基于客观识别技术的高原低涡近30 a气候特征

根据人工识别高原低涡的基本标准,结合高原气象学和几何学的相关知识,确定并编程实现了一种高原低涡的客观识别标准,利用高分辨率的气候预报系统再分析数据构建了1981-2010年出现高原低涡的客观识别数据集,并在此基础上分析了低涡的气候学特征,结果表明,近30 a客观识别出的全年高原低涡频数总体呈减少趋势,而其气候倾向率则减少4个/10 a;低涡年平均为60.57个.全年客观识别高原低涡无明显突变现象,且具有准4 a、准9 a的周期;低涡源地大部位于西藏阿里西部、改则、双湖和青海扎仁克吾一带,中西部涡为717个,占总数的39.4%;中部涡632个,占总数的34.7%;东部涡468个,占总数的25.7%;近30 a客观识别的高原低涡主要消散地位于那曲东北部、青海格尔木、唐古拉山、沱沱河附近,日喀则、川西高原西北部均有高频消散中心;全年低涡生成频数的高发月为5-8月,该时期生成的低涡总数达1 144个,占全年总数的63.0%.     

1990-2004年西南低涡活动的统计研究

利用15年(1990年-2004年)的逐日天气图资料对西南低涡的产生和移动情况进行了统计分析.结果表明低涡的发生频次具有明显的季节变化,15年共统计出1 038次西南低涡,其中生命史维持1 d以上的西南低涡共有262次,春、夏两季出现的频数比较多,其中春季一共发生77次占29.4%,夏季一共发生92次占35.1%;而秋、冬两季比较少,秋季一共发生55例占21.0%,冬季一共发生38例占14.5%.西南低涡存在两个主要的生成区,高原东南缘生成区和四川盆地生成区,其中,高原东南缘生成区是最主要的生成区.大多数西南低涡的维持时间较短,生命史在1 d以内的共776例占74.8%,生命史在1～3 d之间的有239例占23.0%,生命史在3～6 d之间的有21例占2.0%,只有2例生命史达到6～7 d.移动性低涡占西南低涡总数的极少部分,15年仅统计出60例,约占全部西南低涡总数的6%,其中,按移动情况大致可分为四种,分别为东北路径(占移动类低涡的33.3%)、偏东路径(占移动类低涡的50.0%)、东南路径(占移动类低涡的5.0%)和少动路径(占移动类低涡的11.7%).西南低涡的强度分布从南至北明显递增,在东西方向上也略有变化,为先增强再减弱.从南往北移动有利于西南低涡的维持和发展,从东往西移动,西南低涡将先有所增强,然后再有所减弱.     

夏季青藏高原加热和大尺度流场的热力适应

使用1986～1995年7月逐日NCEP/NCAR再分析资料,利用位涡方程进行了盛夏季节大气环流场对于青藏高原热源强迫适应调整的诊断分析.揭示了夏季高原上空低层气旋式及高层反气旋式环流结构稳定维持的动力学机理.结果表明高原加热作用造成的低层正涡源是低层气旋式环流得以稳定维持的重要原因.而边界层摩擦产生的负位涡是平衡正位涡的主要因素.加热还在高原上空形成负位涡,侧边界位涡通量收支的分析表明,西边界和南边界有净的正位涡向外输送,但小于东边界和北边界的负位涡向外输出,高原上空大气因而成为影响盛夏大气环流的负涡源.这也是青藏高原上空强大而稳定的反气旋环流得以维持的重要因素.     

江淮地区夏季环流分型及其云水气候特征

用安徽17个测站2001-2004年夏季地面气象观测资料、美国NCEP/NCAR全球日平均分析场资料和历史天气图,对江淮地区夏季云系、降水、物理量和大尺度大气环流进行了分型.华北低槽型平均云量和降水量最多,该型对大别山和江南影响显著;沿海低槽型出现次数最多(37.4%),平均云量和降水量自北向南增多;副高控制型平均云量和降水量最少,主要出现在江淮地区的西部和淮北;副高外围型出现次数最少(10.5%),平均云量和降水量南少北多;南支低槽平均云量和降水量较多,其对淮河以南影响显著.     

