基于人工和地基器测数据的AI云识别方法

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作者 张德玉 胡树贞 +4 位作者 秦三杰 张强 白明 庞成 魏荣妮 《干旱气象》 2025年第5期810-819,共10页

为弥补“天气现象视频智能观测仪”在云状识别中存在的纯视觉观测局限,以2023年5月1日至2024年4月30日张掖国家气候观象台试验外场的毫米波云雷达、全天空成像仪等器测数据为基础,结合人工观测云状记录及地面自动站气象资料,构建多源融... 为弥补“天气现象视频智能观测仪”在云状识别中存在的纯视觉观测局限,以2023年5月1日至2024年4月30日张掖国家气候观象台试验外场的毫米波云雷达、全天空成像仪等器测数据为基础,结合人工观测云状记录及地面自动站气象资料,构建多源融合的人工智能(Artificial Intelligence,AI)云状识别样本库。选取多种类型机器学习算法开展训练与性能评估,结果表明,支持向量机模型在综合识别精度与稳定性方面表现最佳,可实现对卷积云、卷云、高积云、高层云、雨层云、层云、层积云、积雨云、积云9种云状及降水天气的自动识别。通过4个典型日云分类个例的验证显示,模型能精准识别多层云结构,识别结果与人工观测高度一致。本文在数据集构建的多源融合性及算法适配性方面均有明显改进,云状识别种类增加33%,准确率提升15%。 展开更多

关键词 地基器测云 AI云识别 毫米波云雷达 全天空成像仪 人工云状

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旬邑地区冰雹云的早期识别及数值模拟 被引量：94

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作者 肖辉 吴玉霞 +7 位作者 胡朝霞 李宏宇 雷恒池 洪延超 黄美元 樊鹏 梁谷 屈铁木 《高原气象》 CSCD 北大核心 2002年第2期159-166,共8页

分析了１９９７年到１９９９年在陕西省旬邑防雹实验区用３　ｃｍ雷达观测到的１４６块雷暴和雹暴云回波资料，　结果表明，　冰雹云和雷雨云的雷达回波特征有明显的差别。冰雹云初期回波和强回波都生成于５．０　ｋｍ（０～－５℃）左... 分析了１９９７年到１９９９年在陕西省旬邑防雹实验区用３　ｃｍ雷达观测到的１４６块雷暴和雹暴云回波资料，　结果表明，　冰雹云和雷雨云的雷达回波特征有明显的差别。冰雹云初期回波和强回波都生成于５．０　ｋｍ（０～－５℃）左右高度，　然后向上伸展或向上向下同时伸展，　以４５　ｄＢｚ回波顶高≥７．０　ｋｍ，　顶温＜－１４℃。雷雨云初期回波和强回波出现高度比较低，　强回波生成后向下伸展；　４５　ｄＢｚ回波顶高＜７．０　ｋｍ，　　顶温高于－１４℃。以４５　ｄＢｚ回波顶高≥７．０　ｋｍ，　或以４５　ｄＢｚ回波顶温度低于－１４℃，　作为识别冰雹云的指标，　再根据强回波生长情况，　可提前５～１０　ｍｉｎ识别出冰雹云，　１９９９年现场识别准确率为８６％。三维冰雹云模式计算结果表明，　云的强回波顶高和强度出现剧烈增长是云内冰雹生成引起的，　这也和雷达观测到的冰雹云降雹的先兆特征“跃增增长”现象一致，　而雷雨云的这些特征不明显。 展开更多

