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全固态公路交通气象观测系统建设
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作者 方海涛 张世国 +1 位作者 汪玮 王敏 《中国交通信息化》 2026年第1期129-132,共4页
浓雾、路面积雪结冰、大风、强降水等恶劣气象条件严重影响公路运输安全和通行效率。全固态公路交通气象观测系统按照全数字化、集成化、无机械运动部件、易维护等设计思路配置气象传感器,观测要素包括能见度、路面状态、降水现象、雪... 浓雾、路面积雪结冰、大风、强降水等恶劣气象条件严重影响公路运输安全和通行效率。全固态公路交通气象观测系统按照全数字化、集成化、无机械运动部件、易维护等设计思路配置气象传感器,观测要素包括能见度、路面状态、降水现象、雪深、太阳总辐射和常规气象要素,观测数据直接联动高速公路可变情报板,并按交通和气象部门行业标准触发实时告警信息。与现有公路交通气象观测设备不同,全固态公路交通气象条件监测系统没有中央数据采集器,后端远程数据采集处理平台可依托无线通信公网与各类传感器直接交互,实现传感器运行参数动态配置和状态监控。 展开更多
关键词 恶劣气象条件 全固态 能见度仪 降水雷达 实况告警
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甘肃省气溶胶特征及其对云滴影响的飞机观测
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作者 王研峰 张强 +4 位作者 奚立宗 冷文楠 李霞 王蓉 黄山 《应用气象学报》 北大核心 2026年第1期16-28,共13页
基于2021—2023年甘肃省中东部的6次飞机观测数据,分析气溶胶垂直分布特征及气溶胶对云滴的影响。结果表明:垂直方向上气溶胶数浓度与气溶胶有效直径呈反相变化,从地面至3200 m高度,气溶胶数浓度随高度增加从7540 cm^(-3)减少至3040 cm^... 基于2021—2023年甘肃省中东部的6次飞机观测数据,分析气溶胶垂直分布特征及气溶胶对云滴的影响。结果表明:垂直方向上气溶胶数浓度与气溶胶有效直径呈反相变化,从地面至3200 m高度,气溶胶数浓度随高度增加从7540 cm^(-3)减少至3040 cm^(-3),气溶胶有效直径随高度增加从0.58μm增大至1.06μm;在3200~4600 m高度,两者分别减少、增大的趋势变缓;在4600 m高度以上,两者随高度增加基本不变。在水汽有限条件下,当气溶胶数浓度从123.3 cm^(-3)增加至1877 cm^(-3)时,云滴数浓度从57.8 cm^(-3)增加至619.4 cm^(-3),云滴有效半径从11.12μm减小至5.48μm;气溶胶数浓度超过1877 cm^(-3)时,云滴数浓度减少至80.7 cm^(-3),云滴有效半径增大至8.47μm。在云底附近的高气溶胶数浓度条件下,云中形成大量较小云滴,低气溶胶数浓度条件下,云滴形成受到抑制,云中形成少量较大云滴。云中液态水含量(LWC)与云滴数浓度和云滴增长相关,LWC<0.02 g·m^(-3)时,云滴数浓度随气溶胶数浓度增加而缓慢增加,云滴有效半径较小;相同气溶胶数浓度下,LWC≥0.1 g·m^(-3)时,云滴数浓度显著升高,云滴有效半径增大,生成较大云滴。 展开更多
关键词 气溶胶 云中液态水含量 云滴 飞机观测
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6种型号拉曼温度和湿度廓线激光雷达探测性能评估
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作者 王志成 陈子健 +5 位作者 季承荔 茆佳佳 赵培涛 任晓毓 陶法 代雅茹 《气象科技》 2026年第1期19-30,共12页
为更好了解国产拉曼温度和湿度廓线激光雷达(简称拉曼雷达)探测性能,以西安泾河国家气象站L波段探空数据为参考标准,分三轮比对了同址观测的6个型号拉曼雷达探测能力。结果表明:当前国产各型号设备之间探测能力差异较大,对温度的最大有... 为更好了解国产拉曼温度和湿度廓线激光雷达(简称拉曼雷达)探测性能,以西安泾河国家气象站L波段探空数据为参考标准,分三轮比对了同址观测的6个型号拉曼雷达探测能力。结果表明:当前国产各型号设备之间探测能力差异较大,对温度的最大有效探测高度白天为3~4 km,夜间为7~9 km,对水汽的最大有效探测高度白天为1~3 km,夜间为3~8 km;探测精度最高的型号与探空均方根误差温度小于1.6℃,水汽混合比小于0.8 g/kg,相对湿度小于10%;拉曼雷达与探空一致性较好,但探测高度偏低且不稳定,需进一步提升拉曼雷达探测能力。 展开更多
