2006年夏季祁连山北坡雨滴谱特征

利用2006年夏季在祁连山北坡进行人工影响天气综合科学试验期间的激光雨滴谱仪观测资料,对该地区夏季不同云系降水的雨滴谱特征进行分析．结果表明：按照降水云系的结构,分别对对流云系、层状云系和混合云系降水情况下降水雨滴的直径分布进行比较,雨滴各种平均粒径由大到小排序依次是对流云系、混合云系和层状云系．降雨强度和雨滴粒子数密度变化趋势一致．雨滴粒径和降落速度之间有很好的对数关系．3类云系的降水强度和雷达回波强度之间也满足对数关系．通过这些分析为祁连山实施人工增雨（雪）提供一定的科学依据．     

基于几何特征的雨滴谱粘连颗粒图像的快速分割算法

当雨滴落在事先涂有特殊颜料的滤纸上会留下斑迹,即雨滴谱图像。当颗粒粘连时,边界轮廓处会出现凹陷,我们可以利用这一边界轮廓特性,提取出凹度最大的凹点,然后连接相匹配的分割点,来实现分割粘连颗粒。而雨滴的粒径是根据斑迹大小与检定好的曲线折算而来的。在生产实践的过程中,测量雨滴粒径具有十分重要的意义,它是模拟降雨实验中必须考虑的因素,也是计算雨滴动能等降雨参数的重要依据。     

沙粒图像中沙粒粒径的检测与识别

基于小波变换和图像分析理论检测和识别沙粒的平均粒径,使研究风沙运动中沙粒的粒径分布规律成为可能.首先通过小波变换对静态的沙粒照片进行消噪和增强对比度,使之成为可以由Otsu方法和灰度直方图峰值法进行阈值化处理的灰度图像.再将经过以上两种阈值方法处理得到的二值化图像利用八邻域边界跟踪的连通域标号算法对其进行逐行逐列扫描和搜索来确定并提取目标的颗粒数,最终实现对沙粒平均粒径的检测和识别.结果表明,该方法能够满足沙粒粒径识别的精度.     

一种自循环式人工降雨模拟装置降雨特性的试验研究

结合天然降雨特性,研制了一套适于岩土工程降雨模型试验和水土保持的自循环式人工降雨模拟装置,并对其降雨特性进行了率定试验,得到了该装置降雨强度与控水阀门开度、降雨动能与降雨强度、雨滴平均直径与滤纸色斑平均直径等特征量之间的计算关系式及雨滴直径累积频率分布曲线.结果表明:该装置实现了雨水自循环利用,可模拟的降雨强度范围为4.65 mm/h-406.05 mm/h,降雨均匀度超过85%,雨滴粒径和雨滴终点落地速度分别在0.94-2.16 mm、3.69-7.14 m/s之间,模拟降雨与天然降雨的相似度好,为实验室为在短期内开展大批量降雨模型试验和获取实验数据提供了保障.     

不同床沙组成的冲积河流中河型的分布特征

以包括401组数据的大样本为基础,将河型频率的概念用于床沙粒径与河型关系的研究,首次发现了河型频率随床沙粒径变化的统计规律.研究表明,弯曲型频率随床沙粒径的增大而减小,而分汊型频率随粒径的增大而增大.这种统计关系可以用床沙粒径与水流切力及能耗之间的关系来解释.床沙粒径越大,则河流的水流切力越大,能耗率越高,越有利于分汊河型的形成.反之则有利于弯曲河型的出现.     

土楼夯土墙的风驱雨撞击荷载影响分析

运用流体力学的相关知识,分析雨滴降落的运动方程,在考虑风速的基础上推算出风驱雨的雨滴撞击荷载,并分析各因素对撞击荷载的影响.研究结果表明:雨滴降落的竖直极限速度与雨滴的直径及牵引阻力系数有关,并随着雨滴直径的增大而增大;雨滴的水平极限速度等于风速.理论分析表明:雨滴的撞击荷载及其法向分荷载、切向分荷载均随着风速和雨滴直径的增大而增大.     

GPM DPR雷达联合地面S波段雷达反演雨滴谱

针对GPM-CO DPR观测数据反演雨滴谱算法中存在的双值问题, 提出通过匹配地面S波段天气雷达与GPM-CO DPR观测数据, 为双值问题提供判断依据的方法。在建立反演查算方法的基础上, 利用雷达仿真程序Quickbeam进行算法的理论验证, 并使用观测数据进行实例验证。理论验证的结果表明, 反演结果数据和输入数据的相关系数达到0.99以上; 实例验证的结果显示, 利用此反演算法得到的雨滴谱可以反映降水过程中雨滴粒径的分布情况, 在一定程度上解决双值问题。     

一种基于小波变换图像去噪的新方法

提出一种将小波变换去噪和高阶统计量滤波法去噪相结合用于图像去噪的新方法, 既较好地保持了图像边缘细节, 又有效地虑除了噪声. 实验结果表明, 相对于单一的小波变换去噪或高阶统计量滤波法去噪, 所给方法在视觉和峰值信噪比增益上都取得较好效果.     

多小波变换及统计特性分析

分析和讨论了多小波滤波器变换方法及其变换域的统计分布.变换分析表明,预滤波及平衡矩阵滤波器组在进行水平及垂直方向分解时,能够将低频与高频信号变换到对应的低、高频子带内,而普通矩阵滤波器组却不能,不适合用于信号压缩的场合;统计结果显示,对光滑性较好的Lenna图像,无论是对高频子带还是次高频子带,Bi9/7小波具有最佳的分布,但对纹理较多的复杂图像Barbara,多小波变换则有较优的统计分布.     

雨滴谱gamma函数拟合方法的分析与评估

地面雨滴谱常呈现gamma分布,gamma函数三个参数分布特征与降水云性质有关,采用不同拟合方法得到雨滴谱分布参数亦存在差异。利用2016年6～7月华南前汛期降水观测试验期间广东龙门地面PARSIVEL激光雨滴谱数据和相同地点的C波段调频连续波垂直探测雷达数据进行层状云及对流云分类,对地面雨滴谱数据按照15 min时长进行分组,得到了102组层状云降水样本和64组对流降水样本,开展降水雨滴谱gamma模型函数拟合方法的评估试验。对雨滴谱分布平均值特征曲线的代表性确认后,分别进行了非线性最小二乘法拟合以及多种阶矩法的拟合试验;使用地面实测数据与gamma拟合函数三个参数分别计算雨滴谱数浓度均方根误差、质量加权中值粒径的相对误差和降水强度的相对误差评估拟合结果。结果表明,使用非线性最小二乘法拟合效果最优。联合2016年6月13日调频连续波雷达探测一次降水过程不同阶段的地面雨滴谱特征,得到降水强度与gamma参数的相关关系,为降水云体垂直结构及降水微物理研究提供合理方法。