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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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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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1951―2023年中国地面器测积雪深度数据集研制及应用
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作者 江慧 徐文慧 杨溯 《气象学报》 北大核心 2025年第1期142-155,共14页
高质量、长序列、可实时更新的器测积雪深度观测数据是积雪深度模式产品和卫星遥感产品检验评估的基准数据。基于国家气象信息中心1951—2023年中国国家级地面站点观测的积雪深度数据,设置了包含元数据检查、界限值检查、时间一致性检... 高质量、长序列、可实时更新的器测积雪深度观测数据是积雪深度模式产品和卫星遥感产品检验评估的基准数据。基于国家气象信息中心1951—2023年中国国家级地面站点观测的积雪深度数据,设置了包含元数据检查、界限值检查、时间一致性检查、气温-积雪深度协同检查、降水量-天气现象-气温-积雪深度协同检查和空间一致性检查的综合质量控制算法,识别出了约0.2%的错误数据,尤其能够识别积雪深度数据中的虚假“0”值以及148个站点错误的历史极值,保证了中国自1951年以来约2400个国家级地面观测站积雪深度数据的质量,研制形成一套中国地面器测积雪深度基础数据集。该数据集中各站点积雪深度数据完整性基本在80%—90%。基于该数据集,对中国积雪的季节分布特征、极值分布特征及长年代气候变化趋势特征进行了应用分析,结果显示东北地区、内蒙古东部、新疆北部和青藏高原积雪深度和积雪日数最高,冬季积雪深度15—20 cm,积雪日数在80 d以上,但是青藏高原积雪空间分布差异大。1951—2023年中国积雪深度和积雪日数气候趋势上升的区域集中在东北地区、内蒙古东部和新疆北部,下降的区域集中在华北平原和青藏高原。 展开更多
关键词 站点 观测 积雪深度 质量控制
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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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基于改进非局部均值算法的地面气温资料质量控制方法研究
5
作者 熊雄 姚俊杰 +1 位作者 陈昕 张齐东 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第1期94-106,共13页
提出一种基于改进的非局部均值算法(Improved Non-Local Means,INLM)和粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)参数寻优的地面气温资料质量控制方法(INLM-PSO方法),该方法将非局部均值引入到地面气温资料质量控制中,通过欧式距离... 提出一种基于改进的非局部均值算法(Improved Non-Local Means,INLM)和粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)参数寻优的地面气温资料质量控制方法(INLM-PSO方法),该方法将非局部均值引入到地面气温资料质量控制中,通过欧式距离和余弦相似度衡量参考站与目标站的相关性并对参考站赋权,实现对目标站观测值进行估计并实现质量控制。为了检验INLM-PSO方法的有效性及适应性,利用INLM-PSO方法对全国不同地区的典型14个地面观测站的2017~2018年日均温观测数据进行质量控制效果分析,并与反距离加权法(Inverse Distance Weighted,IDW)、空间回归检验法(Spatial Regression Test,SRT)进行对比。实验结果表明,相对于IDW方法和SRT方法,该方法能有效识别出气温数据中的可疑值,预测精度高,具有较好的稳定性和适应性。 展开更多
关键词 质量控制 地面气温 改进的非局部均值(INLM) 余弦相似度 粒子群
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陆面过程的可预报性研究进展与展望
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作者 孙国栋 彭飞 +2 位作者 任秋杰 张琦渝 岳丹丹 《地球科学进展》 北大核心 2025年第7期661-671,共11页