关键词 拉曼雷达 L波段探空 温度廓线 湿度廓线
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基于机器学习和雷达数据的强对流单体识别追踪方法
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作者 赵玉娟 郑栋 +5 位作者 孙晓磊 李宗飞 姜罕盛 武国良 崇晓峰 赵婥 《计算机测量与控制》 2026年第1期205-213,共9页
对流风暴由对流单体构成,常产生强对流天气,威胁人民生命和财产安全;面向提升强对流天气监测预警需求,提出了基于DBSCAN的强对流单体自动识别追踪方法,丰富了识别强对流单体的源数据类型,除雷达组合反射率产品外,新增雷达回波顶高产品,... 对流风暴由对流单体构成,常产生强对流天气,威胁人民生命和财产安全;面向提升强对流天气监测预警需求,提出了基于DBSCAN的强对流单体自动识别追踪方法,丰富了识别强对流单体的源数据类型,除雷达组合反射率产品外,新增雷达回波顶高产品,支持任意组合雷达组合反射率和回波顶高产品用于强对流单体识别,通过图像处理技术改进雷达数据质量,提升强对流单体识别准确率,运用相邻三时次雷达数据修正追踪结果,提升强对流单体追踪的准确性;基于2023-2024年环渤海地区17次强对流天气过程对应雷达组网数据,对方法所构建模型进行训练和测试,检验结果表明,方法能有效识别形态各异、尺度不同的强对流单体,并追踪其合并分裂,为强对流单体自动识别追踪提供了新思路。 展开更多
关键词 DBSCAN 雷达组网数据 组合反射率 回波顶高 强对流单体 自动识别追踪
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基于DDW1型全闪定位系统的一次飑线过程探测
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作者 徐淑霖 张文娟 +6 位作者 吕凡超 张道远 郑栋 沈瑱 刘非凡 张梓瑜 方祥贵 《应用气象学报》 北大核心 2026年第1期79-90,共12页
利用江苏省DDW1和ADTD闪电定位资料,通过对比闪电时空分布特征和电流强度特性,揭示两套系统探测性能的一致性和差异性。结合S波段天气雷达和江淮闪电定位系统资料,分析2024年7月4日一次飑线过程中全闪活动演变特征和云闪高度分布特征,揭... 利用江苏省DDW1和ADTD闪电定位资料,通过对比闪电时空分布特征和电流强度特性,揭示两套系统探测性能的一致性和差异性。结合S波段天气雷达和江淮闪电定位系统资料,分析2024年7月4日一次飑线过程中全闪活动演变特征和云闪高度分布特征,揭示DDW1在强对流天气下全闪探测方面的优势和不足。结果表明:DDW1和ADTD探测的地闪活动由南向北递减趋势明显。DDW1对0~5 kA小幅值电流的探测面积较ADTD偏大约15倍。对飑线过程的分析显示:闪电活动的位置和高度变化与强回波演变特征一致,全闪频次时序变化与江淮闪电定位系统一致,可提供较为合理的云闪辐射源高度信息,表明DDW1全闪探测在灾害性天气监测中具有一定可靠性。 展开更多
关键词 全闪 闪电探测 DDW1 性能评估 雷暴
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构建卫星微波遥感大气温度气候时间序列的最新进展
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作者 邹成智 《气象科技》 2026年第1期1-18,共18页
卫星微波探测器对地球及其大气的观测已有40多年历史。该类观测具备全球覆盖能力,能够穿透云层,提供从地表到平流层的连续温度数据,因此成为构建大气温度气候时间序列的基础数据来源。经过多年研究,科学家们在利用卫星微波观测构建大气... 卫星微波探测器对地球及其大气的观测已有40多年历史。该类观测具备全球覆盖能力,能够穿透云层,提供从地表到平流层的连续温度数据,因此成为构建大气温度气候时间序列的基础数据来源。经过多年研究,科学家们在利用卫星微波观测构建大气温度时间序列方面取得了显著进展和丰硕成果。研究表明,当卫星运行在稳定轨道上时,微波探测的辐射定标具有极高的稳定性,由此构建的气候时间序列在温度趋势测量中的精度可达每10年0.01~0.02 K,基本满足气候变化趋势研究的精度要求。对于处于漂移轨道的卫星观测,科学家们发展了基于同步近天顶过境观测的辐射再定标算法,用以去除定标误差漂移,同时还提出了基于半物理模型的算法,以校正因轨道漂移引起的日变化误差。这些误差校正方法保障了多颗卫星观测数据的一致性,并提升了所构建温度时间序列的精度。目前,学界已构建了三套完整的大气温度时间序列,覆盖从1978年首颗搭载微波探测器的卫星至今,时间跨度达47年,垂直范围从对流层低层延伸至平流层下层。同时,学界还构建了一套基于稳定轨道卫星微波探测器的参考温度时间序列,具有更高的垂直分辨率,时间范围为2002年至今,跨度23年,垂直范围从对流层低层延伸至平流层顶层。构建多套同类时间序列不仅有助于相互验证数据质量和一致性,还能够优化误差订正算法,提升对系统误差的理解与控制能力,为多种气候变化研究提供可靠的数据支持和多样化的分析手段。这些温度时间序列已被广泛应用于气候变化的诊断分析、气候模式对气温趋势模拟的验证,以及各类气候现象的研究。随着更多卫星微波探测器的发射与部署,相关时间序列的时间跨度将持续延长,从而有助于揭示更长时间尺度上的气候变化过程。同时,这些数据也为制定应对全球变暖的政策提供有力的科学支撑。 展开更多
