伴随的暴雨、大风和风暴潮等经常造成重大人员伤亡和财产损失,目前对台风的快速增强、路径突变和生成机制这三大难点科学问题的认识还存在不足,主要原因之一是台风全生命期内部及环境多要素原位(in situ)高时空分辨率观... 登陆和近海台风伴随的暴雨、大风和风暴潮等经常造成重大人员伤亡和财产损失,目前对台风的快速增强、路径突变和生成机制这三大难点科学问题的认识还存在不足,主要原因之一是台风全生命期内部及环境多要素原位(in situ)高时空分辨率观测资料的缺乏。为了解决海上台风观测资料匮乏问题,中国科学院大气物理研究所无人艇团队自主研制了两款长航时半潜式无人艇,并开展了多次海上试验。为了全面系统地获取台风演变过程中气象和海洋多要素场变化的信息,本文提出无人艇组网观测台风的设想。采用自动部署的太阳能无人艇和带探空设备的油电无人艇,在我国南海热带气旋频发和西太平洋台风经过的海域构建一个无人艇组网观测系统,开展长期的台风观测试验。通过机动性强的太阳能无人艇获取海面气象水文多要素观测数据,使用油电艇载火箭探空技术获取台风内部大气边界层的廓线资料,组网观测能够实时获取海上热带气旋内部及其环境场的原位观测资料。对收集的同期卫星观测产品和再分析资料等进行验证对比分析,形成一套多个南海热带气旋的综合观测资料集,为数值预报模式资料同化和效果检验提供第一手资料,提高模式对台风路径、强度以及暴雨和大风的预报能力。 展开更多
关键词 台风 无人艇 海上原位数据 组网观测
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瓦里关30年大气本底观测研究回顾和展望
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作者 车慧正 张晓春 +5 位作者 王剑琼 沈小静 张根 徐婉筠 郑宇 张小曳 《气候变化研究进展》 北大核心 2025年第2期186-197,共12页
为了应对气候变化并对大气成分及其相关物理、化学特性等进行系统的全球化观测,在青海省瓦里关山建成了欧亚大陆腹地第一个全球大气本底基准观象台(以下简称瓦里关本底站),开展了包括温室气体、气溶胶、臭氧、辐射、酸雨等关键成分的长... 为了应对气候变化并对大气成分及其相关物理、化学特性等进行系统的全球化观测,在青海省瓦里关山建成了欧亚大陆腹地第一个全球大气本底基准观象台(以下简称瓦里关本底站),开展了包括温室气体、气溶胶、臭氧、辐射、酸雨等关键成分的长期观测,并开展了其与天气、气候、环境和人体健康效应相互作用的研究。文中系统回顾瓦里关本底站过去30年的发展历程、主要观测项目及其研究成果并展望未来的发展方向和研究重点,并指出了观测技术的提升、创新和新观测项目的引入是进一步精准描述本底大气特征对全球气候与环境变化多尺度响应的重要发展方向。 展开更多
关键词 瓦里关本底站 大气成分 观测 气候变化
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大气甲烷超光谱探测敏感性研究
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作者 叶松 马丽 +6 位作者 熊伟 李大成 吴军 罗海燕 李树 王新强 王方原 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第4期1082-1087,共6页