陆面是地球系统的重要组成部分。陆面通过能量、水分和碳氮循环等过程,与大气相互耦合和相互作用,对天气和气候系统产生重要影响。陆面过程的数值模拟和预报研究是当前国际学术界的热点之一。然而,目前陆面过程的数值模拟和预报研究仍... 陆面是地球系统的重要组成部分。陆面通过能量、水分和碳氮循环等过程,与大气相互耦合和相互作用,对天气和气候系统产生重要影响。陆面过程的数值模拟和预报研究是当前国际学术界的热点之一。然而,目前陆面过程的数值模拟和预报研究仍存在较大的不确定性。评估目前陆面过程的数值模拟和预报的不确定性程度,探寻其不确定性来源,并研究减少这种不确定性的方法和途径,均属于陆面过程可预报性的研究范畴。从气候变化和模式物理过程角度,回顾了目前陆面过程可预报性研究的3个问题:一是气候变化和模式物理过程不确定性,对陆面过程数值模拟和预测不确定性的影响程度;二是导致上述不确定性的关键物理过程;三是如何利用目标观测和集合预报提高陆面过程的数值模拟能力和预测技巧。最后,针对如何提高陆面过程的数值模拟能力和预测技巧进行了展望,包括如何对敏感的物理参数进行加强观测,以及集合预报技术的进一步拓展。 展开更多
关键词 可预报性 陆面过程 陆气相互作用 目标观测 集合预报
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亚运赛事气象保障服务综合指挥平台建设及应用
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作者 张锋 陈锦慧 +4 位作者 陈冲 李建 王伟 李俊徽 张旗 《气象科技》 2025年第1期145-152,共8页
室外体育赛事、开幕式、演唱会等活动受天气影响制约因素大,对气象预报预警信息的准确性、及时性要求高,因此气象服务保障已成为奥运会、亚运会等重大活动组织实施和运行体系中必不可少的组成部分。本文介绍了杭州第19届亚运会赛事气象... 室外体育赛事、开幕式、演唱会等活动受天气影响制约因素大,对气象预报预警信息的准确性、及时性要求高,因此气象服务保障已成为奥运会、亚运会等重大活动组织实施和运行体系中必不可少的组成部分。本文介绍了杭州第19届亚运会赛事气象保障服务综合指挥平台的建设概况,详细阐述了平台的系统架构、关键技术、主要功能和应用情况等。平台采用SpringCloud微服务架构设计,并利用组件化开发、RPA(Robotic Process Automation)系统集成等开发技术实现快速定制开发和滚动迭代,基于中国气象局天擎大数据云平台,实现各类亚运气象数据的汇聚融合应用,顺利完成亚运赛事气象保障服务工作,为气象部门建设相关重大活动气象指挥保障系统提供借鉴参考。 展开更多
关键词 杭州亚运会 重大活动气象保障 综合指挥平台 微服务架构 组件化
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2018-2020年河南小浪底森林生态系统国家野外科学观测研究站地面气象数据集
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作者 黄辉 周宇 +1 位作者 张劲松 孟平 《中国科学数据(中英文网络版)》 2025年第1期259-265,共7页
气象观测是开展气象预报预警、气候预测预估以及野外科学观测研究的基础。地面气象观测是气象观测的重要组成部分,因其遵循统一的地面气象观测规范,相较于小气候观测,在空间上具有更好的可比较性。河南小浪底森林生态系统国家野外科学... 气象观测是开展气象预报预警、气候预测预估以及野外科学观测研究的基础。地面气象观测是气象观测的重要组成部分,因其遵循统一的地面气象观测规范,相较于小气候观测,在空间上具有更好的可比较性。河南小浪底森林生态系统国家野外科学观测研究站(简称小浪底站)位于南太行地区,我国地貌第二、第三阶梯的过渡地带,地处黄河重点生态区,属暖温带亚湿润季风气候,生物多样性丰富。本数据集基于小浪底站标准地面气象观测场采集的原始数据,经过数据处理和质量控制,将2018-2020年的地面气象数据以日尺度公开,包括平均气温、最高气温和最低气温、平均相对湿度、平均风速和最大风速、平均净辐射和平均直接辐射、平均气压、降水量、0-80cm多层土壤温度共计17个指标,旨在为应对气候变化、推动生态文明建设、构建美丽中国提供背景资料,为促进黄河流域生态保护和高质量发展提供数据支撑。 展开更多
关键词 地面气象数据 气候变化 南太行地区 小浪底
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基于时域和LSTM的单井故障预警的研究
9
作者 李村合 徐子涵 《计算机与数字工程》 2025年第2期604-609,616,共7页
