检索结果-内蒙古大学图书馆

南京信息工程大学学报 2024年第6期16卷 771-781页

作者：智协飞崔碧瑶季焱南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室南京210044 天气在线(无锡)科技有限公司/天气在线气象应用研究所无锡214000

随着全球气候变化的不断加剧和城市化的快速发展,极端降雨过程导致的城市积涝灾害愈演愈烈,已成为世界各国许多城市面临的严重挑战.基于2021年5—8月浙江省诸暨市75个国家自动气象观测站的降雨量数据和典型积水点的积水深度数据,使用深... 详细信息

随着全球气候变化的不断加剧和城市化的快速发展,极端降雨过程导致的城市积涝灾害愈演愈烈,已成为世界各国许多城市面临的严重挑战.基于2021年5—8月浙江省诸暨市75个国家自动气象观测站的降雨量数据和典型积水点的积水深度数据,使用深度学习模型长短时记忆网络(Long Short Term Memory,LSTM)构建降雨量与积水深度的关系模型,提供未来间隔15 min的2 h内城市积涝水位预报,并与随机森林(Random Forest,RF)和人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)模型预报结果进行对比.预报结果表明,LSTM使用前4 h的积水与降雨量资料进行未来2 h积水预报的结果最优,均方根误差(RMSE)小于5.6 cm,相关系数(CC)大于0.93,纳什效率系数(NSE)大于0.86,预报效果优于RF和ANN,所构建的积水预报人工智能模型具有较好的预报效果.

关键词：深度学习长短时记忆网络城市积涝降雨量积水深度

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双低空急流影响下华南初夏降水日变化的时空分布特征

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大气科学学报 2022年第3期45卷 444-455页

作者：智协飞李佳张玲南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 天气在线(无锡)科技有限公司天气在线气象应用研究所江苏无锡214000

利用2010—2016年5—6月ERA5逐小时再分析数据集和国家气象信息中心逐小时降水量融合产品,对影响华南地区的低空急流事件进行筛选和分类,并分析天气系统相关的低空急流(Synoptic-system-related Low-Level Jet,SLLJ)和边界层急流(Bounda... 详细信息

利用2010—2016年5—6月ERA5逐小时再分析数据集和国家气象信息中心逐小时降水量融合产品,对影响华南地区的低空急流事件进行筛选和分类,并分析天气系统相关的低空急流(Synoptic-system-related Low-Level Jet,SLLJ)和边界层急流(Boundary Layer Jet,BLJ)的日变化及其影响下的华南降水日变化的时空分布特征。结果表明,BLJ和SLLJ在白天减弱、夜间增强,并在凌晨达到峰值,其日变化主要与边界层惯性振荡引起的非地转风的顺时针旋转有关。双急流日华南地区降水量显著增加,且降水日变化有明显的区域差异,这与双急流的演变和配置密切相关。广西中北部主要为SLLJ左前方发生的夜间山区降水,且降水量仅有凌晨的单峰。广西沿海和广东地区存在早晨和午后两个峰值,BLJ出口区辐合和SLLJ入口区辐散的维持有利于降水频率的增大,从而导致午后峰值的出现,而早晨的峰值除了受双急流有利配置的影响外,主要归因于早晨降水强度的增加。

关键词：华南边界层急流天气尺度低空急流降水日变化惯性振荡

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长江中游地区PM_(2.5)重污染过程的典型天气环流分型及区域传输影响

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环境科学 2022年第8期43卷 3913-3922页

作者：王莹智协飞白永清董甫张玲南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心气象灾害教育部重点实验室南京210044 天气在线气象应用研究所无锡214000 中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205

作为一个新的区域性霾污染中心,长江中游地区地理位置特殊,是我国中东部地区大气污染物区域传输的重要枢纽,天气环流对该区域不同传输和累积型PM_(2.5)重污染的形成机制还不甚了解.利用T-mode斜交旋转主成分分析法(PCT),对2015~2019年... 详细信息