甲烷是大气中含量增长较快的气体,随着人类工业排放和畜牧业的发展,甲烷气体排放日益增加,且对全球变暖的影响值是二氧化碳的数倍,因此对甲烷的精准检测是应对环境问题的重点与热点。利用SCIATRAN辐射传输模型仿真高分辨率光谱的辐射传... 甲烷是大气中含量增长较快的气体,随着人类工业排放和畜牧业的发展,甲烷气体排放日益增加,且对全球变暖的影响值是二氧化碳的数倍,因此对甲烷的精准检测是应对环境问题的重点与热点。利用SCIATRAN辐射传输模型仿真高分辨率光谱的辐射传输过程,通过控制单一变量改变不同的观测几何和地表参数及气溶胶参数,仿真近地面不同条件的探测环境对甲烷在1.6μm波段的辐亮度光谱变化情况,分析甲烷探测过程中的敏感性参数,研究针对甲烷光谱探测过程中高灵敏度参数和低灵敏度参数进行敏感性结果分析。研究结果表明:太阳天顶角对甲烷辐亮度的影响较为显著,天顶角变化的影响比例高达83%。观测高度在近地面的变化对于甲烷辐亮度光谱的影响最小可忽略不计。气溶胶类型对甲烷辐亮度光谱的影响较小,其中农村型气溶胶和无气溶胶条件下的甲烷辐亮度光谱差距较小;气溶胶光学厚度对甲烷辐亮度光谱的影响成规律性,光学厚度数值增加时,甲烷辐亮度数值随之减小。地表参数对甲烷辐亮度光谱的影响最大,其中不同地表植被覆盖类型之间甲烷辐亮度差值达到66%。不同地表反照率下的甲烷辐亮度也呈规律性变化,地表反照率数值越高,甲烷辐亮度光谱数值越大。研究还通过仿真数据与实测数据之间的对比,验证了SCIATRAN模型对于仿真甲烷光谱的可行性与准确性,为甲烷光谱的反演提供了敏感性数据分析。 展开更多
关键词 甲烷 SCIATRAN模型 气溶胶光学厚度 地表反照率
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星载红外高光谱资料同化中晴空判识技术的发展
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作者 马刚 黄静 +4 位作者 巩欣亚 尹若莹 张华 杨宗儒 龚建东 《地球科学进展》 北大核心 2025年第5期487-499,共13页
星载红外高光谱资料在数值预报业务中具有关键作用。鉴于红外光谱辐射易受云层强烈干扰,星载红外高光谱通道的晴空判识已成为资料同化中不可或缺的核心技术环节。以国外HIRS、AIRS、IASI和CrIS等探测器数据以及我国HIRAS和GIIRS资料为... 星载红外高光谱资料在数值预报业务中具有关键作用。鉴于红外光谱辐射易受云层强烈干扰,星载红外高光谱通道的晴空判识已成为资料同化中不可或缺的核心技术环节。以国外HIRS、AIRS、IASI和CrIS等探测器数据以及我国HIRAS和GIIRS资料为研究对象,系统梳理了星载红外大气探测资料应用中晴空像元/通道判识方法的发展脉络,归纳总结了多类晴空判识技术,主要包括:基于单一光谱特征与跨光谱特征的晴空通道判识、基于主成分分析与机器学习的晴空像元判识,以及我国风云卫星红外高光谱资料同化过程中自主研发的晴空通道判识方法。研究表明,三维晴空判识方法通过有效同化云顶以上的红外高光谱晴空资料,已成为提升资料同化效能的关键技术;在高光谱探测器像元尺度上,基于跨光谱资料反演云参数的匹配判识方法,相较于高光谱资料自身三维晴空判识,在多相态云环境中表现出更高的判识精度;此外,该方法还为红外高光谱资料的机器学习晴空像元判识和全天空同化提供了足够精确的先验样本。结合当前研究进展与业务应用现状,针对全天空、全光谱星载红外高光谱资料同化中晴空判识技术面临的挑战,提出以跨光谱匹配算法构建的晴空通道判识样本为基础,进一步发展融合机器学习的三维晴空通道判识方法,这将成为星载红外高光谱资料同化技术的重要发展方向,并为逐步增强其在数值预报中的应用价值提供更有力的技术支撑。 展开更多
关键词 卫星 红外高光谱 资料同化 晴空通道判识
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随机森林机器学习方法用于冻雨现象自动识别的试验研究 被引量:2
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作者 王小兰 仇建华 +3 位作者 李翠翠 陶法 梁静舒 秦建峰 《气象科技》 2025年第2期191-200,共10页
