检索结果-内蒙古大学图书馆

2022年7-8月黄河中游强降水极端性特征及其形成机制

高原气象 2024年第4期43卷 919-932页

作者：乔春贵王国安中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南郑州450003 黄河流域气象中心河南郑州450003 河南省气象台河南郑州450003 河南省气象探测数据中心河南郑州450003

采用国家和省级气象站降水观测资料、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料和美国国家环境信息中心地形高程数据等,详细分析了2022年7-8月黄河中游持续强降水过程的极端性特征和形成机制。结果表明:(1)研究时段黄河中游共出现11轮强降水... 详细信息

采用国家和省级气象站降水观测资料、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料和美国国家环境信息中心地形高程数据等,详细分析了2022年7-8月黄河中游持续强降水过程的极端性特征和形成机制。结果表明:(1)研究时段黄河中游共出现11轮强降水过程,具有持续时间长、累计雨量大、降水时间间隔短、强降水落区重叠性高等特点;18个站点累计降水量的标准化距平超过2.5,多次降水过程中最大雨强超过50 mm·h^(-1),表现出显著极端性特征,且8月降水的极端性强于7月;强降水雨带分布和黄河中游地形特征密切相关。(2)7-8月亚洲中高纬度贝湖附近高度场标准化距平达-2.5~-1.5(8月超过-3.5),低槽较常年同期异常偏强;强降水过程中副高西脊点呈西进状态,7月副高脊线和北界南北摆幅较大,副高的每一次南北摆动与来自贝湖的冷空气结合,引发一次次强降水过程;8月副高脊线和北界缓慢南退,摆幅较小,持续性强降水形成于副高边缘。(3)8月水汽输送来自孟加拉湾、南海和东海,整层水汽通量积分标准化距平达2.5以上,PWAT维持40~60 mm,其标准化距平在内蒙古南部和晋陕区间北部均为2.5~3.5,局部3.5以上,水汽条件明显强于7月。(4)黄河中游上空存在上干冷下暖湿的不稳定层结,中低层36°N以北形成锋生,北部整层出现上升运动,垂直速度标准化距平达-2.5~-0.5,异常偏强,与强降水落区对应。(5)8月锋生函数分析表明,黄河中游北部降水发生前及发生时均有锋生,锋生值增减与降水强弱变化趋势一致;变形项对总锋生贡献大,倾斜项对总锋消贡献大;降水强度大的过程,锋生伸展高度较高,强度小的过程锋生高度较低,锋生值相对较小。

关键词：黄河中游极端降水环流异常副热带高压指数锋生函数

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2020年8月黄河中游致洪暴雨气象水文特征

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气象科学 2023年第3期43卷 358-369页

作者：乔春贵王君梁钰杨立志中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 黄河流域气象中心郑州450003 河南省气象台郑州450003 河南省气象学会郑州450003 河南省气象科学研究所郑州450003 河南省气象探测数据屮心郑州450003

利用ECMWF提供的ERA5再分析资料(分辨率0.25°×0.25°)和黄河流域加密的气象水文实况资料,分析了降水集中期的气象水文特征。结果表明:平均中纬度低槽、南亚高压和阻塞高压偏强,副热带高压位置偏西、偏北,且异常偏强是造成... 详细信息