关键词 温度气候时间序列 卫星微波探测定标和再定标 气候趋势测量精度 气候变化 日变化误差订正 卫星轨道漂移
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气象监测信号在复杂环境下稳定传输研究
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作者 王昱之 《中国宽带》 2026年第2期100-102,共3页
气象监测信号是实现精准气象预报、灾害预警和环境评估的关键数据基础,其传输稳定性直接关系到气象信息的可靠性与时效性。在现实应用中,气象监测站点广泛分布于高山、海洋、沙漠及城市密集区等复杂环境,信号传输面临着多径干扰、雨雾... 气象监测信号是实现精准气象预报、灾害预警和环境评估的关键数据基础,其传输稳定性直接关系到气象信息的可靠性与时效性。在现实应用中,气象监测站点广泛分布于高山、海洋、沙漠及城市密集区等复杂环境,信号传输面临着多径干扰、雨雾衰减、复杂电磁干扰、动态网络拓扑及设备功耗限制等多重严峻挑战,严重影响数据完整性。本研究聚焦于提升气象监测信号在极端复杂场景下的传输鲁棒性,创新性地提出并设计了一种融合多层次网络架构、自适应抗干扰策略与动态资源优化机制的综合解决方案。该方案通过构建具备冗余路径与快速自愈能力的专用传输网络框架,整合动态频谱感知与认知无线电技术进行智能信道选择,运用深度学习的信号特征提取与优化技术实现高鲁棒性物理层调制,引入网络编码与分级纠错机制增强数据在恶劣条件下的抗误码能力,并开发面向任务的自适应功率控制与路由决策算法以优化系统整体能效与链路稳定性。 展开更多
关键词 气象监测信号 复杂环境 稳定传输 抗干扰技术 自适应协议
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基层气象台站应用气象观测质量管理体系现状
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作者 管蕾 宋磊 王菁菁 《管理科学与工程》 2026年第1期1-9,共9页
通过综述气象观测质量管理体系的内容和运行程序,分析气象观测质量管理体系的优势和局限性,进一步了解质量管理体系的运行现状和在基层气象台站使用过程中存在的问题,探讨气象观测质量管理体系在基层气象台站的应用现状,并提出了进一步... 通过综述气象观测质量管理体系的内容和运行程序,分析气象观测质量管理体系的优势和局限性,进一步了解质量管理体系的运行现状和在基层气象台站使用过程中存在的问题,探讨气象观测质量管理体系在基层气象台站的应用现状,并提出了进一步完善该体系的建议。 展开更多
关键词 气象观测 质量管理体系 基层气象台站 运行现状
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气象观测:破解大气层动态密码的钥匙
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作者 于衡 陈正伟 姜俊娆 《科学之友》 2026年第4期161-162,共2页
气象观测,是研究测量和观察地球大气物理和化学特性以及大气现象的方法和手段的一门学科。大气层作为地球最外部的气体圈层,对地球生物的生存和地球气候的形成演变起着至关重要的作用。气象观测凭借其能观测从地面到高层、从局地到全球... 气象观测,是研究测量和观察地球大气物理和化学特性以及大气现象的方法和手段的一门学科。大气层作为地球最外部的气体圈层,对地球生物的生存和地球气候的形成演变起着至关重要的作用。气象观测凭借其能观测从地面到高层、从局地到全球大气状态及其变化的技术,在破解大气层动态密码方面具有显著优势,将为防灾减灾、生态保护与可持续发展提供科学支撑。 展开更多
关键词 动态密码 大气层 物理特性 气象观测
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Comparison of atmospheric gravity wave event statistics between Dandong and Lhasa
