基于多雷达三维插值格点强冰雹诊断因子的强冰雹识别方法

为解决单部雷达强冰雹识别产品在雷达的探测范围、雷达的静锥区以及与基于格点的近风暴环境因子的融合上存在局限性的问题,本文建立了雷达反射率因子的三维局部空间插值及多部雷达拼图方法;类似于SCIT算法的风暴单体的VIL及SHI等冰雹识别参数的计算,基于多部雷达三维插值拼图数据集,实现了格点VIL、SHI、POH和POSH等算法,建立了基于三维格点的多部雷达强冰雹识别参数因子、风暴数值模拟的近风暴环境因子(0°层及-20°层高度)为识别参数的冰雹识别算法。为确定适合于贵州地区的冰雹识别阈值,使用贵州504个防雹炮点的冰雹观测资料及贵州2005年和2006年8次贵阳、遵义雷达站冰雹个例观测资料,建立了冰雹算法校验数据库;通过对降雹校验数据库的统计分析,建立了适于贵州地区VOD与冻结层高度统计关系式,确立了VIL密度产品的强冰雹判别阈值,并通过对WTSM的调整,改进了原来的POSH算法,在贵州西北部到中部一线的一次强冰雹过程中对强降雹区的识别效果较好。     

WSR/98D与WSR-81S天气雷达应用对比分析

通过对两次冰雹天气过程的两部天气雷达产品的对比分析,表明WSR/98D产品精细、准确,对弱回波探测能力强,在揭示由海风锋造成的强对流冰雹天气的生成演变机制上明显优于WSR-81S.文章还从信息获取原理以及资料加工等方面剖析了WSR/98D的优越性.将新一代天气雷达与旧的业务雷达进行对比分析,比较其探测的优越性.     

文山州两次强冰雹天气的环流背景和雷达产品对比分析

该文通过对2012年8月5日和2012年8月12日2次强冰雹天气的天气背景及多普勒雷达回波强度、径向速度、垂直液态水含量、冰雹指数等雷达产品的对比分析,总结出在大范围水汽条件不是很有利的环流背景下,文山州8月冰雹天气在多普勒雷达产品上的表现特征和一些定量指标:回波强度≥55 dBz、≥50dBz的强回波垂直伸展高度≥6 km,垂直液态水含量VIL≥25 kg/m2时,容易产生冰雹天气,注意发布强对流天气预警;强对流降雹天气与逆风区和风的辐合有关,超级单体所在区域均对应着逆风区或是辐合线;冰雹指数产品对冰雹预报有很好的指示作用,降雹概率和强降雹概率达到100%时发布冰雹预警,但是冰雹最大直径与实况偏大,只能作为参考。     

CINRAD/SA雷达冰雹探测算法效果检验及参数本地化

2004年CINRAD/SA雷达新的冰雹探测算法(HDA)代替了原来的算法,新的冰雹探测算法(HDA)估测任意尺寸的冰雹概率(POH)、直径大于等于19 mm的强冰雹概率(POSH)和最大冰雹直径预测(MEHS)。结合济南雷达探测资料对冰雹探测算法预测效果进行了检验,虽然有较高的探测准确率,但同时错误率较高,临界成功率较低,最大冰雹尺寸预测值与实况的平均差值约为14.6 mm。对2002~2005年济南雷达站的历史资料进行了统计分析,降雹单体和非降雹单体在最大反射率因子上存在较大差异,5、6、7月的降雹单体最大反射率因子平均值分别为59.7、61.86、3.9 dBz,非降雹单体最大反射率因子平均值分别为53.8、54.9、55.6 dBz。依据统计数据,对冰雹探测算法中的反射率因子等门限值调整为53 dBz后,冰雹预测仍具有较高的探测准确率,错误率和临界成功率得到了明显改善;对最大冰雹尺寸预测中的算法因子门限值调整后,预测值与实况有较好的对应关系。     

多普勒雷达中气旋判据及算法的发展与应用

由于超过90%的中气旋伴随着龙卷、强雹、大风等强天气发生,因此中气旋的识别与应用对于准确、实时发布强天气预警具有十分重要的意义。目前我国仅CINRAD WSR—98D SA/SB多普勒雷达内置了美国强风暴实验室开发的中气旋算法,并有相应的中气旋产品,其他型号的多普勒雷达则只能从径向速度图上人工识别中气旋。回顾了中气旋判据演变的三个阶段,对当前业务上使用的第三阶段的中气旋判据存在的问题进行了分析;依据中气旋算法发展历程,介绍了中气旋切变算法、中气旋算法及中气旋探测算法,并对当前业务上使用的中气旋算法得到的产品应用及其存在问题作了讨论。     