利用ECMWF提供的ERA5再分析资料(分辨率0.25°×0.25°)和黄河流域加密的气象水文实况资料,分析了降水集中期的气象水文特征。结果表明:平均中纬度低槽、南亚高压和阻塞高压偏强,副热带高压位置偏西、偏北,且异常偏强是造成2020年8月黄河中游持续性强降水的主要环流背景;水汽输送较常年同期偏多,来自东海和孟加拉湾的东南和西南暖湿气流沿副热带高压边缘不断输送到黄河中游地区,并和中纬度低槽携带的冷空气在此交汇形成持续性的强降水。水文特征分析表明,导致潼关水文站出现3次洪水的较大面雨量,主要来源于潼关以上的8个子流域;2020年8月的洪水超过2011年9月的,为潼关站近20 a来的最大的洪水过程;5号和6号洪水连续超过编号标准的时长,为120 h和44 h,最大流量达6300 m^(3)·s^(-1);流量开始增加的时间落后降水开始的时间12 h~3 d,峰值落后降水结束的时间12 h~4 d;黄河支流水文站的流量峰值与水文站所在子流域降水范围、量级呈正相关,流入潼关站的流量从大到小依次为龙门站、华县站、状头站和河津站。历史对比表明,2020年8月黄河中游累积面雨量为近30 a来最大,北部6个子流域面雨量表现更为极端,降水持续时间更长。

关键词：黄河中游南亚高压副热带高压编号洪水气象水文特征

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边缘场景下基于多维损失优化超分辨率网络的天气图像检测算法

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河南科学 2023年第6期41卷 781-792页

作者：王瑞祥王敏秦乐河南省气象探测数据中心郑州450003 河南省气象服务中心郑州450003 中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003

在边缘场景下,气象图像采集模型大多部署在算力较低的移动端或边缘设备上,造成观测图像分辨率较低,给天气现象检测带来困难,且传统FSRNet生成的图像存在伪影、模糊等问题,因此需要优化天气图像超分辨率网络,提高图像的分辨率.基于无锚... 详细信息

在边缘场景下,气象图像采集模型大多部署在算力较低的移动端或边缘设备上,造成观测图像分辨率较低,给天气现象检测带来困难,且传统FSRNet生成的图像存在伪影、模糊等问题,因此需要优化天气图像超分辨率网络,提高图像的分辨率.基于无锚检测器,提出以观测要素为点的检测方案,不需要手动设置锚框,使检测模型轻量且高效.通过引入热图损失、目标注意力损失和对抗性损失等多维损失函数,对粗糙SR网络进行优化,使低分辨率图像完成递进式训练.优化骨干网络ShuffleNetV2,使检测模型更加轻量化,提高超分辨率天气图像检测的性能.实验结果证明,此天气图像超分辨率重建模型可以生成质量更高、细节更加清晰的目标观测图像,更加轻量的检测模型适用于非约束场景,在FDDB上的平均精度值(AverP)达到97.7%,优于其他先进模型.

关键词：超分辨率无锚检测器先验信息神经网络天气图像检测

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基于多维损失函数优化FSRNet的气象观测图像超分辨率重构算法

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河南科技 2023年第5期42卷 37-41页

作者：王瑞祥河南省气象探测数据中心河南郑州450003 中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点实验室河南郑州450003

【目的】传统FSRNet生成的超分辨率图像存在伪影、模糊等情况,作为志愿气象观测的试点省份,河南省气象局招募了大批志愿观测站,以期解决部分气象观测图像存在较低的分辨率的问题。【方法】首先引入热图损失、目标注意力损失和对抗性损... 详细信息

【目的】传统FSRNet生成的超分辨率图像存在伪影、模糊等情况,作为志愿气象观测的试点省份,河南省气象局招募了大批志愿观测站,以期解决部分气象观测图像存在较低的分辨率的问题。【方法】首先引入热图损失、目标注意力损失和对抗性损失构成多维损失函数,对FSRNet进行模块优化,使用转置卷积放大低分辨率的图像。其次对模型进行分步训练,先对低分辨率观测图像进行粗略SR网络训练,再使剩余网络融入训练。【结果】多维损失训练的引入,降低了算法复杂度,提升了粗略SR网络的性能,解决了SR网络训练时调参困难等相关问题,提高了超分辨率气象观测图像的质量。【结论】试验结果证明,本方法在气象领域观测图像的优化相比于其他算法效果更佳,可以生成质量更高、细节更加清晰的目标观测图像。