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作者 YiXuan Chen Chang Lai +2 位作者 QinZeng Li JiYao Xu Wei Yuan 《Earth and Planetary Physics》 2026年第1期176-185,共10页
Using a recognition model of atmospheric gravity waves(AGWs),we identified 519 AGW events from the OH airglow images observed at the Dandong and Lhasa stations from 2015 to 2017.The 317 AGW events detected at the Dand... Using a recognition model of atmospheric gravity waves(AGWs),we identified 519 AGW events from the OH airglow images observed at the Dandong and Lhasa stations from 2015 to 2017.The 317 AGW events detected at the Dandong station have wavelengths ranging from 30 to 60 km,periods from 14 to 20 min,horizontal speeds from 30 to 60 m/s,and relative intensities from 0.4%to 0.6%,respectively.The parameters of 202 events recorded at the Lhasa station mainly vary within 15-35 km in horizontal wavelength,4-6 min in period,40-100 m/s in horizontal velocity,and 0.1%-0.3%in relative intensity.The occurrence rate peaks in winter and summer at Dandong and the peak in summer are absent at Lhasa because of the lack of convective weather.The seasonal propagation directions of the waves are influenced by both the wind field-filtering effect and the distribution of wave sources.In spring,because of the southeastward background wind field,fewer southeastward events are observed at the Dandong station.The situation at the Lhasa station is similar.In summer,both the Lhasa and Dandong stations are dominated by northeastward AGWs,which can be attributed to the southwestward wind.In autumn,ray-tracing results show that the events at Dandong mainly originate from wind shear,whereas the events at the Lhasa station are triggered by convective weather.The location of the wave sources determines the trend of the propagation directions at the Dandong and Lhasa stations in autumn.In winter,because of the eastward wind,more events are propagating to the southwest at the Dandong station. 展开更多
关键词 atmospheric gravity waves backward ray-tracing method wind field filtering convective precipitation