孟加拉湾风暴的大气环流特征分析

利用联合台风警报中心和NCEP/NCAR资料,对1945～2008年孟湾风暴期间500 hPa和700 hPa的环流形势进行合成分析,得出:①不同移动路径的风暴与不同特征的大气环流有明确的相互配合关系,孟湾风暴期间,中高纬度为两槽一脊型,风暴向东北或西北移动时贝-巴之间的脊稍弱.②孟湾风暴向东、东北移动期间,脊前西北气流引导冷平流沿青藏高原南下进入云南,促使高原东南侧的低槽切变或横槽切变向南移动进入云南.但印度半岛至孟湾北部的反气旋强弱不同,西太平洋副高强度不同,高原南侧的系统也不相同.前者副高位置偏南偏西,西脊点西伸至92°～97°E间,脊线呈东北-西南走向,位于10°N以南,副高西北侧为偏西气流.这种大气环流特征有利于风暴向东移动.后者副高位置略偏北,西脊点位于108°E附近,脊线位于10°～18°N间,副高外围的西南气流控制孟湾东部至低纬高原地区,滇缅间为西南急流区,这种大气环流特征有利于风暴向东北方向移动.但两者都会给云南造成强降水天气过程.③风暴向北移动时,中高纬度气流较为平直,高原南侧至孟湾北部为低槽区,印度半岛为反气旋环流控制.副高西脊点位于100°～106°间,脊线呈东西走向,位于15°～25...     

北半球温带反气旋的气候统计特征

利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)/美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)再分析资料,采用判定和追踪反气旋的客观方法统计分析了1948～2016年北半球冬季温带反气旋活动特征。研究发现,北半球温带反气旋主要活动在中东部的北太平洋、东北大西洋、北美的沿落基山脉东部和美国东部、欧亚的环地中海、伊朗高原、青藏高原以北且贝加尔湖以南地区。海洋上、北美洲和环地中海地区上的反气旋夏季频数最高,而伊朗高原、青藏高原以北且贝湖以南的反气旋均冬季最多。海洋上的反气旋生成区域分布较分散,且主要向偏东方向移动、发展,且具有季节变化。相比于海洋,大陆上反气旋生成的纬度较低,主要向东南方移动、发展。北美大陆上的反气旋夏季生成的较多,冬季移动范围较广。北半球反气旋年平均过程数呈缓慢上升趋势。夏季过程数最多,且从1970年开始呈上升趋势。欧亚地区的反气旋过程数最多,其次太平洋,大西洋最少,但是同一个区域的四季相差较小。反气旋的中心气压大值区的形态和高频区的分布形态相似,且中心气压有明显的季节变化。四季中冬季反气旋最强。秋冬季节是欧亚地区的反气旋最强,大西洋的最弱。春夏季大西洋的反气旋最强,欧亚地区的最弱。四季均是欧亚地区的反气旋的平均纬度较低,且冬季最低。北美地区的反气旋除秋季均是移动纬度范围最大的。反气旋数随生命史的变长而急剧下降,90%左右的反气旋的生命史在4 d内,四季均是大洋上的反气旋生命史较大陆上的长。     

高原东侧低涡切变线发展的个例数值研究——Ⅰ.分析和诊断

1983年7月末发生在川陕地区的大暴雨,造成陕南特大洪灾.大、中尺度天气分析指出:造成这次暴雨过程的直接中尺度系统是受控于稳定天气尺度系统的高原东侧西南涡和中-α尺度切变线;SW 涡初生于高原东侧西风气流汇合处、印度西南季风左半侧;西南季风活跃、副高东阻及中高纬冷空气的入侵形成了西南涡区斜压性质的对流不稳定;“东高西低”环流形势是低涡切变线生成、发展的有利条件,这反映了高原地形及系统异常的动力作用.诊断分析表明:SW涡是生成并发展于700hpa 的浅薄系统,具有暧湿中心结构.     

曲靖市冰雹天气特征分析

利用曲靖市2004～2007年5～8月的降雹及雹情资料以及EC客观场资料和地面实况资料,分析了曲靖市主要降雹区的冰雹时空分布特征和天气特征.结果表明:曲靖市冰雹灾害多是局地性的.6～7月份发生最多,其地理分布是北部多于南部,东部多于西部.造成曲靖市冰雹的天气形势可分为冷空气型,副热带高压外围气流型,热带低压外围气流型和低涡切变型.其中以冷空气型最多,低涡切变型最少.     

青藏高原冬季NDVI变化与我国夏季降水的关系

利用1982年1月—2001年12月NDVI资料、台站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过相关分析和合成分析等方法,初步分析了青藏高原冬季植被变化与我国夏季降水的关系.结果发现,高原冬季植被多少与我国夏季降水存在明显的相关关系.高原冬季NDVI大时,我国华南地区、华北地区等夏季降水偏多,而长江流域(主要是中游地区)和西南地区西北部、东北地区西部降水偏少.高原冬季NDVI与我国夏季降水的相关系数从南到北,总体呈西北-东南向" - -"带状分布.降水的年内分布也因为不同年份NDVI的多少而存在较明显的差异,后期的大气环流变化能够较好地解释我国夏季降水的这种差异.     