关键词：志愿气象观测超分辨率多维损失先验信息生成对抗网络

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2015-2021年河南省大气污染时空规律及其影响因素分析

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气象与环境科学 2024年第5期47卷 24-33页

作者：杨少波杨奇孔海江王瑞祥徐文隆中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省气象探测数据中心郑州450003 河南省气象台郑州450003 安阳国家气候观象台河南安阳455000 贵州省大气探测技术与保障中心贵阳550081

利用河南省环境空气质量国控自动监测站2015-2021年的监测数据,分析了河南省空气质量、一次大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_(2)和NO_(2))和二次污染物O_(3)的年、月、日变化及空间分布特征,并对O_(3)污染的成因进行了探讨。结果... 详细信息

利用河南省环境空气质量国控自动监测站2015-2021年的监测数据,分析了河南省空气质量、一次大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_(2)和NO_(2))和二次污染物O_(3)的年、月、日变化及空间分布特征,并对O_(3)污染的成因进行了探讨。结果表明:2015-2021年河南省空气质量逐渐好转,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)和CO一次污染物的浓度呈现明显下降趋势,下降幅度分别达42.0%、33.1%、76.6%、35.1%和47.6%;O_(3)的小时平均浓度则呈现上升趋势,升幅达21.7%,光化学产生的O_(3)二次污染问题变得突出。河南省AQI及一次污染物总体呈现北高南低的分布特征,空气质量的空间聚集现象总体表现明显。暖季的空气质量优于冷季的。一次污染物浓度高值中心分布在河南省偏北部;O_(3)浓度冷季的高值中心在偏南部,而在暖季的高值中心转移至北部。河南省AQI及一次污染物浓度在本省北部地区09-10时出现最大值,而在南部地区最大值出现时段为22-23时;O_(3)浓度的高值时间段则为12-18时,与日照辐射的时间段一致。河南省O_(3)污染问题受机动车排放的影响越来越显著,对机动车排放的协同控制则可能是治理O_(3)污染的有效手段。

关键词：大气污染臭氧空气质量机动车

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区域土壤水分与人工和自动站观测数据对比分析

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现代农业科技 2023年第5期 169-173页

作者：吴颖范保松中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南郑州450003 河南省气象探测数据中心河南郑州450003

利用2020年6月1日至12月31日山东泰安、云南大理和新疆乌兰乌苏3个站点区域土壤水分观测数据,采用相关性分析和差值分析等方法,分别与同期人工观测数据和自动站观测数据进行对比,并对观测结果逐层进行准确性分析。对比分析结果表明:区... 详细信息

利用2020年6月1日至12月31日山东泰安、云南大理和新疆乌兰乌苏3个站点区域土壤水分观测数据,采用相关性分析和差值分析等方法,分别与同期人工观测数据和自动站观测数据进行对比,并对观测结果逐层进行准确性分析。对比分析结果表明:区域土壤水分观测数据普遍大于人工和自动站观测数据,区域土壤水分观测数据与人工和自动站观测数据之间具有较高的相关性,相关系数的最小值均出现在40 cm土层,它们所反映的土壤湿度随时间变化趋势一致;区域观测数据与人工观测数据各土层的平均差均<0.1,与自动站观测数据之间的平均差在40 cm土层相对其他层次较大。以上表明,区域土壤水分自动观测仪对土壤水分的感应观测结果与自动站观测、人工观测的结果趋势基本保持一致。分析结果可为评价区域土壤水分自动观测仪的监测能力、资料的应用价值与服务效益提供参考。

关键词：区域土壤水分人工观测自动站观测对比分析

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基于OMOS方法的地面气温短时预报——以重庆市为例

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气象科学 2023年第5期43卷 652-661页

作者：王田季焱杜钦朱寿鹏智协飞河南省气象探测数据中心/河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 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南京210044 重庆市气象科学研究所重庆401147 中国气象局交通气象重点开放实验室南京210041 南京气象科技创新研究院南京210041