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基于星载雷达的四川地基雷达复杂地形定标方法
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作者 李玄 吴翀 蒋兴文 《应用气象学报》 北大核心 2026年第1期41-55,共15页
四川省多波段地基雷达在复杂地形下难以使用常规定标方法进行有效定标,造成不同雷达间的反射率因子差异较大,影响组网应用效果。为了提高雷达数据的一致性,将GPM/DPR与FY-3G/PMR组成星座提高重访周期,提出基于星载雷达的四川省多波段地... 四川省多波段地基雷达在复杂地形下难以使用常规定标方法进行有效定标,造成不同雷达间的反射率因子差异较大,影响组网应用效果。为了提高雷达数据的一致性,将GPM/DPR与FY-3G/PMR组成星座提高重访周期,提出基于星载雷达的四川省多波段地基雷达复杂地形匹配定标方法。选取2023年四川省34个地基雷达站的31个有效匹配个例进行方法评估,调整空间匹配方法并设置雷达衰减、灵敏度、波束填充、地形遮挡、地杂波干扰等阈值参数,有效提高星地雷达数据匹配质量,可更真实反映地基雷达定标效果。将该方法应用于2023—2024年四川省雷达网643个有效匹配个例系统误差分析,结果表明:S/C波段雷达网数据质量较好,加入X波段雷达后,雷达网整体系统误差增大0.29 dBZ,稳定性降低,系统偏差随时间波动幅度增大94.6%,经星载雷达定标后,多波段雷达网的数据一致性得到提高。 展开更多
关键词 降水测量雷达 GPM/DPR FY-3G/PMR 反射率因子定标
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基于GRNN模型的拉曼激光雷达温度反演方法研究
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作者 张珉铨 曹华 +4 位作者 彭智臻 蒋琦 黄驿森 杨彬 卜令兵 《应用激光》 北大核心 2026年第1期135-148,共14页
利用拉曼激光雷达进行高分辨率、连续的大气观测,可以为清晰理解和定量认识大气动力-物理-化学过程在垂直方向上的耦合关系提供有效支撑。为进一步提升拉曼激光雷达的探测能力,研究提出一种基于广义回归神经网络(GRNN)的拉曼激光雷达温... 利用拉曼激光雷达进行高分辨率、连续的大气观测,可以为清晰理解和定量认识大气动力-物理-化学过程在垂直方向上的耦合关系提供有效支撑。为进一步提升拉曼激光雷达的探测能力,研究提出一种基于广义回归神经网络(GRNN)的拉曼激光雷达温度反演方法,通过将振动拉曼后向散射信号、高低量子数(J)转动拉曼后向散射信号、海拔高度作为自变量,真实大气温度作为因变量投入GRNN模型,训练出高精度的大气温度反演模型。该方法可以通过振动拉曼散射信号的修正有效改善低量子数转动拉曼通道高空信噪比低和弹性后向散射泄漏所造成的反演误差,优化系统定标过程,增加系统有效探测距离。团队于南京国家基准气候站(31.93°N,118.90°W)建立一套拉曼激光雷达系统,得到振转拉曼信号原始数据,结合站点的探空数据训练出大气温度反演模型并使用模型进行了反演。效果测试所得大气温度与探空数据的均方根误差(RMSE)为0.621 K,平均绝对误差(MAE)为0.128 K,相关系数为0.999,预报准确率高达99.948%,相对纯转动拉曼激光雷达温度反演方法有较大提升。模型12月的应用结果也进一步验证其应用于温度廓线反演的有效性。 展开更多
关键词 拉曼激光雷达 神经网络 机器学习 温度反演
原文传递
基于线性调频信号的超声波风速计设计
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作者 高世交 张锐 +6 位作者 陈亮 李阳春 乔杰 姜涛 汤金平 王永 李鹏 《中国科技论文》 2026年第1期12-23,共12页
为解决现有超声波风速计在高风速环境中噪声抑制能力和测量精度不足的问题,设计了一种基于线性调频(linear frequency-modulated,LFM)信号的超声波风速计。系统对驱动信号进行线性频率调制,利用LFM信号的脉冲压缩特性提高系统的抗噪能... 为解决现有超声波风速计在高风速环境中噪声抑制能力和测量精度不足的问题,设计了一种基于线性调频(linear frequency-modulated,LFM)信号的超声波风速计。系统对驱动信号进行线性频率调制,利用LFM信号的脉冲压缩特性提高系统的抗噪能力和测量精度。系统基于反射式结构,设计了适用于高风速环境的收发电路,并给出一种广义二次互相关(generalized second-order cross-correlation,GSCC)算法,结合相位变换加权(phase transform,PHAT)进一步发挥LFM信号在时延估计上的带宽优势。最后,通过仿真实验验证了所提方案的可行性,并在此基础之上设计开发了一款基于线性调频信号的超声波风速计。该风速计的测试结果表明:在风速为1.3~14.3 m/s时,风速均方根误差(root mean square error,RMSE)小于0.16 m/s,风向均方根误差小于2.3°;在风速为40.9~61.4 m/s时,风速均方根误差小于1.4 m/s,风向均方根误差小于0.5°。该设计具有成本低、性能稳定、便于集成等特点,可满足绝大多数行业应用对风速风向精准测量的需求。 展开更多