关键词 旬邑地区 冰雹云 早期识别 数值模拟 雷雨云 雷达回波特征

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利用双线偏振雷达识别冰雹区方法初探 被引量：72

3

作者 刘黎平 张鸿发 +1 位作者 王致君 宋新民 《高原气象》 CSCD 北大核心 1993年第3期333-337,共5页

本文根据雨滴谱和散射函数推导出了双线偏振雷达识别冰雹区的冰雹参量——H_(DR);利用降雹过程的雷达资料和地面降雹的实况报告,分析了冰雹云的雷达等高显示CAPPI的Z_(DR)分布规律,并分析了H_(DR)与地面降雹的关系。初步结果表明:双线... 本文根据雨滴谱和散射函数推导出了双线偏振雷达识别冰雹区的冰雹参量——H_(DR);利用降雹过程的雷达资料和地面降雹的实况报告,分析了冰雹云的雷达等高显示CAPPI的Z_(DR)分布规律,并分析了H_(DR)与地面降雹的关系。初步结果表明:双线偏振雷达可以更好地识别冰雹区。这一工作在降水物理研究、人工防雹作业指挥及灾情估计等方面均有实用价值。 展开更多

关键词 双线偏振雷达 冰雹云 识别

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平凉冰雹云回波特征分析 被引量：48

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作者 张鸿发 左洪超 +1 位作者 郄秀书 郭三刚 《气象学报》 CSCD 北大核心 2002年第1期110-115,共6页

用大量实测冰雹云过程回波资料,根据地面降雹大小和灾情统计资料,分析了200多例不同冰雹云的回波顶高、回波面积随反射率Ze变化的回波特征参量和各高度层反射率强度分布结构模型。表明在不同的冰雹云过程中,Ze≥30dBz的回波特征参量有... 用大量实测冰雹云过程回波资料,根据地面降雹大小和灾情统计资料,分析了200多例不同冰雹云的回波顶高、回波面积随反射率Ze变化的回波特征参量和各高度层反射率强度分布结构模型。表明在不同的冰雹云过程中,Ze≥30dBz的回波特征参量有明显差别,用这些强回波特征参量对认识强对流云的演变过程和识别冰雹有较大优势。 展开更多

关键词 冰雹云 回波特征分析 回波顶高 强对流云 回波面积

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旬邑冰雹云的数值模拟及累积带特征 被引量：36

5

作者 胡朝霞 李宏宇 +3 位作者 肖辉 洪延超 黄美元 吴玉霞 《气候与环境研究》 CSCD 2003年第2期196-208,共13页

在中国科学院大气物理研究所三维完全弹性冰雹云模式的基础上 ,把雨滴冻结过程作了进一步改进 ,增加了雨滴冻结成霰的过程。并利用改进后的模式模拟了陕西省旬邑县 1 999年 7月 1 7日的冰雹云个例 ,发现该例雹云中冰雹胚胎主要是冻滴 ,... 在中国科学院大气物理研究所三维完全弹性冰雹云模式的基础上 ,把雨滴冻结过程作了进一步改进 ,增加了雨滴冻结成霰的过程。并利用改进后的模式模拟了陕西省旬邑县 1 999年 7月 1 7日的冰雹云个例 ,发现该例雹云中冰雹胚胎主要是冻滴 ,在雹云发展的初期阶段雹云中存在过冷雨水累积带 ,并且该处是雹胚产生的主要区域 ,雹块的增长主要通过雹与云水的碰并过程增长。对旬邑县 1 997～ 1 999年 1 4例冰雹云过程的模拟结果表明 ,旬邑冰雹云中冰雹胚胎以冻滴为主 ,绝大多数冰雹云都存在过冷雨水累积带 ,累积带维持时间约 6min ,厚度 4km左右。 展开更多

关键词 旬邑地区 冰雹云 数值模拟 累积带 冰雹胚胎 冻滴胚

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X波段双线偏振雷达冰雹识别初步研究 被引量：27

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作者 苏德斌 马建立 +1 位作者 张蔷 吕达仁 《气象》 CSCD 北大核心 2011年第10期1228-1232,共5页