作为一个新的区域性霾污染中心,长江中游地区地理位置特殊,是我国中东部地区大气污染物区域传输的重要枢纽,天气环流对该区域不同传输和累积型PM_(2.5)重污染的形成机制还不甚了解.利用T-mode斜交旋转主成分分析法(PCT),对2015~2019年采暖季长江中游地区74 d PM_(2.5)重污染事件进行天气环流分型,得到:PCT1高压底部传输型(天数:41 d,占比:55.4%)、PCT2低压辐合累积型(天数:12 d,占比:16.2%)、PCT3高压静稳累积型(天数:11 d,占比:14.9%)和PCT4高压后部传输型(天数:10 d,占比:13.5%)这4种主要的大气环流类型.区域传输型污染(PCT1和PCT4)占比高达69%,是长江中游地区PM_(2.5)重污染发生的主导因素,突显了地域特殊性.其中,PCT1是最主要的环流型,冷锋南侵伴随强偏北风驱动上游地区污染物快速传输,使得PM_(2.5)浓度暴发式增长.境内传输通道城市襄阳、荆门和荆州PM_(2.5)传输过程具有12 h滞后特征,其PM_(2.5)影响源区主要分布在上游的河南中北部、山东西部和华北大部分地区.PCT4传输型受低层偏东风输送影响,污染上升速率也相对较快.PCT2和PCT3为静稳天气环流型,地面风速较小,低层水平辐合和下沉运动有利本地PM_(2.5)重污染累积,污染上升速率和持续时间都相对传输型更长.

关键词： PM_(2.5) 长江中游地区区域传输 T-mode斜交旋转主成分分析法(PCT) 环流分型

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地形高度依赖水平局地化尺度方案在台风数值模拟中的应用试验

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大气科学学报 2022年第2期45卷 257-267页

作者：夏宇张涵斌陈静陈良吕刘昕北京城市气象研究院北京100081 天气在线气象应用研究所江苏无锡214000 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 重庆市气象科学研究所重庆401147 成都信息工程大学四川成都610225

为了探究GRAPES区域集合三维变分混合同化系统中“地形高度依赖水平局地化尺度方案”对台风预报性能的影响,以“苏迪罗”台风(2015)和“杜鹃”台风(2015)为例,开展了集合变分混合同化系统在台风中的应用试验,对比分析了“地形高度依赖... 详细信息

为了探究GRAPES区域集合三维变分混合同化系统中“地形高度依赖水平局地化尺度方案”对台风预报性能的影响,以“苏迪罗”台风(2015)和“杜鹃”台风(2015)为例,开展了集合变分混合同化系统在台风中的应用试验,对比分析了“地形高度依赖水平局地化尺度方案”和非“地形高度依赖水平局地化尺度方案”集合变分混合同化后台风路径、强度以及台风所带来的降水的预报结果。试验结果表明,“地形高度依赖水平局地化尺度方案”下台风路径与实况更为接近,该方案可有效地减小台风的路径误差,但对台风强度改进效果不明显。“地形高度依赖水平局地化尺度”方案相较于非“地形高度依赖水平局地化尺度”方案,能一定程度减小台风降水预报的漏报现象,提高各降水量级的TS评分。总体来看,“地形高度依赖的水平局地化尺度”方案可提高台风的降水预报技巧,在一定程度上减小台风的路径误差。

关键词：集合变分混合同化局地化台风应用试验

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干旱传播研究进展与展望Ⅱ--影响因素与干旱传播研究展望

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南水北调与水利科技（中英文） 2023年第4期21卷 654-668页

作者：智协飞田云涛陈昌春张余庆南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室南京210044 天气在线气象应用研究所江苏无锡214000 南京信息工程大学地理科学学院南京210044 淮阴师范学院城市与环境学院江苏淮安223000

针对影响干旱传播的3个方面因素,将气候因素分成降水、气温、风向和大气环流,将下垫面因素分成地质与地貌、植被与土壤,将人类活动因素分成土地利用与变化、水资源开发利用,系统地回顾了控制与影响干旱传播的有关因素及在不同国家和不... 详细信息