论文旨在结合机器学习框架对油井中可能会发生的故障进行预警,通过对记录的单井数据进行分析,挖掘出油井数据的内在特征关系,通过随机森林算法进行特征筛选,并结合时域对已有的数据进行特征提取,从而找到油井工作以及因故障关井的规律... 论文旨在结合机器学习框架对油井中可能会发生的故障进行预警,通过对记录的单井数据进行分析,挖掘出油井数据的内在特征关系,通过随机森林算法进行特征筛选,并结合时域对已有的数据进行特征提取,从而找到油井工作以及因故障关井的规律并进行相关预警。通过建立LSTM模型,对已处理好的数据进行训练,使用网络搜索法选择参数,以获得最优参数,对未来出现的实时数据进行预测,推测未来可能发生故障的时间,从而达到故障预警的效果,降低损失。实验结果表明,该预警模型可以有效地提高预警准确度,能够对油井的状态进行实时的预警分析,提前发现单井异常情况并进行预警。 展开更多
关键词 数据预处理 时域 故障预警 随机森林 LSTM
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内蒙古大兴安岭北部降水同位素特征及水汽来源识别 被引量:1
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作者 吕晨歌 贾德彬 +3 位作者 郝玉胜 尚紫琴 郭少峰 谢国英 《应用生态学报》 北大核心 2025年第3期859-867,共9页
为了探究内蒙古大兴安岭北部区域水循环及其水汽来源,本研究基于2022年6月—2024年5月在大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站采集的降水样品,运用后向轨迹模型、潜在源贡献分析法和浓度权重轨迹分析法,分析当地降水同位素特征... 为了探究内蒙古大兴安岭北部区域水循环及其水汽来源,本研究基于2022年6月—2024年5月在大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站采集的降水样品,运用后向轨迹模型、潜在源贡献分析法和浓度权重轨迹分析法,分析当地降水同位素特征及环境影响因子,探讨了不同季节水汽来源及潜在蒸发源区。结果表明:研究区降水同位素具有显著的季节差异,暖季富集、冷季贫化;局地降水线的斜率(7.82)低于全球,渐伐林降水线的斜率(6.57)低于原始林(7.39),表明渐伐林区降水受二次蒸馏效应的影响较强。研究期及冷季降水温度效应显著,相关系数为0.85和0.94,而降水量效应在研究期间并不显著。暖季水汽主要源于西风水汽(48.9%)和陆地蒸发水汽(31.9%),冷季则以西风水汽(66.9%)和北冰洋水汽(42.9%)为主;暖季的潜在蒸发源区主要位于研究区西北部、北部和东南部,冷季则集中在西北部和北部。 展开更多
关键词 大兴安岭 水汽来源 氢氧稳定同位素 降水 潜在蒸发源区
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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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思茅站风廓线雷达的测风资料评估 被引量:1
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作者 尹涵 徐安伦 +3 位作者 王飞 马芳 张亚东 杨蕊静 《云南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期88-98,共11页
利用同址气球探空数据对2023年1—6月思茅站风廓线雷达资料进行了质量评估,并结合多普勒天气雷达、自动气象站资料,分析了不同强对流天气过境时两者的测风差异特征,进一步检验了思茅站风廓线雷达资料的准确性和可用性.结果表明:①思茅... 利用同址气球探空数据对2023年1—6月思茅站风廓线雷达资料进行了质量评估,并结合多普勒天气雷达、自动气象站资料,分析了不同强对流天气过境时两者的测风差异特征,进一步检验了思茅站风廓线雷达资料的准确性和可用性.结果表明:①思茅站风廓线雷达具有较强的探测能力,近地面至对流层中层数据获取率在80%以上,有效探测高度约5 km;②风廓线雷达和同址气球探空的风垂直廓线整体呈现较为一致的趋势,思茅站风廓线雷达资料有良好的可靠性;③风廓线雷达V风测风质量优于U风.U风和V风同时满足相关系数大于0.6.均方根误差小于6.5 m/s的层次与雷达的有效探测高度相对应;④在不同强对流天气下,思茅站风廓线雷达数据仍具有准确性和可用性,一些中小尺度系统在风羽图上都有很好的展示. 展开更多
关键词 风廓线雷达 气球探空 垂直廓线 资料评估 思茅
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基于云顶高度产品的FY-4A云导风高度再指定方法研究
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作者 马博良 陆其峰 +2 位作者 王富 华维 张晓虎 《气象》 北大核心 2025年第4期484-495,共12页