利用北京市人工影响天气办公室X波段双线偏振雷达2009年4—10月观测的不同降雨类型的资料,统计出下雨天Z_H—Z_(DR)的分布特征,给出了Z_H-Z_DR分布的分段函数表达式,在此基础上定义了X波段双线偏振雷达冰雹识别参量H_DR,H_DR>0表示... 利用北京市人工影响天气办公室X波段双线偏振雷达2009年4—10月观测的不同降雨类型的资料,统计出下雨天Z_H—Z_(DR)的分布特征,给出了Z_H-Z_DR分布的分段函数表达式,在此基础上定义了X波段双线偏振雷达冰雹识别参量H_DR,H_DR>0表示有冰雹,H_DR<0表示无冰雹,并指出电磁波的衰减会影响H_DR识别冰雹的结果。根据实际降雹情况和识别效果对比,结果表明H_DR大于零的区域与地面降雹情况基本对应一致。 展开更多

关键词 X波段偏振雷达 冰雹识别 水平偏振反射率因子Z_H 差分反射率Z_(DR)

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多波长雷达识别冰雹的数值研究 被引量：7

7

作者 漆梁波 黄美元 +1 位作者 肖辉 洪延超 《大气科学》 CSCD 北大核心 2002年第1期30-40,共11页

利用中国科学院大气物理研究所三维冰雹云模式，详细地讨论了云雨衰减作用和云中各粒子共存于同一空间给多波长雷达识别冰雹带来的影响。在实际工作中，分析多波长雷达的回波时，这些讨论结果对分析和理解云降水过程有帮助。另外，本工... 利用中国科学院大气物理研究所三维冰雹云模式，详细地讨论了云雨衰减作用和云中各粒子共存于同一空间给多波长雷达识别冰雹带来的影响。在实际工作中，分析多波长雷达的回波时，这些讨论结果对分析和理解云降水过程有帮助。另外，本工作能为改装多波长雷达提供有益的理论参考。 展开更多

关键词 多波长雷达 冰雹识别 数值研究 云雨 雷达回波 三维冰雹云模式 衰减作用

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静止卫星红外云图上卷云与其它云类纹理特征的比较 被引量：6

8

作者 郁凡 刘长盛 肖稳安 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1998年第3期350-358,共9页

用灰度共生矩阵方法分析了几种卷云的纹理特征，同时探讨了卷云与中低云、积云群、积雨云纹理特征的异同和相互区分的方法．纵述分析结果，有以下主要结论：用灰度共生矩阵的纹理特征量分析ＧＭＳ云图，邻域窗口的选取以７×７为宜... 用灰度共生矩阵方法分析了几种卷云的纹理特征，同时探讨了卷云与中低云、积云群、积雨云纹理特征的异同和相互区分的方法．纵述分析结果，有以下主要结论：用灰度共生矩阵的纹理特征量分析ＧＭＳ云图，邻域窗口的选取以７×７为宜；ＡＳＭ、ＣＯＮ、ＣＯＲ、ＥＮＴ这四个最常用的纹理特征量中，ＡＳＭ和ＣＯＮ更为重要；依ＡＳＭ和ＣＯＮ阈值并参考红外灰度值，可区分几种薄卷云和厚卷云；将纹理特征与光谱特性结合分析，又可区分积云群、中低云、薄卷云；厚卷云（尤其是伪卷云）与Ｃｂ云团的区分，则还是应用红外—可见光双光谱特性加以判识更有效；此外，云区边界对纹理分析的结果会有很大影响． 展开更多

关键词 静止卫星 红外云图 卷云 纹理 灰度共生矩阵

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一个适合青藏高原地区的修改了的郭型积云参数化方案 被引量：10