针对影响干旱传播的3个方面因素,将气候因素分成降水、气温、风向和大气环流,将下垫面因素分成地质与地貌、植被与土壤,将人类活动因素分成土地利用与变化、水资源开发利用,系统地回顾了控制与影响干旱传播的有关因素及在不同国家和不同区域的变化,特别指出气候及下垫面因素在不同地点和时间对干旱传播过程可能会呈现出明显的差异性影响。干旱传播过程及其影响因素与机制的深入探讨,有助于提高干旱监测与预警水平,减少干旱灾害对经济、社会和生态环境等带来的负面影响。此外,从多源数据多模型融合、干旱传播三维建模、干旱传播驱动机理和干旱灾害链条延伸等方面进行了展望。

关键词：干旱传播影响因素进展展望

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基于复卡尔曼滤波技术的华东区域风的多模式集成预报研究

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气象 2022年第4期48卷 393-405页

作者：吴柏莹智协飞陈超辉张秀年南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室南京210044 天气在线气象应用研究所江苏无锡214000 国防科技大学气象海洋学院长沙410073 云南省气象台昆明650034

基于欧洲中期天气预报中心的业务预报系统(EC)、美国国家环境预报中心的全球预报系统(GFS)、我国的中尺度数值业务预报系统(CMA-MESO)和全球预报系统(CMA-GFS)这4个预报系统的华东及周边地区(20°~40°N、110°~130°E)... 详细信息

基于欧洲中期天气预报中心的业务预报系统(EC)、美国国家环境预报中心的全球预报系统(GFS)、我国的中尺度数值业务预报系统(CMA-MESO)和全球预报系统(CMA-GFS)这4个预报系统的华东及周边地区(20°~40°N、110°~130°E)2020年1—4月逐日地面和高空风的0~72 h预报资料,利用复卡尔曼滤波方法(augmented complex extended Kalman filter,ACEKF)对其进行多模式集成预报试验,并对结果进行检验和评估。结果表明,ACEKF方法的预报效果优于多模式消除偏差集合平均、多模式超级集合预报等方法和单一模式的预报,能够进一步降低风速预报的误差,提高风场预报的预报准确率。ACEKF在高空风速预报上的改进效果要优于地面风速预报,在地形复杂地区改进效果更优,在所有预报时效的均方根误差和距平相关系数上均有体现。

关键词：复卡尔曼滤波技术多模式集成预报风速数值预报

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集合变分混合同化方案在快速循环同化系统中的应用研究

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大气科学 2020年第6期44卷 1349-1363页

作者：张涵斌李玉焕陈敏冯琎范水勇沈海波北京城市气象研究院北京100089 天气在线气象应用研究所江苏省无锡214000 南京信息工程大学南京210044

基于北京市气象局快速循环同化系统RMAPS-ST以及对流尺度集合预报系统RMAPS-EN,构建了En-3DVAR集合变分混合同化系统,将该系统应用到业务快速循环同化系统中并进行试验,分别在冷启动与循环启动环境下对比了混合同化系统(Hybrid)与三维变... 详细信息

基于北京市气象局快速循环同化系统RMAPS-ST以及对流尺度集合预报系统RMAPS-EN,构建了En-3DVAR集合变分混合同化系统,将该系统应用到业务快速循环同化系统中并进行试验,分别在冷启动与循环启动环境下对比了混合同化系统(Hybrid)与三维变分(3DVAR)的同化预报效果。获得的结论如下:单点试验结果表明,混合同化系统分析增量的分布与集合预报离散度分布具有较好的对应关系;在冷启动和循环启动中,三维变分的分析增量都表现出各向同性的特点,混合同化分析增量均表现出一定的流依赖特征;降水个例分析表明,在冷启动环境中,Hybrid与3DVAR效果相当,而在循环启动中,Hybrid的降水预报相对于3DVAR有较明显的改进效果;批量试验检验结果表明,冷启动中,Hybrid与3DVAR的评分大致相当,而在循环启动中,Hybrid相对于3DVAR的评分有明显改进;集合离散度和背景场误差的相关性分析表明二者在循环启动环境下具有更好的相关性。

关键词：集合变分混合同化快速循环同化系统区域集合预报三维变分

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基于神经网络和地理信息的华东及华南地区降水概率预报

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大气科学学报 2021年第3期44卷 381-393页

作者：智协飞张珂珺田烨季焱南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室江苏南京210044 天气在线气象应用研究所江苏无锡214000