高度指定误差是卫星导风产品最主要的误差来源。FY-4A云顶高度产品采用红外窗区通道和二氧化碳切片通道算法,精度较高。将FY-4A云顶高度与云导风产品进行时空匹配,在云导风目标追踪框中搜索代表性像元,用其平均云顶高度替换原有云导风... 高度指定误差是卫星导风产品最主要的误差来源。FY-4A云顶高度产品采用红外窗区通道和二氧化碳切片通道算法,精度较高。将FY-4A云顶高度与云导风产品进行时空匹配,在云导风目标追踪框中搜索代表性像元,用其平均云顶高度替换原有云导风的云高,实现其高度再指定。基于ERA5再分析资料的检验结果表明:高度再指定后,高、中、低三层的FY-4A云导风均方根误差均有明显降低,分别从4.06 m·s^(-1)降至3.25 m·s^(-1),4.25 m·s^(-1)降至3.71 m·s^(-1),2.42 m·s^(-1)降至2.13 m·s^(-1)。高度再指定缓解了云导风定高偏高的问题,降低了云导风偏差,特别是慢速偏差改善明显。东北冷涡和台风暹芭等个例表明该方法能够提高云导风与背景场的一致性,在数值预报同化和天气过程分析中具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 云导风 云顶高度 高度再指定 代表运动像元 FY-4A
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GTS12与GTS1探空仪平行观测数据对比分析和评估
14
作者 杨国彬 郭启云 +3 位作者 夏元彩 蒋锐 舒康宁 周明刚 《气象》 北大核心 2025年第5期552-565,共14页
基于全国89个高空气象观测站GTS12与GTS1探空仪的平行观测数据和CMA-GFS模式预报场数据对两种探空仪各标准等压面上的观测数据进行对比分析和评估。结果表明:两种探空仪温度和位势高度偏差绝对值除个别等压面外分别小于0.5℃和30.0gpm,... 基于全国89个高空气象观测站GTS12与GTS1探空仪的平行观测数据和CMA-GFS模式预报场数据对两种探空仪各标准等压面上的观测数据进行对比分析和评估。结果表明:两种探空仪温度和位势高度偏差绝对值除个别等压面外分别小于0.5℃和30.0gpm,表明两种探空仪测得的温度和位势高度一致性较好,而GTS12探空仪测得的相对湿度较GTS1探空仪平均偏大约4.6%;对于观测数据稳定性,在中低层等压面两种探空仪差异不大,在高层GTS12探空仪的温度和位势高度明显优于GTS1探空仪,但相对湿度略差于GTS1探空仪。GTS12探空仪和GTS1探空仪观测数据相对于模式数据,温度偏差绝对平均值分别约为0.34℃和0.44℃,平均均方根误差分别约为1.23℃和1.31℃,平均相关系数分别约为0.908和0.916;位势高度对应分别为11.05gpm和14.97gpm,18.76gpm和25.16gpm,0.948和0.934;相对湿度对应分别为5.26%和8.59%,16.19%和18.44%,0.687和0.627,表明GTS12探空仪观测数据与模式数据一致性优于GTS1探空仪。GTS12探空仪传感器技术的改进有效提升了探空仪的整体观测性能。 展开更多
关键词 GTS12探空仪 GTS1探空仪 平行观测数据 对比分析 评估
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降雨量等级与空间分布不均匀性对降雨空间插值方法精度的影响
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作者 胡龙颂 曾建玲 +4 位作者 王艳艳 李娜 周昌明 陈光杰 刘士余 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第3期73-79,共7页
不同的降雨空间插值方法会导致面雨量估算结果的差异,进而影响洪水预报的准确性。为探讨降雨量等级与空间分布不均匀性对插值精度的影响,基于江西省濂水流域2015—2023年的日降雨数据,选取小雨、中雨、大雨和暴雨各10场典型降雨事件。... 不同的降雨空间插值方法会导致面雨量估算结果的差异,进而影响洪水预报的准确性。为探讨降雨量等级与空间分布不均匀性对插值精度的影响,基于江西省濂水流域2015—2023年的日降雨数据,选取小雨、中雨、大雨和暴雨各10场典型降雨事件。在对每场降雨进行不均匀性分析的基础上,分别采用反距离加权法(IDW)、普通克里金法(OK)和样条函数法(SF)进行空间插值,并对比分析降雨量等级与空间分布不均匀性对插值结果的影响。结果表明:随着降雨量等级的增加,降雨空间分布的不均匀程度总体呈下降趋势;在小雨、大雨及暴雨条件下,反距离加权法表现最优,而在中雨条件下时,普通克里金法具有更高的插值精度;3种方法的插值精度均随降雨空间分布不均匀性的降低而提高;当降雨变差系数C v<0.3时,推荐使用反距离加权法,而当C v>0.3时,则建议采用普通克里金法进行插值。 展开更多