夏季青藏高原东部热源异常与环流场和降水的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国160个站点的月平均降水资料,选取了2008年9月四川汶川地区特大暴雨实例,分析并验证了夏季青藏高原东部热源异常和中国局部降水异常的关系。结果表明:1夏季高原东部热源偏强会引起500h Pa风场能量偏大,其能量大值区与强降水区域分布相对应;2夏季高原东部热源偏强会引起南亚高压偏东偏强,从而引起西太副高西伸,使得水汽源源不断的向降水区域输送;3夏季高原东部热源异常时,通过加热场-高度场-降水场的同期及滞后效应,进一步影响到中国局部地区的降水异常。     

金昌市夏季雷暴天气初步分析

2015年6月30日下午金昌地区出现了雷阵雨天气。利用常规观测资料、NCEP再分析资料,通过天气学分析和物理量诊断方法,对此次雷暴天气过程进行分析。结果表明:此次过程的主导系统是东北低涡,影响系统是低层切变;高低层温差是强对流发生的一个重要指标,温差越大,强对流越容易发生,本次过程500h Pa与850h Pa温差达32℃左右,同时降水前湿度场垂直结构为比较典型的下湿上干型,表明高层为干冷空气,低层为暖湿空气,"上干冷下暖湿"的配置增强了大气层结不稳定度,而中低层切变线的抬升和冷空气的触发作用,导致不稳定能量得以释放,产生雷暴天气;当出现有利于雷阵雨天气发生的环流形势时,利用预报夏季(局地)雷阵雨天气经验指标,依据数值产品诊断分析,有助于提高夏季雷阵雨天气预报准确率和服务的针对性、时效性。     

云南两高辐合背景下低涡强降水过程对比分析

基于气象观测和欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析资料（ERA5）,选取2018—2020年发生在云南的3次两高压辐合区（以下简称两高辐合）背景下低涡连续性强降水过程进行对比分析,探究其环流形势、动热力因子及水汽辐合的相似性和差异性.结果显示：(1)夏半年西太平洋副热带高压（以下简称西太副高）西伸时,云南常受两高辐合影响,当辐合区中有低涡生成,易发生连续性强降水,且强降水落区并不完全分布在整个狭长的两高辐合区内.(2)两高辐合区低涡降水具有相似的雨带分布和移动特征,但雨带的集中程度、分布范围、小时雨强和总雨量存在差异.强降水开始时,落区偏东,随着西太副高西伸及东北引导气流的引导,低涡向南向西移动,强降水落区也随之向南向西移动.低涡在某一地区徘徊导致降水集中在该区域,且西太副高西伸较强时,两高辐合形势更强,低涡降水大雨及以上量级雨带也更窄.(3)低涡造成的降水主要分布在低涡中心及低涡切变附近,且降水发生在低层暖湿的环境中,低层及中高层有冷空气侵入时,小时雨强的极端性更强,降水落区也相对偏北.两高辐合区低涡降水落区与水汽辐合区对应较好,水汽辐合强度较弱时,对应的总降水量较小.     

西藏地区不同降水天气系统自然降水特征及人工增雨天气条件分析

文章以2003~2013年汛期(5~9月)逐日降水资料及500百帕天气图格点资料为依据,对不同降水天气系统下西藏地区自然降水特征及其增雨条件进行了分析,并探讨了高原地区适合人工增雨的天气条件。得出结论:印度低压、西太平洋副热带高压西伸、西风槽、切变线、高原低涡、伊朗高压东伸、两副热带高压东西伸等天气系统是影响西藏地区汛期降水的主要天气系统,其中印度低压的降水量、降水日数均居首位;受高原动力和热力作用,高原上降水天气形势常常伴有切变线和高原低涡等对流系统出现,在充沛的水汽和上升运动条件下,以上天气系统均具备西藏汛期人工增雨的条件。     

四川盆地相似MCC过程综合诊断分析

利用NCEP 1°×1°资料、加密自动站降水资料及FY2C红外云图资料对2012年7月6-9日及2011年7月4—6日期间发生在四川盆地并造成强降水的4次相似MCC过程的卫星云图特征进行了对比分析,探讨了MCC生成及发展旺盛期的环流场特征,进一步诊断了MCC发展过程的水汽、热力以及动力机制(垂直散度通量、干位涡).研究表明:2例过程中4次MCC的第1、3个是在进入盆地的卷云羽上的对流云团中生成和发展,2、4个MCC是在残留云系上的对流云团中生成、发展和合并,形成过程中均表现为亮温降低、面积增大,川西高原及MCS周围云系逐渐减弱的特点.在强且持续的孟湾水汽输送和不稳定层结条件下,对流层低层西南涡区辐合抬升造成强烈的散度通量辐合向上输送与高层辐散耦合是MCC发展持续的动力机制,且850 h Pa垂直散度通量辐合区与MCC持续区域及观测的地面强降水落区具有良好的时空对应关系.中高纬的高值位涡具有向南向下延伸,低纬低层的低值位涡具有向上向北传播的特点.当干冷空气与较强暖湿气流相交汇时,850h Pa急流左前侧的西南涡区强烈的风场切变与辐合导致强上升运动,触发对流不稳定能量释放,激发MCC云团,造成强降水.     