基于欧洲中期天气预报中心(the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)2015年2月8日—2016年12月31日中国华东及华南地区24~168 h预报时效的逐日24 h累积降水集合预报资料,利用前馈神经网络建立NN(Neutral Network)模型及NN-GI(Neutral Network-Geographic Information)模型进行概率预报试验,并对两个模型输出的概率预报结果进行评估。结果表明,经NN模型和NN-GI模型订正后,降水概率预报结果得到明显改进,在168 h预报时效时,降水概率预报的CRPS值与原始集合预报相比分别下降了约16.00%、21.27%。与NN模型相比,NN-GI模型由于考虑到各格点的地理信息差异,在区域内预报技巧整体改进更优。这表明,在利用机器学习方法改进降水预报时,在模型中加入各个格点的地理信息非常重要。

关键词：降水概率预报神经网络地理信息 ECMWF集合预报

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华东地区地面和高空风场的多模式集成精细化预报研究

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大气科学学报 2023年第6期46卷 917-927页

作者：智协飞吴柏莹罗忠红曹晴南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 天气在线气象应用研究所江苏无锡214000 中国民用航空局空中交通管理局厦门空中交通管理站福建厦门361006 中国民用航空局华东地区管理局上海200335

基于欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)、中国国家气象中心业务运行的中尺度数值预报系统(Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System Meso,GRAPES-Meso)、美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的全球预报系统(Global Forecast System,GFS)、GRAPES全球预报系统(GRAPES-GFS)4个模式风场预报资料,利用双线性、反距离加权、三次样条、克里格等插值方法对华东及周边地区(110°~130°E,20°~40°N)2020年1—4月逐日地面和高空风0~72 h集合预报资料进行降尺度处理,得到满足机场及终端区气象保障的精细化风场预报。此外,还对精细化风场预报做多模式集成。结果表明,对于风场的精细化格点预报,反距离加权插值方法误差最小,为最优水平插值方法。基于扩展复卡尔曼滤波的多模式集成(Augmented Complex Extended Kalman Filter,ACEKF)可进一步减小风场预报的误差。对华东地区上海、青岛和厦门3个机场地面和高空风的多模式集成风场精细化预报的分析表明,ACEKF多模式集成预报不但均方根误差较BREM、ECMWF和GRAPES-GFS的预报误差小,且随高度变化也不如单模式预报的大,其预报性能更为稳定。

关键词：插值风场预报扩展复卡尔曼滤波高分辨率多模式集成

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基于不同微物理过程的广西沿海南风型暖区暴雨的数值模拟研究

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大气科学学报 2020年第5期43卷 867-879页

作者：智协飞董甫张玲吉璐莹朱寿鹏南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学无锡研究院天气在线气象应用研究所江苏无锡214000

基于WRFV3.6.1,利用其8个云微物理参数化方案对2010—2016年华南汛期(4—9月)的6个南风型暖区暴雨个例进行数值模拟与多方案集成试验,并采用基于对象的诊断评估方法(MODE)对模拟结果进行评估。结果发现对于大多数个例,WRF模式都能较好... 详细信息

基于WRFV3.6.1,利用其8个云微物理参数化方案对2010—2016年华南汛期(4—9月)的6个南风型暖区暴雨个例进行数值模拟与多方案集成试验,并采用基于对象的诊断评估方法(MODE)对模拟结果进行评估。结果发现对于大多数个例,WRF模式都能较好地模拟出暖区暴雨的降水带,对暖区降水带模拟最好的参数化方案是WSM6方案,其次是Lin方案;模拟效果较差的参数化方案为CAM5.1与NSSL 2-mon方案。选取模拟结果较好的个例进行诊断分析,发现不同参数化方案得到的动力学特征以及云微物理特征相关变量存在较大差异,导致模拟降水的差异。在单方案模拟的基础上,开展多方案集成试验,发现多方案集成方法能够有效降低模式模拟的不确定性,产生更稳定的模拟结果。

关键词： WRF模式云微物理参数化方案暖区暴雨 MODE

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