现行气象观测业务中尚缺乏对冻雨天气现象的自动监测,研究引入随机森林机器学习方法,利用Ka波段毫米波云雷达的观测数据,建立了冻雨现象的自动识别方法,为弥补观测业务中冻雨的自动识别和连续观测的缺乏提供一种可能。研究首先分析了202... 现行气象观测业务中尚缺乏对冻雨天气现象的自动监测,研究引入随机森林机器学习方法,利用Ka波段毫米波云雷达的观测数据,建立了冻雨现象的自动识别方法,为弥补观测业务中冻雨的自动识别和连续观测的缺乏提供一种可能。研究首先分析了2024年2月武汉地区的2次雨雪冰冻天气过程中不同降水现象(雨、冻雨、雪和雨夹雪)的Ka波段毫米波云雷达的回波强度、偏度值的分布特征,发现在数值范围和垂直高度分布上存在显著差异,由此确定回波强度、偏度及近地面气温作为识别变量。针对武汉地区、贵州地区多个雨雪冰冻过程分别建立RF机器学习方法的冻雨现象自动识别模型,经训练和验证计算,测试识别准确率(A _(cc))均超90%、冻雨命中率均超80%,使用独立的冻雨实例进行检验,检验A _(cc)可达到80%。与现行观测业务中电线积冰人工观测比较,该方法可以自动连续地识别分钟级冻雨现象,具备业务应用可行性。由于冻雨发生时的毫米波云雷达回波强度和偏度的地域特征明显,需要使用不同地区的冻雨样本数据建立针对不同地区的识别模型,扩充样本和优化模型参数及指标,可以进一步提升该方法的识别准确率,降低虚警率。 展开更多
关键词 冻雨 自动识别 机器学习 随机森林 毫米波云雷达
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一种双阶矩规范化雨滴谱反演方法的初步验证
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作者 张扬 曾静 +1 位作者 刘黎平 董元昌 《气象学报》 北大核心 2025年第2期389-402,共14页
双偏振雷达反演雨滴谱能够为研究降水微物理过程提供良好的数据支撑。雨滴谱模型中的约束关系使得雨滴谱反演方法存在局限性,例如在“约束性Gamma(C-G)模型”雨滴谱反演方法中统计形状因子-斜率因子(μ-Λ)关系时,剔除了一些数据,因此μ... 双偏振雷达反演雨滴谱能够为研究降水微物理过程提供良好的数据支撑。雨滴谱模型中的约束关系使得雨滴谱反演方法存在局限性,例如在“约束性Gamma(C-G)模型”雨滴谱反演方法中统计形状因子-斜率因子(μ-Λ)关系时,剔除了一些数据,因此μ-Λ关系并不能代表所有降水的特性。为此,提出一种新的雨滴谱反演方法:双阶矩规范化雨滴谱反演法。该方法在保留全部有效数据的基础上,建立了趋近线性的定量关系,利用水平反射率因子(ZH)和差分反射率因子(ZDR)计算得到雨滴谱六、七阶矩,进而参考双阶矩规范化雨滴谱模型反演雨滴谱。利用发生在广东的 2 次降水过程采用模拟试验,地面观测和高空反演等 多个结果验证了方法的可行性。结果表明:假设的雨滴谱模型与实际观测数据较为吻合,理论上方法合理可行。无论是模拟试 验还是地面验证,提出的方法都优于传统 C-G 方法,尤其是在强降水端表现明显。同时双偏振雷达(双阶矩规范化雨滴谱反演 方法)和云雷达对高空中弱回波(<35 dBz)粒子大小的反演一致。该方法从理论,地面和高空观测等方面都表现出反演的可靠 性,为研究不同高度的雨滴谱特征提供了较好的反演途径。 展开更多
关键词 雨滴谱 反演技术 双阶矩规范化 双偏振雷达 云雷达
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基于葵花卫星和机器学习的石家庄对流初生判别研究