基于重庆市气象局业务运行的风暴尺度快速同化和预报系统(Storm-Scale Rapid Assimilation and Forecast System,SSRAFS)、气象信息综合分析处理系统(Meteorological Information Comprehensive Analysis And Process System,MICAPS)地面观测和高空观测资料,进行模式输出统计(Model Output Statistics,MOS)方法和纳入超前实况因子的MOS(MOS with Prior Observation Predictors,OMOS)方法对重庆地区地面气温96 h内逐小时预报试验,并以SSRAFS地面气温预报结果作为参考进行对比分析。结果表明:MOS方法在1~96 h预报时效内的预报技巧高于SSRAFS,气温预报均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)平均减小1.22℃,CC和HR2分别平均增大0.006和20.4%;在1~7 h预报时效,RMSE平均减小1.70℃,CC和HR2分别平均增大0.07和34.5%;且MOS方法在重庆东北部及中南部地区改进效果较为明显。OMOS方法在气温短期预报中表现优于MOS方法,尤其在1~7 h预报时效,比MOS方法RMSE平均减小0.43℃,CC和HR2分别平均增大0.008和8.3%;其在1~4 h预报时效时表现更加优异,与MOS方法相比,RMSE平均减小0.66℃,CC和HR2分别平均增大0.13和12.3%。因此,在MOS的基础上,OMOS能够进一步提升地面气温的预报技巧,且在重庆东北部及中南部地区的预报效果有明显改进。

关键词： MOS预报 OMOS 地面气温

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冷涡背景下河南风雹强对流天气统计特征

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气象与环境科学 2023年第4期46卷 27-37页

作者：王国安乔春贵张一平郝晓珍史一丛王璐璐中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省气象探测数据中心郑州450003 河南省气象台郑州450003 驻马店市气象局河南驻马店463000

利用2001-2020年5-9月河南省119个国家气象观测站的地面观测资料、灾情信息资料,通过普查MICAPS高空、地面图,筛选出冷涡背景下河南风雹强对流天气日期和个例,统计了冷涡背景下风雹强对流天气的时空分布特征,分析了冷涡中心位置、生命... 详细信息

利用2001-2020年5-9月河南省119个国家气象观测站的地面观测资料、灾情信息资料,通过普查MICAPS高空、地面图,筛选出冷涡背景下河南风雹强对流天气日期和个例,统计了冷涡背景下风雹强对流天气的时空分布特征,分析了冷涡中心位置、生命阶段等与河南风雹的关系。结果表明:(1)风雹站次数年际变化差异大,2001-2009年的变化趋势基本为波动变化,2010-2014年的为低谷,2015年后基本呈增多趋势。风雹站次数6月份的最多,明显高于其他月份的,其次是5月和7月的。雷暴大风和冰雹白天站次数分别占总站次数的57.2%和67.6%,15-20时为风雹多发时段,雷暴大风19时出现得最多,冰雹16时出现得最多。风雹强对流空间频次自西北向东南逐渐减少,多发区与地形关系密切,主要区域位于豫西北太行山和豫西伏牛山区到豫东平原过渡地带的黄河以北和洛阳、郑州、许昌、平顶山、开封等地。(2)冷涡背景下区域雷暴大风、冰雹个例发生次数均占相应总次数的一半以上,分别为53.8%和54.4%。风雹个例月统计为6月的最多,达59次(年平均3.0次),其次为7月和5月的。(3)冷涡背景下河南出现风雹强对流日数占该月冷涡背景总日数的比例6月的最多,为19.0%,其他月份的较低,7月、5月、8月和9月的分别为6.7%、5.0%、4.5%和1.2%。(4)冷涡中心位置不同,河南风雹个例发生的时空分布也有差异。东北冷涡背景下5-9月风雹强对流个例均有出现,华北冷涡背景下的主要出现在6-8月,蒙古冷涡背景下的主要出现在5-7月。东北和蒙古冷涡背景下河南风雹强对流多发区相对偏北,主要位于河南北部和中部,华北冷涡背景下的风雹多发区主要位于河南中部和西北部。(5)华北冷涡和蒙古冷涡背景下,河南风雹强对流个例多发生在其生成和发展维持阶段;东北冷涡背景下,有一半以上的风雹强对流出现在冷涡减弱阶段。

