多光谱云分类技术在锋面云系中的应用

将逐个修改聚类和模糊聚类的多光谱云分类技术应用于2002年6月10日03时锋面气旋云系的识别,并采用同一时次的地面常规观测与其进行了对比分析。结果发现,两种聚类方法对典型锋面气旋云系均有较好的识别能力,分类结果与天气概念模型云层分布情况一致;逐个修改聚类对组间差别较大的情况分类效果较好,而模糊聚类却对性质相近的类别有较好的识别;卫星图像分类结果与地面常规观测比较一致,但在层云、积云、层积云等性质较为相近类别的识别上存在一定差异。     

我国降水量的模糊聚类分区

本文采用模糊聚类中的系统聚类分析法对全国年、季降水量作了分压计算。为了客观地表示区内相关程度,提出了一种计算区内相关系数的方法。并根据实际情况,提出了选择降水分区方案的原则。结果比较令人满意。     

夏季降水的模糊聚类定量预报

应用基于等价关系的模糊聚类分析方法，取λ＝０．８５为水平截集，将铜仁市１９８０－１９９０年１１年的样本归为５类。对１９９１－１９９４年铜仁市夏季降雨量进行了试验检验，准确率达１００％，１９９５年投入业务使用，效果较好。     

基于模糊纹理光谱的全天空红外图像云分类

为了对全天空红外测云系统获得的红外图像进行云类自动识别, 提出了基于模糊纹理光谱结合云物理属性的全天空云类识别方法。首先根据不同滤波窗口的模糊纹理光谱图像特征, 确定了滤波窗口大小, 然后通过分析不同天空类型下的FUTS谱 (fuzzy uncertainty texture spectrum) 以及同一种天空类型下的FUTS谱, 考察了FUTS进行云类识别的适用性, 最后利用最小距离分类法和云基本物理属性对全天空红外图像进行了分类测试。在200个测试样本中, 层状云、积云、高积云、卷云和晴空的识别率分别为100%, 100%, 90%, 100%, 100%, 平均识别率达到98%。基于模糊纹理光谱的云分类算法对单一云空具有很好的分类效果, 可进一步应用于全天空红外图像的云分类识别。     

中国降水区划模糊聚类软划分法

利用软划分模糊聚类分析法,对中国160个观测站的近50年的年均降水数据进行研究,按降水量的多少和年际变化规律,把中国降水区域划分n类降水带,并研究了聚类参数对于划分结果的影响.进一步研究了经典的5类降水带划分法,发现了一些被分入某一降水带的地区可能具有较大的与其他类别的相似性(如通辽,大连等),研究结论提供了更丰富的隶...     

用模糊聚类法预报冬小麦产量趋势

利用长安气象观测站10a的冬小麦生育期、产量及气象观测资料，用回归分析确定出冬小麦生育期的冬前分蘖、拔节到孕穗期降水量、开花到乳熟期的降雨日数3个因子与冬小麦产量相关显。然后利用这3个因子进行模糊聚类，并用预报年的相关资料计算做出产量趋势预报。对1999年2000年西安地区产量年景试报，预报结果正确。     

副热带高压强度变化的模糊聚类诊断预测

采用模糊C均值聚类 (FCM)、遗传算法 (GA) 和模糊减法聚类 (FSC) 交叉融合、优势互补思想进行副热带高压影响因子的综合聚类分析和副热带高压指数的诊断预测。在统计分析的基础上, 通过选择若干与副热带高压指数关系密切的影响因子构成了高维特征空间, 进行了综合聚类分析, 实现了副热带高压指数的聚类判别和诊断预测。该文提出的综合聚类方法既可克服FCM/GA算法全局/局部寻优的不足, 又可客观确定聚类数目。试验结果表明, 该方法具有良好的分类效果, 判别结果与实况基本相符。     