关键词 超声波风速计 超声波测风 线性调频信号 广义二次互相关 时延估计
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高空大型无人机机载下投探空资料与加密探空资料对比分析
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作者 罗宇昂 刘振宇 +4 位作者 赵培涛 孙夏 王博坤 刘晓雪 郭启云 《气象科技》 2026年第1期31-42,共12页
机载下投探空是一种高机动性新型气象探测手段,本文基于高空大型无人机机动观测试验下投探空观测资料与四川九龙探空站加密试验探空资料,通过泰勒图方法研究了资料间差异,并计算偏差以量化系统性差异,最后分析了引起差异的原因。结果表... 机载下投探空是一种高机动性新型气象探测手段,本文基于高空大型无人机机动观测试验下投探空观测资料与四川九龙探空站加密试验探空资料,通过泰勒图方法研究了资料间差异,并计算偏差以量化系统性差异,最后分析了引起差异的原因。结果表明:下投探空资料与加密试验探空资料具有一定一致性,其中温度一致性最高,相关系数均在0.97以上,偏差多数小于2℃,但下投探空温度存在系统性偏高情况;湿度次之,相关系数最高可达0.97,存在相关系数为0.1的情况,同时下投探空湿度数据存在干偏差;风向风速一致性较差,相关系数多数在0.5~0.9,存在相关系数为0情况,风向绝对偏差较大,多数在20°~40°之间,风速多数小于2 m/s。下投探空温度、湿度传感器可能存在准确度、灵敏度不足问题,风向、风速受复杂下垫面影响变化快,资料间差异较大,换算算法与数据质控还需优化。本次分析结果可为观测试验开展、下投探空仪研制、数据算法与质控优化提供参考。 展开更多
关键词 高空大型无人机 下投探空 加密探空 气象探测
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基于SCIATRAN的临近空间氧气光谱敏感性分析
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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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基于GPM DPR资料的浙东不同地形下台风降水垂直结构研究
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作者 逯博延 翁之梅 +1 位作者 俞涵婷 张灵杰 《暴雨灾害》 2026年第1期111-120,共10页
基于全球降水观测卫星(Global Precipitation Measurement,GPM)星载双频降水雷达(Dual-frequency Precipitation Radar,DPR)资料,探讨浙东平原、丘陵和山地三种不同地形下台风外围环流降水阶段和台风眼壁降水阶段下,对流云降水和层状云... 基于全球降水观测卫星(Global Precipitation Measurement,GPM)星载双频降水雷达(Dual-frequency Precipitation Radar,DPR)资料,探讨浙东平原、丘陵和山地三种不同地形下台风外围环流降水阶段和台风眼壁降水阶段下,对流云降水和层状云降水的垂直结构特征。结果表明:(1)浙东台风回波顶高度低于6 km左右(接近冻结层高度)时,雷达反射率因子中心高度随地形抬升而升高,回波顶高度和降水率呈显著正相关;当回波顶高度超过6 km时,回波顶高度与降水率的相关性减弱。台风对流云降水的回波顶高度分散,而台风层状云降水的回波顶高度整体较为集中,并分布在较高的高度上。(2)台风对流云降水的高频中心主要分布在中低层大气中,对应的最大降水粒子直径较大,粒子数浓度较小,雨滴碰撞合并作用强。台风层状云降水的雷达反射率因子则在垂直方向上分布较广,云系旺盛且结构紧密,但最大降水粒子直径较小,强度弱于对流云降水。随着地形高度升高,台风层状云降水雷达反射率因子中心高度下降,台风对流云降水中心则逐渐升高。(3)随着地形抬升,雷达反射率因子极值在冻结层附近的高度有明显升高,两类降水的粒子数浓度均出现下降,山地、丘陵地形下的降水粒子直径明显大于平原地形,表明地形作用导致大气不稳定性上升,水汽垂直输送作用以及雨滴碰撞合并效应显著。研究结果为理解地形对台风降水垂直结构的调控机制提供三维观测依据和数据支撑。 展开更多
