气象数据标量场的建模与可视化研究

气象标量场的可视化仍有着许多效率、交互性和准确性上的欠缺。针对这些问题,提出基于多层次体绘制技术的显示方法,对空间场数据进行处理,形成三维空间网格,通过标量值与颜色值、透明度之间的动态映射,实现气象标量数据的三维动态可视化效果。针对传统MC(Marching Cubes)算法存在的插值方法不适用于气象数据,连接方式具有二义性的问题,提出MC算法的改进方法,完善了MC算法在气象可视化领域的不足。实验证明,体绘制能够快速逼真地仿真出气象数据的动态变化效果,改进后的MC算法则能使结果更加精确。     

面向web三维应用的气象雷达矢量剖面生成

气象雷达矢量剖面主要负责监测与研究强对流天气的面向web三维应用的三维结构特征,传统剖面生成无法能够保证空间连续性,不能最大程度保留特征。为此,提出一种新的面向web三维应用的气象雷达矢量剖面生成方法。确定雷达反射率因子垂直剖面基线。在此基础上,由剖线左端某点着手,分别求出剖线上各点的垂直距离与方位角。设定剖面上同剖线点相对应的空间垂直线点,计算其反射率强度,通过径向、方位上的最近邻与垂直线性内插结合的插值方法生成气象雷达矢量剖面图。依据相同高度的雷达数据,研究气象雷达回波信息在一定高度上的水平分布,将其和该高度相邻天气图结合在一起,获取面向三维应用的不同天气的三维结构。实验结果表明,所提方法生成的气象雷达矢量剖面空间位置合理,在水平与竖直方向均有很好的空间连续性,分辨率高,分析值和观测值更加接近。将所提方法应用于气象预测中,能够有效完成预测,应用性强。     

基于数字地球平台的热带气旋可视化研究

热带气旋常伴随发生暴雨、风暴潮等,对我国东南沿海影响严重。热带气旋可视化能直观地展示其运动状态、发生过程和内部结构,为研究、预报提供支持。基于开源库Cesium构建数字地球平台,介绍了系统架构,验证了点云法对云场数据可视化的适用性,提出了一种基于粒子追踪的改进风场可视化方法,包括风场粒子属性计算、风场粒子绘制及风场粒子管理。仿真试验表明,利用点云法仿真的云场细节丰富、纹理清晰;利用改进方法仿真的风场相较于传统方法,在保证性能损失较少的情况下,实现了动态与渐变效果,更具真实感。为真实再现热带气旋数据中的云场与风场提供了一种可行的技术途径。     

1951-2011年ENSO事件对秦岭-淮河地区旱涝灾害的影响分析

选用1951-2011年秦岭-淮河地区气象站点数据资料,研究年平均降水量和年平均气温的时空变化特征,探讨ENSO事件对旱涝灾害的影响.结果表明:①秦岭淮河地区淮河平原比秦巴山地的年平均降水量下降速率快,分别为-7.9 mm/10 a,-5.7 mm/10 a,淮河平原比秦巴山地的年平均气温上升速率快,分别为0.15℃/10 a,0.09℃/10 a;且年平均降水量在1980 s发生突变且呈现出下降的趋势,年平均气温在1960 s发生突变且呈现出上升的趋势;②El Nino事件导致降水减少,且在滞后3个月时最明显,其相关系数为-0.73;La Nina事件导致降水增多,且在滞后4个月时最明显,其相关系数为0.75;El Nino事件导致气温升高,且在滞后1个月时最明显,其相关系数为0.77;La Nina事件导致气温下降,且在滞后2个月时最明显,其相关系数为-0.67;③ENSO事件与旱涝灾害关系显著,有11次旱灾与El Nino事件同期发生,有8次涝灾与La Nina事件同期发生,且ENSO事件导致旱涝灾害程度更大,最严重时分别为极旱和极涝.