云南多普勒天气雷达网探测冰雹的覆盖能力

冰雹是常见的天气现象之一,天气雷达是探测冰雹的一种强有力工具。多普勒天气雷达网除体扫模式的局限外,复杂的山地地形对雷达波束造成的遮挡,对于雷达探测冰雹天气现象的不利影响非常大。针对雹云回波的垂直结构特征,考虑0℃、-20℃层高度和回波强中心高度几个关键参数,分析雷达探测雹云的区域覆盖能力。以位于低纬度高原的云南省C波段多普勒天气雷达网为对象,分析其探测雹云的覆盖情况,并按探测效果进行了区域分型。与实际降雹天气的对比表明,该评估方法衡量雹云探测范围较合理;云南多普勒天气雷达网雹云适合探测区约占全省面积的75%,约2%的面积部分遮挡,0.2%被完全遮挡,遮挡比较严重的区域主要位于昭通东北部和临沧东北部。云南省规划的9部雷达全部业务化运行后,理论上90%的地面降雹区能被雷达有效监测和识别,约有3%的地面冰雹区只有当雹云发展到8 km以上才能被识别,约6%只能探测8 km高度以下的回波,可能导致漏判、误判,约8.5%面积为冰雹识别的盲区。     

一次弱降雹过程的雷达产品特征及识别方法

首先分析了多普勒雷达垂直累积液态含水量（VIL）产品的不足之处,并在此基础上提出了直接将雷达反射因子作空间积分的算法;然后综合利用重新计算的VIL、VIL密度和不同高度的反射率密度（VIZ）,来判断和识别强对流天气;最后通过对发生在江西境内的1次弱降雹过程的分析,在日常临近预报流程的基础上,着重分析了VIZ、VIL和VIL密度等物理量的时间变化特点。分析结果表明,这些物理量除了可以准确判断出有冰雹发生外,还可以根据其时间变化大致估算出地面降雹时间。     

VIL产品在人工防雹中的应用

利用西安多普勒雷达垂直累积液态含水量（VIL）产品及地面实况资料,分析2005--2006年渭南19个典型雹日的VIL回波特征。得出指标：VIL值的变化可以应用于预测降雹;降雹时VIL值在50kg／m。以上;一般在降雹前VIL值有明显的“跃增”;VIL值的迅速减小会给本地和下游地区造成雷雨大风冰雹天气;在距离雷达较远的合阳、韩城VIL值可信度较低。这些指标的应用对强对流天气的临近预报和有效开展人工防雹作业具有指导意义。     

WSR-88D冰雹探测算法在贵州地区的评估检验

通过制定一定的规则,使用贵州504个防雹炮点的冰雹观测资料及2005,2006年贵阳雷达站8次冰雹过程观测资料,使用时间窗方法间接地将风暴单体与降雹记录相联系,建立了冰雹算法校验数据库,并对降雹校验数据库的数据进行统计分析,应用探测概率、虚警率、临界成功指数来检验冰雹探测算法。强冰雹概率 (POSH) 的强冰雹探测算法的总体评估结果表明:当POSH算法的强冰雹预警阈值为30%时,在贵州地区获得最高的临界成功指数评分,但这个阈值在每次强冰雹预警时并不是都获得最佳结果。强冰雹预警阈值选择模式 (WTSM,即根据冻结层高度动态选择每天强冰雹指数的预警阈值) 在不同地区气候状况下的差异,是导致缺省的POSH算法在贵州地区应用不佳的最主要原因,这也说明对冰雹探测算法的局地性适用评估非常必要。通过对WTSM的调整,改进了原来的POSH算法。     

双偏振多普勒天气雷达在冰雹识别中的应用

选取2011年7月26日北京强冰雹天气个例,结合北京Micaps实时资料,分析降雹过程的天气背景、层结稳定性。利用常规多普勒雷达对该过程的回波演变、基本雷达产品进行分析,重点研究北京C波段双偏振多普勒天气雷达产品的独立参量,根据这些参量对云中粒子的特征变化,探讨双偏振参量在识别冰雹中的应用。实例分析表明,相比常规多普勒雷达,双偏振多普勒天气雷达的差分反射率因子、传播常数、自相关系数可以直接有效在降雹前对云中的雹区进行判断,这对冰雹的预报具有重要的指示意义。     