关键词 全球降水观测卫星 星载双频降水雷达资料 雷达反射率因子 地形 降水垂直结构
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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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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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强龙卷超级单体与非龙卷超级单体的双偏振雷达回波特征对比
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作者 费海燕 王秀明 +1 位作者 俞小鼎 管理 《气象》 北大核心 2025年第11期1559-1570,共12页
超级单体风暴产生的强龙卷致灾严重,预警难度大,有必要增加对超级单体精细回波结构的认识。基于具有双偏振功能的S波段多普勒天气雷达观测资料,选取9个强龙卷超级单体和9个非龙卷超级单体,对比分析强龙卷和强风发生前的回波特征,结果表... 超级单体风暴产生的强龙卷致灾严重,预警难度大,有必要增加对超级单体精细回波结构的认识。基于具有双偏振功能的S波段多普勒天气雷达观测资料,选取9个强龙卷超级单体和9个非龙卷超级单体,对比分析强龙卷和强风发生前的回波特征,结果表明二者存在显著差异:强龙卷超级单体的差分反射率因子(Z_(DR))弧向钩状回波处延伸,中低层雹区面积小于非龙卷超级单体;强龙卷超级单体低层差分传播相移率(K_(DP))足质心和Z_(DR)弧质心之间的分离距离平均值比非龙卷超级单体更大;强龙卷超级单体低层中气旋显著偏强,且龙卷发生前24 min和6 min中层中气旋维持在较低的高度(平均值分别为4.2 km和3.1 km)。上述差异还需要更多个例来进一步确认,以便为深入研究超级单体回波结构特征与龙卷形成机理之间的关系提供更多依据。 展开更多
关键词 强龙卷超级单体 Z_(DR)弧 K_(DP)足 中气旋
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华南0~6小时融合定量降水预报技术改进研究
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作者 陈超 王敏 +2 位作者 周芯玉 刘段灵 张阿思 《热带气象学报》 北大核心 2025年第1期26-40,共15页
为进一步提升0~6 h定量降水预报(Quantitative Precipitation Forecast,QPF)精度,首先对CMA-GD(R3)和CMA-GD(R1)逐时降水进行相位和强度订正,并基于自适应融合方程实现融合;其次,对双偏振雷达水平反射率因子(ZH)和差分传播相移率(KDP)... 为进一步提升0~6 h定量降水预报(Quantitative Precipitation Forecast,QPF)精度,首先对CMA-GD(R3)和CMA-GD(R1)逐时降水进行相位和强度订正,并基于自适应融合方程实现融合;其次,对双偏振雷达水平反射率因子(ZH)和差分传播相移率(KDP)两个参数进行外推,在基于多年雨滴谱资料对广东降水进行时空划分并分别拟合降水反演关系式的基础上实现降水反演;最后,基于动态权重融合技术实现双偏振雷达外推预报和模式预报的融合,并对影响预报精度的不同模式融合方案和基于不同高度CAPPI参数外推方案两个关键因素进行分析。结果表明:(1)弱降水时(雨强<5 mm·h^(-1)),三种融合方案产品各区域和预报时次各有优劣,当雨强≥5 mm·h^(-1)时,双偏振雷达外推与两个模式融合产品(QPF_Blending)较单模式融合(QPF_R1和QPF_R3)的最优评分至少提升15%以上,且雨强越大,提升越明显;(2)内陆地区(距离海岸线130 km以外的区域)使用高度过低或过高的CAPPI会对第1 h QPF精度产生明显影响,但总的来说使用3 km高度的CAPPI外推预报的QPF精度最高;(3)改进后的0~6 h QPF产品在各预报时效和降水量级上ETS或TS评分都明显提升,雨强≥1 mm·h^(-1)时TS评分提升率达20.4%,随着雨强增大,提升率也越大。研究成果有效支撑了华南0~6 h强降水预报预警业务,对防灾减灾有重要意义。 展开更多
关键词 降水预报技术 双偏振雷达 中尺度模式 QPF
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