关键词 降雨量等级 降雨空间分布 不均匀性 降雨插值方法 精度 濂水流域
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OpenMP在天气雷达基数据压缩/解压和解码中的应用
16
作者 沃伟峰 赵昶昱 +2 位作者 顾小丽 陶岚 王国荣 《气象》 北大核心 2025年第10期1226-1236,共11页
以常规的PC工作站为基准,采用OpenMP技术,针对压缩/解压过程,设计了一种并行分块处理方案,在12核/24线程的CPU下,当分块数量达到16块时,数据的压缩、解压时间分别能减少至单线程的1/5和1/8左右;针对解码过程,比较了按PPI、径向和距离库... 以常规的PC工作站为基准,采用OpenMP技术,针对压缩/解压过程,设计了一种并行分块处理方案,在12核/24线程的CPU下,当分块数量达到16块时,数据的压缩、解压时间分别能减少至单线程的1/5和1/8左右;针对解码过程,比较了按PPI、径向和距离库不同颗粒下并行处理的结果,发现在径向上并行处理的方案最优,能够将解码时间缩减至单线程的1/8左右。通过上述两项并行优化技术的应用,可以显著降低雷达基数据在数据传输、预处理环节中的压力,也能提升雷达软件的数据载入性能,改善基于基数据的雷达分析软件的交互体验。 展开更多
关键词 天气雷达 基数据 并行处理 压缩 解压 解码
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一种基于机器学习的自动气象观测站风向异常识别方法 被引量:1
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作者 张志坚 张静 伍光胜 《气象》 北大核心 2025年第4期460-472,共13页
针对自动气象观测站资料存在高隐蔽度的异常风向问题,基于DBSCAN算法建立自动气象观测站风向异常识别方法。选取2016—2022年影响广州的寒潮、冷空气、台风等16个天气过程个例的自动气象观测站历史风向数据和第2309号台风苏拉影响广州... 针对自动气象观测站资料存在高隐蔽度的异常风向问题,基于DBSCAN算法建立自动气象观测站风向异常识别方法。选取2016—2022年影响广州的寒潮、冷空气、台风等16个天气过程个例的自动气象观测站历史风向数据和第2309号台风苏拉影响广州期间的自动气象观测站实时风向数据进行风向异常识别检测。分析结果表明,历史个例的风向可疑站点比例介于0.46%~5.56%,风向错误的站点比例介于0.25%~2.05%;在“苏拉”实时个例中识别出与地面主导风向存在显著偏离的异常风向站点有13个,造成风向异常的原因为风向传感器故障和站点观测环境影响。与传统方法相比,该方法的风向错误识别准确率提高了20.32百分点,为自动气象观测站历史风向数据质量控制提供了新思路,同时也为自动气象观测站设备运行监控及现场核查提供了有力的参考依据。 展开更多
关键词 机器学习 DBSCAN 自动气象观测站 风向异常识别 数据质量控制
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加密探空与地面自动气象站资料同化对北京地区边界层数值模拟改善研究
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作者 吴义凯 王成刚 苗世光 《气象》 北大核心 2025年第1期30-42,共13页
利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料,基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统,分别进行仅同化加密探空资料(S-DA)、仅同化地面自动气象站资料(A-DA)以及同时同化以... 利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料,基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统,分别进行仅同化加密探空资料(S-DA)、仅同化地面自动气象站资料(A-DA)以及同时同化以上两种资料(M-DA)的同化试验,研究三组资料同化方案对北京地区边界层数值模拟的改善影响。结果表明:垂直方向上,加密探空资料对于改善模拟结果起核心作用,可使边界层范围内温度、相对湿度、风速的均方根误差分别减少65%、61%、22%。地面自动气象站资料对垂直方向的模拟结果亦有贡献,但改善力度小、影响范围低。M-DA试验与S-DA试验结果相仿。水平方向上,地面自动气象站资料的改善作用主要体现在影响范围广,加密探空资料改善力度较强,然而影响范围小。M-DA试验综合两种资料的优势,可使模拟结果更接近观测结果。同化时效性方面,同化试验对边界层内热力状态的改善影响时间较长,对湿度状态与动力结构的改善影响时间较短,其中M-DA试验对热力状态的改善影响最多可延长至预报6 h,对湿度与动力结构的改善影响最多可延长至预报3 h。综上,同时同化加密探空与地面自动气象站资料要比单独同化任一资料的效果更好,两种资料在同化后可以相互补充各自的不足,能较强地改善模式的初始场,从而在一定程度上提高边界层模拟结果的准确度。 展开更多