基于物联网的气象观测站电量在线检测方法

针对目前气象观测设备中蓄电池电量的在线检测装置几乎空白的现象,综合运用蓄电池的交流注入法检测、物联网等技术,电池两端注入交流横流信号,通过蓄电池的相位角和内阻计算蓄电池电量,在实际应用中对检测流程进行了实验和改进,增加了Kalman滤波降低干扰,实现了蓄电池电量的可靠直接在线测量。并根据此方法给出了硬件电路的具体实现,在实际业务中进行了应用,具有较高的可操作性、准确性、一致性。     

高光谱大气红外探测器AIRS资料云检测及晴空通道应用技术初步研究

目前GRAPES-3DVar(全球\区域同化预报系统)使用的AIRS云检测方案只能够检测出完全晴空时的视场资料,对于受到云污染的视场,所有通道资料全部被剔除。研究表明有云视场当中的云顶以上资料对数值预报的影响更加重要,研究也更加有意义。因此,文章借鉴McNally和Watts云检测方案,结合GRAPES-3DVar系统和仪器特征,建立了一种适合于GRAPES-3DVar模式的晴空通道检测方案。该方案不但可以检测出完全晴空的视场资料,同时也可以检测出有云视场当中不受云影响的云顶以上通道资料;另外,还可以求出云顶高度,判断出高、中和低云。然后,将AIRS观测资料分别用晴空视场检测方案和晴空通道检测方案进行云检测,从结果分析看,晴空视场检测方案可以检测出的晴空资料占总资料的9.14%,而晴空通道检测方案检测出的晴空资料达到了34.86%,是传统云检测方案的3.8倍,大大增加了资料的使用度。     

基于方向特征显著性计算的MRI脑图像肿瘤检测

本文提出了一种利用方向性特征进行显著性建模的MRI脑图像肿瘤自动检测算法.该模型首先将MRI脑图像进行预处理,去除掉图像中头骨区域的干扰;然后使用基于方向特征的显著性检测增加病变区域的对比度,实现更准确地提取肿瘤图像区域.本文算法在脑图像数据集上进行了大量的实验,并且与主流的肿瘤自动检测方法进行了对比,证明了本文算法的有效性,并为医生提供可靠的辅助诊断和临床参考.     

基于深度图像目标检测的智能台风涡旋识别技术

基于2005—2020年的中国气象局台风最佳路径数据集以及葵花(Himawari)8和风云(FY)卫星云图数据,首先将卫星原始数据转换为FULLDISK灰度图像作为台风涡旋识别技术的图像来源,并制定新的VOC (Visual Object Classes)标注规范,构建了样本标注数据集。利用运行速度快、识别准确率高的人工智能领域经典目标检测SSD(Single Shot MultiBox Detector)模型作为台风涡旋识别的基础模型,并针对台风涡旋识别的独特性,特别是弱涡旋识别困难,提出一种迭代的SSD目标检测模型,明显提高了台风涡旋的识别精度。通过目标检测技术对卫星云图进行智能特征分析、抽取、识别和定位,实现了自动涡旋正确识别和定位,最终建立了智能台风涡旋识别技术。测试结果显示:该技术对强热带风暴级以下强度台风涡旋正确识别率为40%~80%,对强热带风暴级及以上强度台风涡旋正确识别率达90%以上,能够精准识别强台风级及以上强度涡旋,该技术为今后业务利用高时空分辨率卫星图像对台风进行实时精密监测提供了技术支撑。      

基于SRTM地形数据天气雷达地形遮挡分析系统开发及应用

天气雷达是目前对强对流、台风、暴雨等天气过程进行精细探测的重要手段之一,其观测数据对天气预报业务起着关键的作用。天气雷达的探测能力会受到雷达所建位置四周地形遮挡影响。因此合理的雷达选址能更大程度地发挥出雷达的探测能力。基于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台获取的SRTM地形数据,利用MATLAB工具开发天气雷达地形遮挡分析系统,实现一键智能绘图,获取天气雷达遮蔽角图、各方位遮蔽角柱状图、等射束高度图及等射束高度拼图,提高雷达选址的工作效率。通过仿真试验测试系统功能,通过实例应用实际分析拟建站点地形遮挡情况。同时,系统新加入智能分析结果为雷达建站选址提供相应的分析,并具备人工补偿功能可将人工现场观测数据加入结果中完善雷达建设选址。      