9

作者 陈伯民 钱正安 《高原气象》 CSCD 北大核心 1992年第1期1-11,共11页

本文利用复杂地形条件下的有限区域模式和1979年6—7月的FGGEⅢb级资料,首先检验了原修改了的郭型积云参数化方案(下称原方案)在青藏高原地区的预报效果。然后根据其存在的问题,结合该地区积云活动的特点,应用修改了的Krishnamurti多元... 本文利用复杂地形条件下的有限区域模式和1979年6—7月的FGGEⅢb级资料,首先检验了原修改了的郭型积云参数化方案(下称原方案)在青藏高原地区的预报效果。然后根据其存在的问题,结合该地区积云活动的特点,应用修改了的Krishnamurti多元回归方法,考虑中尺度水汽辐合,由该地区的散度、层结稳定度拟合了增湿系数b和中尺度水汽辐合参数η(下称新方案)。最后用新方案作了9例24小时预报和诊断分析。 结果表明:原方案在高原地区的降水预报明显偏大;而新方案改进了高原和我国东部地区的降水及形势场的预报。同时,高原地区的增湿系数b和对流加热、增湿垂直廓线也更为合理。 展开更多

关键词 青藏高原 积云参数化 多元回归 有限区域模式 潜热 水汽交换

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云分类中逐个修改聚类和模糊聚类分类性能的对比研究 被引量：5

10

作者 朱亚平 刘健文 白洁 《气象》 CSCD 北大核心 2007年第2期15-21,I0001,共8页

利用卫星图像对各种云型进行识别在大气科学领域具有重要意义,为了深入了解云分类过程中逐个修改聚类和模糊聚类对各种云型的识别能力,采用极轨卫星EOS/MODIS图像资料和静止卫星GMS-5图像资料,在样本采集和特征提取的基础上,选择不同的... 利用卫星图像对各种云型进行识别在大气科学领域具有重要意义,为了深入了解云分类过程中逐个修改聚类和模糊聚类对各种云型的识别能力,采用极轨卫星EOS/MODIS图像资料和静止卫星GMS-5图像资料,在样本采集和特征提取的基础上,选择不同的光谱或纹理特征对两种分类器的分类性能进行测试和对比分析。结果发现,不管采用哪种图像资料,提取哪些特征量,逐个修改聚类的平均分类准确率总体上略高于模糊聚类。但就两种分类器对各种云型的识别能力而言,模糊聚类对低云和高云(如层云、薄卷云、密卷云、卷层云、积云)的分类准确率明显好于逐个修改聚类,而逐个修改聚类对积雨云的分类准确率稍高于模糊聚类。从各类别间混判的情形来看,积雨云和高中低混合云、低云之间及卷云子类之间混判的情形较多,模糊聚类与逐个修改聚类相比,混判的类别增多,相对比例减少。 展开更多

关键词 云分类 模糊聚类 逐个修改聚类

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双光谱云图的云分类探讨 被引量：15

11

作者 郁凡 陈渭民 《南京气象学院学报》 CSCD 1994年第1期117-124,共8页

依据各类云在红外和可见光波段不同的光谱特性，考察了近百个数字云图样本，在红外—可见光二维光谱特征空间上基本确定了与各类云相应的集群分布范围，由此判识出积雨云、薄卷云、厚卷云、中云、低云、浓积云和多层云系等７种主要云类... 依据各类云在红外和可见光波段不同的光谱特性，考察了近百个数字云图样本，在红外—可见光二维光谱特征空间上基本确定了与各类云相应的集群分布范围，由此判识出积雨云、薄卷云、厚卷云、中云、低云、浓积云和多层云系等７种主要云类及晴空区。并以１９９０年３月１５日１４时云因为例进一步讨论了诸云类在光谱特征空间上高频数分布区的形状和分布特点。 展开更多

关键词 云图 云 分类 二维光谱

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NWP Ⅱ^+及其在云系分类中的应用 被引量：5

12

作者 白慧卿 《气象》 CSCD 北大核心 1999年第6期27-30,共4页

简要介绍美国Ｎｅｕｒａｌｗａｒｅ公司推出的人工神经网络应用与开发系统Ｎｅｕｒａｌ－ｗｏｒｋＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌⅡ／ｐｌｕｓ，以及该系统对卫星云图中４类云系样本：冷锋、静止锋、雹暴云团、ＭＣＣ进行分类实验的结果。