基于模糊聚类分型的数值产品暴雨预报释用方法

本文阐述了一种基于数值产品的预报信息场的暴雨预报释用方法,提出了对暴雨历史样本形势场使用模糊聚类的客观分型技术,用条件概率让小概率事件成为相对的大概率,更有利于暴雨指标的提炼;该释用方法包含的信息量全面,以历史暴雨样本同期的包含大气三维空间压、温、湿、风及其释演的物理量,构建出25个数值产品参数指标作为鉴别暴雨的基础,同时也勾划出各暴雨型发生期大气高温、高湿、对流不稳定等机理结构特征,且均有具体物理量数据表述.预报方法的研究过程中探索了某些物理量场预报暴雨落区的规律;建立了暴雨预报工具,充分利用了现有业务中的质量较好的预报产品设立预报工具的起报条件,减少了暴雨空报率.     

多光谱卫星图像的一种模糊聚类方法

基于二维光谱特征空间，用模糊C均值(FCM)聚类方法，对多光谱静止卫星(GMS-5)图像进行了云分类试验，得到了比较合理的分类结果。该方法利用不同光谱通道的卫星云图光谱特征构造出一个二维光谱特征空问，对云图在特征空间上的光谱特征点进行FCM聚类，然后与已知云类样本的特征进行比较，确定出各聚类域的类属，进而得到二维光谱空间的云分类图，实况接收的云图可通过查验特征像素点在分类图中的落区位置来实现云的分类。     

一次对流云团过程结构特征的观测和模拟研究

为了解2015年8月22日发生在北京东部的一次对流云团的生消演变过程及微物理特征,使用耦合了CAMS云微物理方案的WRF中尺度云分辨模式对此次过程进行数值模拟。由于研究的对流云团尺度较小,对时空分辨率要求较高,把LAPS(Local Analysis and Prediction System)局地分析和预报系统同化多源观测资料后输出的高分辨率的中尺度分析场作为模式的初始场。将模拟结果与FY-2F卫星、北京SA波段多普勒天气雷达、地面雨量站等观测资料进行对比分析。同时,研究了对流云团中的微物理含量分布,深入分析此次过程的降水机制。结果表明:模式能够较好地模拟出对流云团在生成、发展、成熟和消散的四个不同阶段的演变规律,整个对流云系的发展持续4 h左右,对北京有直接影响的对流单体的生命时长在1 h左右;模拟的自然云云带分布和演变规律、小尺度云团的尺度、位置、形状和垂直结构都与观测资料有较好的一致性;模式也能模拟出降水落区和量级及强中心的位置。此次对流云过程主要为冷暖混合云系结构,云中过冷水丰沛,降水机制以冷云降水为主,暖区供水云对降水的发展有促进作用,霰融化为雨滴是主要的成雨过程。     

基于云类型匹配和距离误差权重的单层云云底高度估计

云底高度(cloud base height,CBH)的观测对地气系统的辐射模拟和保障飞行安全有重要意义。本文结合CloudSat/CPR、CALIPSO/CALIOP和Aqua/MODIS的主被动观测资料,建立了基于云类型和距离的CBH估计算法。本文云分类方法采取国际卫星云气候计划(International Satellite Cloud Climatology Project,ISCCP)的云分类法,并利用A-Train数据对估计结果进行验证。结果表明,CBH的平均误差小于3 km,而低云CBH的平均误差小于1 km。在0~500 km的估计范围内,CBH估计的绝对误差主要在1 km以内,均方根误差不超过3 km。最后,基于此方法,本文重建了一个锋面云系的三维结构。     

卫星遥感云分类和TBB产品在天津地区云状识别的应用分析

利用2012年4月1日至2013年7月31日地面观测资料和卫星遥感云分类、相当黑体亮温TBB产品,针对不同天气类型进行背景统计和个例分析,讨论云分类、TBB产品在云状自动识别中的应用。结果表明:地面云观测取消后,云观测业务可以依据卫星遥感产品展开,即以云分类产品为基础,结合TBB资料和天气现象进行订正。当无降水时,云状以云分类产品为主,如云分类产品为积雨云,可将云状订正为非降水云;当TBB240 K时,同时变率由负值向正值转变至接近0时,有雷暴活动发生,无论是何种云分类产品,云状可直接定为积雨云;TBB在240~260 K,为稳定性降水时,考虑为非对流性云(层积云或高积云、高层云或雨层云)。     