An economical optical cloud/fog detector

A new, relatively low cost instrument has been developed to detect the presence of fog or cloud for fog/cloud sampling applications. The instrument uses attenuation of an 880 nm light emitting diode signal to detect cloud/fog drops in the optical path between a sending and receiving arm. Laboratory and field testing under a variety of conditions and fog types were carried out to determine the ability of the optical fog detector (OFD) to accurately detect cloud/fog presence as well as to provide some measure of liquid water content. Results indicated that the OFD provided a reliable estimate of fog presence as well as a reasonable estimate of liquid water content (LWC) under several different conditions. The OFD does appear to have an interference from rain, resulting in an overestimation of LWC during rainfall. This may occasionally give a false positive indication of fog presence.     

区域自动气象站风向风速传感器检测仪设计与应用

为了解决区域自动气象站的风向传感器、风速传感器的检测难题,设计出一种新型便携式风向风速传感器检测仪。该检测仪通过上位机软件和单片机来实现智能检测和控制等功能,工作时由单片机对步进电机驱动器编程可控制步进电机的精确定位,进而精确控制风向传感器的转动角度或风速传感器的转动速度,将传感器输出值与步进电机的标准值进行对比,最终实现自动化检测风向传感器、风速传感器计量性能的目的。通过与现有检测方法对比,结果显示其精确度更高,稳定性更好;该检测仪体积小、重量轻、操作简单便于携带、集合了风向检测功能和风速检测功能;能有效地解决野外区域自动气象站的现场检测难题。     

基于空-谱先验条件随机场的高分辨率遥感影像变化检测方法

高空间分辨率遥感影像能够提供丰富的空间细节信息,使利用遥感影像进行精细变化检测成为可能.为充分挖掘高分辨率影像中的光谱、空间信息,本文提出一种基于影像空-谱先验信息的条件随机场（Conditional Random Field based on Spectral-Spatial Prior,SSPCRF）模型,该方法使用显著性检测方式自动提供先验光谱-空间样本信息,提高一元势能构建精度,有效缓解一元势能构建不准确导致的推理过程中的误差传递问题,并在二元势能中综合考虑标记场与观察影像的空间上下文信息以保持变化地物轮廓信息.最后,使用基于消息传递机制的推理方法将模型进行全局优化.在2组高分辨率影像数据集上的实验结果表明该方法能够提供较精确的初始变化检测信息,使得在减少变化检测结果中虚警点的同时保持变化地物细节信息.     

Discrimination and Validation of Clouds and Dust Aerosol Layers over the Sahara Desert with Combined CALIOP and IIR Measurements

This study validates a method for discriminating between daytime clouds and dust aerosol layers over the Sahara Desert that uses a combination of active CALIOP（Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization） and passive IIR（Infrared Imaging Radiometer） measurements;hereafter,the CLIM method.The CLIM method reduces misclassification of dense dust aerosol layers in the Sahara region relative to other techniques.When evaluated against a suite of simultaneous measurements from CALIPSO（Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations）,CloudSat,and the MODIS（Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer）,the misclassification rate for dust using the CLIM technique is 1.16%during boreal spring 2007.This rate is lower than the misclassification rates for dust using the cloud aerosol discriminations performed for version 2（V2-CAD;16.39%） or version 3（V3-CAD;2.01%） of the CALIPSO data processing algorithm.The total identification errors for data from in spring 2007 are 13.46%for V2-CAD,3.39%for V3-CAD,and 1.99%for CLIM.These results indicate that CLIM and V3-CAD are both significantly better than V2-CAD for discriminating between clouds and dust aerosol layers.Misclassifications by CLIM in this region are mainly limited to mixed cloud-dust aerosol layers.V3-CAD sometimes misidentifies low-level aerosol layers adjacent to the surface as thin clouds,and sometimes fails to detect thin clouds entirely.The CLIM method is both simple and fast,and may be useful as a reference for testing or validating other discrimination techniques and methods.     

内蒙古自治区化学级用硅企业防雷检测要点

文章重点分析化学级用硅企业防雷减灾工作,以及指出了建（构）筑物设备和人员的防雷安全工作的着重点,从而达到企业的综合防雷保护,减少雷电灾害安全隐患。