关键词 神经网络 云系 分类 卫星云图

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多元隶属函数在雹云识别中的应用 被引量：1

13

作者 李祚泳 刘少侬 《高原气象》 CSCD 北大核心 1994年第4期457-462,共6页

为了探索建立多元隶属函数识别雹云的判别方程，本文将雹云和非雹云视作含参变量β的多因子线性模型，用最小二乘法确定参变量，并构造由多元隶属函数表示的判别方程，进而按样本的多元隶属度回报拟合最好原则确定雹云和非雹云的判别阈... 为了探索建立多元隶属函数识别雹云的判别方程，本文将雹云和非雹云视作含参变量β的多因子线性模型，用最小二乘法确定参变量，并构造由多元隶属函数表示的判别方程，进而按样本的多元隶属度回报拟合最好原则确定雹云和非雹云的判别阈值λ０。用该方法建立了５个不同样本组合的雹云判别式，进行了效果检验，并与其它雹云判别法的结果相比较。 展开更多

关键词 多元隶属函数 雹云识别 最小二乘法

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补偿性下沉气流对积云发展影响的数值模拟 被引量：1

14

作者 李如祥 《气象科学》 CSCD 北大核心 1990年第1期92-101,共10页

本文用带有积云外补偿性下沉气流参数化方法的积云一维时变模式讨论了补偿性下沉气流对积云发展的影响,并与虚质量系数模式作了比较。计算结果表明,选择合适的参数β就能比较合理地模拟降水性积云和非降水性积云的发展情况。

关键词 积云 补偿性下沉气流 数值模拟 参数化 虚质量系数模式

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基于Fisher判别分析法的雹云识别模式及其效果检验 被引量：2

15

作者 李祚泳 刘少侬 邓新民 《成都气象学院学报》 1994年第1期64-69,共6页

作者根据雹云等强对流天气的雷达回波参数的数量特征，应用Ｆｉｓｈｅｒ判别分析法，对待识别的强对流天气样本云作出雹云和雷雨云的定性分类判别。用该方法对成都市１９８２～１９９０年的１７３个雹云和雷雨云样本回波资料建模，并对... 作者根据雹云等强对流天气的雷达回波参数的数量特征，应用Ｆｉｓｈｅｒ判别分析法，对待识别的强对流天气样本云作出雹云和雷雨云的定性分类判别。用该方法对成都市１９８２～１９９０年的１７３个雹云和雷雨云样本回波资料建模，并对１９９０年的１３个试报样本进行检验。其判别结果与主分量分析法判别结果比较表明该方法用于雹云识别是适合的。 展开更多

关键词 费歇判别分析 识别模式 雹云

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三维冰雹云模式对贵州“3.19”冰雹过程的数值模拟 被引量：1

16

作者 蒋瑛 朱克云 +1 位作者 张杰 龙天强 《成都信息工程大学学报》 2016年第2期197-203,共7页

为了探讨冰雹发生的强对流天气的物理机理和动力过程,利用三维冰雹云模式,对2013年3月19日发生在贵州黔东南地区的强对流天气的宏观及微观发展过程进行数值模拟。结果表明,冰雹云在发展阶段,云中出现较弱的上升气流,在成熟阶段,上升气... 为了探讨冰雹发生的强对流天气的物理机理和动力过程,利用三维冰雹云模式,对2013年3月19日发生在贵州黔东南地区的强对流天气的宏观及微观发展过程进行数值模拟。结果表明,冰雹云在发展阶段,云中出现较弱的上升气流,在成熟阶段,上升气流不断增强,且在云中出现了较强的垂直风切变,在消亡阶段,云中主要以下沉气流为主。模式较好地模拟出云中各种水物质相态变化微物理过程的演变、转化及分布特征,结果表明冰雹质量和浓度的增长主要由霰自动转化而来,霰粒子质量越大,雹增长得越快,以上模拟结果可为预报该地区的冰雹提供一定的参考和依据。 展开更多