关键词 资料同化 大气边界层数值模拟 加密探空资料 地面自动气象站资料
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RMAPS-RISE降水实况分析产品在北京区域的检验评估
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作者 黄明明 刘娜 +3 位作者 孟慧芳 赵文芳 宋林烨 范敏 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第4期450-462,共13页
采取非独立和独立检验两种方式,利用北京地区2022年528个地面自动气象站质控后逐小时观测降水数据作为“真值”,对睿思(RMAPS-RISE)1h累积降水量分析产品在北京地区的适用性进行评估,并重点检验评估2022年汛期降水分析产品的质量,首次... 采取非独立和独立检验两种方式,利用北京地区2022年528个地面自动气象站质控后逐小时观测降水数据作为“真值”,对睿思(RMAPS-RISE)1h累积降水量分析产品在北京地区的适用性进行评估,并重点检验评估2022年汛期降水分析产品的质量,首次采用欧洲空间局土地覆盖数据评估汛期降水分析产品在不同下垫面区域的误差情况,并选取3次不同强度降水过程进行个例检验。结果表明,两种检验方式中降水分析产品与站点观测之间的误差均较小、相关性高,在北京具有很好的适用性,汛期均方根误差和平均绝对误差明显大于非汛期,非独立检验的误差整体优于独立检验。汛期降水分析产品在北京市16个区的相关系数均在0.93以上,平均绝对误差小于0.04mm/h,均方根误差除通州区外均在0.4mm/h以下,平均绝对误差和均方根误差较大的站是分布于通州、延庆、昌平和顺义四区的独立检验站,并且独立检验站高估明显。非独立检验和独立检验检验这两种检验方式中,RMAPS-RISE降水分析产品在林地、草地、农田、建筑区和裸地这五种不同下垫面的误差相差不大,并且下垫面区域是草地时相关系数最高。从汛期降水分级检验结果来看,均方根误差随着降水量级增加逐渐增大,小雨为0.45mm/h,大暴雨增长到9.02mm/h,各降水量级的TS评分均在0.91以上,而独立检验站的TS评分稍差,仅在小雨和中雨量级表现稍好。对2022年汛期分散性阵雨、中雨和暴雨3次不同的降水过程,独立检验降水分析产品与观测值的相关系数均超过0.9,降水趋势与观测基本一致,均能准确反映出降水峰值,也能刻画出累计降水量大于100.0mm的局地强降雨。 展开更多
关键词 睿思1h累积降水量分析产品 非独立检验 独立检验 降水分级检验
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基于YOLOv5与DeepSort对天气雷达数据鸟杂波的识别与追踪
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作者 姚文 李松书 +1 位作者 王海江 张晶 《气象》 北大核心 2025年第4期417-430,共14页
根据飞鸟回波在天气雷达反射率产品上呈现明显的圆环形态这一具体图像特征,提出一种基于轻量化卷积神经网络(YOLOv5)与多目标跟踪算法(DeepSort)相结合的改进算法,利用2020—2023年营口雷达体扫回波强度资料,构造模型训练数据集和测试... 根据飞鸟回波在天气雷达反射率产品上呈现明显的圆环形态这一具体图像特征,提出一种基于轻量化卷积神经网络(YOLOv5)与多目标跟踪算法(DeepSort)相结合的改进算法,利用2020—2023年营口雷达体扫回波强度资料,构造模型训练数据集和测试数据集,分别对鸟回波进行识别和追踪。首先,在YOLOv5算法中引入轻量级注意力机制以提高整体模型检测的准确性与有效性;其次,在DeepSort算法中将原有的交并比IOU匹配机制替换为一种改进的目标检测的损失函数DIOU匹配机制,DIOU在计算边界框重叠度的基础上,引入了边界框中心点之间的距离,从而提供更精确的定位,减少了因部分遮挡重叠等原因造成的追踪目标编号ID错误匹配和ID切换次数。试验结果表明,优化后的YOLOv5算法在精准度方面提升了2.6百分点,召回率提升了1.0百分点,阈值大于0.5的平均精准度提升了1.2百分点;改进后的DeepSort算法使得ID切换次数降低2次,多目标跟踪准确率提高了4.5百分点,实现对初始模型的轻量化;整体检测性能得到明显提高,满足对鸟回波识别与追踪的实际需求。 展开更多
关键词 深度学习 注意力机制 目标检测 目标追踪
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