GMS-5四通道云图的自动分类及其在定量降水估算中的应用

根据日本地球静止气象卫星（GMS-5）云图的新特点,运用动态分类方法对GMS-5四通道卫星云图进行分类,得到各种云类及地表。并由分类结果,根据一维云模式得到的对流云对流核心云顶温度与降水之间的关系,对层云和对流云做定量降水估算。并用1995年8月31日的云图资料进行对流云和层云的降水估计试验,将估算出的降水率和降水面积与地面1 h的观测降水资料进行比较,结果表明：假如设置40%为降水的允许误差,那么降水估计的准确覆盖率将达到70%。能在业务应用中推广,并且该方法可以应用到即将发射的风云2号气象卫星资料处理     

中尺度暴雨云团发生发展前的一些征兆

利用湿有效能量方法找出了盛夏午后北京地区中尺度暴雨云团发生发展的一些征兆：（１）北京地区已贮存着大量能量；（２）湿有效能量正在北京地区积聚；（３）低层流场结构有利于出现强迫抬升；（４）北京地区与河套地区之间午后将出现非绝热加热形成的巨大水平温差。     

基于模糊逻辑的大气云粒子相态反演和效果分析

为了探究8mm云雷达探测到的大气云粒子相态特征,根据Shupe总结得到云雷达探测参量:反射率因子、Doppler径向速度、线性退偏振比以及温度在不同相态水凝物对应的云雷达产品特征阈值,采用不对称T型的隶属函数,成员函数包括:反射率因子、线性退偏振比、径向速度以及垂直温度廓线,反演出的粒子相态包括:雪、冰晶、混合相态、液水、毛毛雨、雨等6种。通过联合分析中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的偏振云雷达探测资料和GTS1型探空仪温度数据,结果表明;通过模糊逻辑法对云雷达探测的参量反演出的大气粒子相态结果与探空实时数据一致性较好,对现阶段常规天气预报参考、人工影响天气作业指挥以及效果评估来说具有较好指导性。     

Cloud Classification and Distribution of Cloud Types in Beijing Using Ka-Band Radar Data

A cloud clustering and classification algorithm is developed for a ground-based Ka-band radar system in the vertically pointing mode. Cloud profiles are grouped based on the combination of a time–height clustering method and the k-means clustering method. The cloud classification algorithm, developed using a fuzzy logic method, uses nine physical parameters to classify clouds into nine types: cirrostratus, cirrocumulus, altocumulus, altostratus, stratus, stratocumulus, nimbostratus,cumulus or cumulonimbus. The performance of the clustering and classification algorithm is presented by comparison with all-sky images taken from January to June 2014. Overall, 92% of the cloud profiles are clustered successfully and the agreement in classification between the radar system and the all-sky imager is 87%. The distribution of cloud types in Beijing from January 2014 to December 2017 is studied based on the clustering and classification algorithm. The statistics show that cirrostratus clouds have the highest occurrence frequency(24%) among the nine cloud types. High-level clouds have the maximum occurrence frequency and low-level clouds the minimum occurrence frequency.     

江苏前汛期区域性大暴雨的云团特征

该文着重分析了１９８０－１９９０年江苏前汛期区域性大暴雨的ＧＭＳ云图，揭示形成区域性大暴雨的云团特征，演变形式，对它们进行了分类，并提出预报着眼点。     

广西前汛期冷锋云系中尺度对流云团卫星云图特征分析

通过对1994～2002年间9次由冷锋云系中尺度对流云团分析,发现广西前汛期冷锋云系中尺度对流云团的源地主要是黔西南和黔中;移动方向是东或东南;当环境云场强度指数≥28有利对流云团的发展,≤26时不利对流云团的发展;初步研究了中尺度对流云团生命史不同阶段的卫星云图形态特征,给出了中尺度对流云团降水的时空分布特征。