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作者 张立霞 周玉淑 +3 位作者 万秉成 房荣 梁阔 张哲 《大气科学学报》 北大核心 2025年第3期449-462,共14页
气象卫星通常能够早于天气雷达发现积云发生发展的前兆信号。为了充分挖掘新一代静止气象卫星多通道数据在石家庄短临天气预报中的作用,本文利用葵花8/9号卫星和天气雷达开展石家庄地区对流初生判别研究,并建立了基于机器学习方法的客... 气象卫星通常能够早于天气雷达发现积云发生发展的前兆信号。为了充分挖掘新一代静止气象卫星多通道数据在石家庄短临天气预报中的作用,本文利用葵花8/9号卫星和天气雷达开展石家庄地区对流初生判别研究,并建立了基于机器学习方法的客观对流初生判别模型。通过分析石家庄地区云图特征,建立了适用于石家庄地区的积云目标识别方法,并结合多目标跟踪算法建立了石家庄地区的对流单体数据集。在进行多目标跟踪的过程中,面对直接剔除卷云和晴空后造成的积云云体较破碎、难以跟踪等难题,本文针对性地提出以完整云团作为研究对象的方法,实现了积云生命周期样本的完整提取。基于对流单体数据集,结合天气雷达观测数据,寻找出现35 dBZ以上回波的积云单体,记录首次出现35 dBZ回波时刻,将之作为对流初生的发生时刻。通过对多通道亮温变化特征与积云发展过程的对照分析,发现积云发展成为强对流过程中,石家庄地区的10.4μm亮温呈现下降趋势,12.4μm和10.4μm亮温差和三通道亮温差呈现上升趋势。据此特征分析筛选出有效的影响因子,建立了随机森林对流初生判别模型,该模型能够有效实现石家庄地区对流初生预报。该模型在对石家庄地区对流初生过程的测试中,实现了92%的有效命中率,相应的虚警率为31%。该算法能够在天气雷达图上没有任何回波的时刻,有效地找到将要发展成为强对流的积云单体,提升了石家庄地区强对流天气预警的时效性。 展开更多
关键词 对流初生 机器学习 多目标跟踪 葵花8/9号卫星 天气雷达
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水利测雨雷达在四川省的应用与思考 被引量:3
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作者 常高松 陈曜 +8 位作者 甘亚斌 田宇航 王慈德 周家文 范刚 吴礼福 杜鹏 韦一 邓钧元 《中国水利》 2025年第2期42-51,共10页
四川省川西高原、攀西地区及盆周山区等地山高坡陡、沟壑纵横,传统降水量监测和预报手段存在多方面制约。水利测雨雷达能够精准监测近地面2 km的空中雨,且具有外推1~3 h的预报能力,能够提升预报精度、延长预见期、缩短预警时间、增加预... 四川省川西高原、攀西地区及盆周山区等地山高坡陡、沟壑纵横,传统降水量监测和预报手段存在多方面制约。水利测雨雷达能够精准监测近地面2 km的空中雨,且具有外推1~3 h的预报能力,能够提升预报精度、延长预见期、缩短预警时间、增加预演场景、细化预案措施,有力推动水旱灾害防御“四预”工作。以四川省科技赋能防灾减灾救灾“揭榜挂帅”项目“一次榜单”为契机,聚焦四川川西高原、攀西地区及盆周山区等地常发的山洪泥石流灾害,通过研发二维轻量化X波段相控阵双极化测雨雷达提升测雨精度,研发适用于无人区的地面降水观测设备,研究雷达组网技术和降水反演算法,研发捕捉山洪泥石流灾害“前兆信号”“演进过程”的智能监测设备,构建“天空地”一体化融合监测感知体系,建立山洪泥石流多源异构监测数据的融合机制,搭建中小流域洪水预报及山洪灾害预警预报平台,力求弥补山洪泥石流易灾区面雨量监测精度不足的短板,提升中小河流洪水防御和山洪泥石流灾害临灾监测预警预报能力。 展开更多
关键词 四川省 水利测雨雷达 山洪 泥石流 防灾减灾
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