热带和副热带大气准双周振荡特征对西北太平洋台风路径的影响

根据美国联合台风预警中心热带气旋的数据(1979—2010年)以及NCEP/NCAR再分析风场和高度场的资料,从气候学角度分析了近32年夏季西北太平洋3类路径台风的大气准双周振荡的特征,并合成分析了6~10月3类路径台风生成时刻的原始环流、低频环流以及QBWO周期内低频环流的演变过程,结果表明:对流层低层至中层的大气存在明显的10~20 d准双周振荡特征,这对西北太平洋台风路径的预报有很好的指示作用;低频环流的演变特征表明,在西北太平洋地区,QBWO是通过低频气旋和低频反气旋来影响南海的季风槽以及副热带高压的强度和位置,进而对台风的生成位置和移动路径产生影响;菲律宾以东低纬度地区生成的低频气旋易于台风的生成,低频气旋的正涡度带走向和移动趋势预示着台风未来的移动方向;另外,在副热带地区同样存在着一支自西向东传播的大气准双周振荡波列,热带与副热带大气准双周振荡的相互作用对台风的路径产生了重要影响,这对台风路径的预报有较好的参考意义.     

甘肃中部地区人工增雨适宜条件分析

利用2006-2015年中国国家气象信息中心"地面资料月值数据集"的降水资料、欧洲中期天气预报中心的比湿和水平风场再分析资料、美国国家航空航天局卫星平台中分辨率成像光谱仪产品提供的可降水量资料,结合"云与地球辐射能量系统"的SSF Aqua MODIS Edition 4A云资料,分析了甘肃中部地区人工增雨的适宜条件.结果表明,研究区域10 a平均降水量总体呈由南向北递减的空间分布形势.降水量在7-9月最多, 12月-次年2月最少.平均可降水量的分布由东南向西北逐渐递减,且季节差异明显,夏季最多,冬季最少,其中7、12月分别是可降水量最大、最小月,降水效率由西南向东北递减, 4-10月较高.低云量、低云液态水含量以及低云底、顶温度差与降水效率的空间分布基本一致,呈现由南向北逐渐递减的分布,以上云参数大值区均在研究区南部.各季节的降水效率与各云参数均呈正相关,相关系数在0.61～0.92,几乎全部通过了5%显著性水平检验.     

图像抠图与copy-paste结合的数据增强方法

提出一种基于图像抠图与copy-paste结合的数据增强方法(matting-paste),采用图像抠图法获取单个垃圾实例的准确轮廓，并对单个实例进行旋转和亮度变换.根据物体轮廓信息，把实例粘贴到背景图上，无需额外的人工标注即可生成新的带有标注的数据，从而提高数据集的多样性和复杂性.结果表明：数据集扩充后的mask比数据集扩充前的识别精度提高了0.039,matting-paste能在已有数据集上有效地扩充数据，进一步提高模型的识别精度.     

基于轻量级CNN的电机轴承故障诊断研究

针对深度学习在嵌入式或移动端设备中用于故障诊断时,受限于有限的硬件资源而又需要有足够的效率和精度的应用需求,提出基于轻量级卷积神经网络的电机滚动轴承故障诊断方法.首先对滚动轴承的振动信号数据集进行连续小波变换生成固定尺寸的时频图,并以此方式生成数据集输入网络进行训练.使用测试集进行测试,结果表明,所生成的故障诊断预测网络模型具有较高的识别精度和识别速度,准确率达到99％.通过验证噪声对网络的影响,表明所使用的网络具有较好的鲁棒性和泛化能力.     

复述平行语料构建及其应用方法研究

以汉语为研究对象,提出构建大规模高质量汉语复述平行语料的方法.基于翻译引擎进行复述数据增强,将英语复述平行语料迁移到汉语中,同时人工构建汉语复述评测数据集.基于构建的汉语复述数据,在复述识别和自然语言推理任务中验证复述数据构建及其应用方法的有效性.首先基于复述语料生成复述识别数据集,预训练基于注意力机制的神经网络句子匹...     

基于生成对抗网络的低分化宫颈癌病理图像分类

使用生成对抗网络(GAN)扩充宫颈癌病理图像的数据集以提高计算机辅助诊断的准确率.首先,使用GAN进行细胞质部分图像生成;其次,使用两次k-means聚类对生成图像进行筛选;最后,使用Inception-V3模型对数据集进行分类训练.结果表明,在测试集相同的情况下,该方法可以将总体分类准确率提升约2.5%,尤其对低分化宫颈癌病理图像有显著效果.通过GAN解决了组织病理学图像无方向性、内容复杂、前景目标规则性差等问题,证明了该方法的有效性及发展潜力.