关键词 气象学 中尺度气象学 云模式 微物理过程 冰雹

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山西一次冰雹形成机制及雹云催化技术的数值模拟研究

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作者 封秋娟 李培仁 +2 位作者 申东东 东义宇 孙鸿娉 《山西气象》 2016年第1期37-43,共7页

本文应用中科院大气物理研究所的三维冰雹云模式，对2011年7月15日发生在山西的一次冰雹云过程及其催化试验进行了数值模拟，分析了冰雹发生发展微物理过程的变化，并作了一系列的碘化银催化试验。

关键词 冰雹云 数值模拟 催化试验

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利用FY-2C资料对西北太平洋海域云分类的研究 被引量：6

18

作者 尹跃 李万彪 +1 位作者 姚展予 金元国 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期257-263,共7页

使用2006年8月的31次FY-2C卫星资料进行地理定位研究,发现定位误差小于0.13条扫描线,此精度满足云分类研究需求;在此基础上,使用云分析法和聚类分析法对云进行分类试验,分类结果与FY-2C业务云产品进行对比。结果表明,云分析法确定的云... 使用2006年8月的31次FY-2C卫星资料进行地理定位研究,发现定位误差小于0.13条扫描线,此精度满足云分类研究需求;在此基础上,使用云分析法和聚类分析法对云进行分类试验,分类结果与FY-2C业务云产品进行对比。结果表明,云分析法确定的云型比业务云产品类型多,并对中低云有很好的识别;而聚类分析结果要优于业务云产品分类结果,在云分布细节上接近实际情况。 展开更多

关键词 FY-2C 定位 云分析法 聚类分析

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奎屯河流域水库群水情自动化测报系统 被引量：1

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作者 姜新海 盛东 +4 位作者 刘华梅 谢国琴 薛传伟 张保 王玉萍 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 2005年第2期229-232,共4页

介绍了奎屯流域水库水情自动化测报系统的构成以及该系统的设备配备、功能、运行情况和特点。该系统设9个遥测站和1个中心站。遥测数据由前置机实时收集后,经前置机软件对数据进行解码、纠错和合理性检测,以开放数据库的形式存储,通过... 介绍了奎屯流域水库水情自动化测报系统的构成以及该系统的设备配备、功能、运行情况和特点。该系统设9个遥测站和1个中心站。遥测数据由前置机实时收集后,经前置机软件对数据进行解码、纠错和合理性检测,以开放数据库的形式存储,通过共享方式供后台主机进行洪水预报和调度决策。 展开更多

关键词 自动化测报系统 奎屯河流域 水库群 开放数据库 设备配备 水库水情 遥测数据 调度决策 洪水预报 共享方式 前置机 中心站 遥测站 合理性

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辐辏状云与堤状云对未来降水的指示性

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作者 李殷洋 李康宁 《广西气象》 1990年第2期49-52,共4页

辐辏状云具有宽广的云区,长条平行的分布反映了高空的流场特征,特别是辐辏状卷云,现在知道它是副高边缘或是南支急流云系的指示云,因而常被用作重大天气过程的征兆。观测事实指出,出现在低空,云条延伸很长的堤状云(常称为长堤云),与大... 辐辏状云具有宽广的云区,长条平行的分布反映了高空的流场特征,特别是辐辏状卷云,现在知道它是副高边缘或是南支急流云系的指示云,因而常被用作重大天气过程的征兆。观测事实指出,出现在低空,云条延伸很长的堤状云(常称为长堤云),与大型天气过程关系密切。也是一种很好的天气指示云。本文就我们近年来(1981—1989年)南宁的云天日记和云图拍摄资料,分析探讨辐辏状和堤状云的规律及与未来降水的关系。 展开更多

关键词 辐辏状云 堤状云 降水 云图 云态 天气变化

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