关键词：冷涡背景雷暴大风冰雹强对流

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河南省近30年分级短时强降水时空分布特征分析

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气象与环境科学 2024年第3期47卷 72-81页

作者：乔春贵高牧原梁钰易伟霞王国安张霞中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 黄河流域气象中心郑州450003 河南省气象台郑州450003 河南省农业大学郑州450046 南阳市气象局河南南阳473000 河南省气象探测数据屮心郑州450003

利用1992-2021年4-10月河南省101个台站逐时降水资料并结合地形,统计分析了河南省不同量级短时强降水的时空演变特征及其与地形的关系。结果表明:(1)R1h≥20 mm·h^(-1)的短时强降水和3个不同量级的短时强降水频次分布均呈东多西少... 详细信息

利用1992-2021年4-10月河南省101个台站逐时降水资料并结合地形,统计分析了河南省不同量级短时强降水的时空演变特征及其与地形的关系。结果表明:(1)R1h≥20 mm·h^(-1)的短时强降水和3个不同量级的短时强降水频次分布均呈东多西少的分布特征,短时强降水和[20 mm·h^(-1),50mm·h^(-1))量级的短时强水出现的频次均呈南多北少的分布特征,[50 mm·h^(-1),80 mm·h^(-1))量级的短时强水出现的频次表现为南北之间差别不大,而[80 mm·h^(-1),+∞)量级的短时强水出现的频次呈南少北多的分布特征。各月短时强降水频次的空间分布为东多西少,7月、8月和10月南北之间差别不大,其他月份呈南多北少的分布特征。(2)短时强降水年际变化差别大,月变化呈单峰型,6月下旬-8月上旬是各量级短时强降水多发时段。(3)短时强降水频次日变化分布呈双峰型,16-21时的发生频次最高,00-05时的次之,09-14时的最低。6-8月短时强降水频次的日变化特征呈双峰型,其他月份的双峰特征不明显。4-10月16-21时出现日峰值的站点最多,00-05时的次之,空间分布呈东大西小、南大北小的分布特征,各月00-05时出现日峰值的站数最多,16-21时的次之。(4)最大雨强和短时强降水量的占比均呈东高西低、北高南低的分布特征。(5)短时强降水的空间分布、日变化空间分布、最大雨强高值区和短时强降水量占比等均与河南省地形关系密切,地形对短时强降水有增(减)幅作用。

关键词：短时强降水分级地形统计特征

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基于AI的城市内涝水位识别系统开发与研究

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河南科技 2022年第5期41卷 20-23页

作者：李娇中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点实验室河南郑州450003 河南省气象探测数据中心河南郑州450003

本研究通过深入研究机器学习中的卷积神经网络算法,设计搭建基于AI的图像识别算法模型,将图像识别算法模型植入监测设备前端,从而实现对城市内涝水位的智能识别。该系统由超高清摄像机、AI算力GPU、无线路由器、码流服务器组建而成,此... 详细信息

本研究通过深入研究机器学习中的卷积神经网络算法,设计搭建基于AI的图像识别算法模型,将图像识别算法模型植入监测设备前端,从而实现对城市内涝水位的智能识别。该系统由超高清摄像机、AI算力GPU、无线路由器、码流服务器组建而成,此开发与研究将作为城市气象要素观测设备的必要补充,与当前气象业务紧密结合,从而提升对城市内涝气象服务的支撑,拓展了对社会和公众服务的手段和方式,推进气象智能观测发展迈入新的台阶。

关键词： AI 图像识别算法气象水位监测

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