双光谱卫星云图的模糊推理云分类

基于观测事实和分类经验,在对卫星云图上云系形态特征定性分析的基础上,采用模糊推理方法,提取出云类识别的诊断判别因子和模糊推理规则。通过对判别因子的模糊化处理和隶属度函数的调制优化,建立了卫星云图定量化的模糊推理云分类模型。4种常见云系的模糊推理分类试验结果表明,模糊推理方法在定量性、客观性和自动化等方面优于传统卫星云图目视判读方法,在卫星遥感资料的分析处理和天气预报等领域有较好的实用意义。     

2018年8月两次登陆北上台风移向的先兆信号分析

在分析台风“摩羯”（201814）和“温比亚”（201818）登陆北上异常路径的基础上,从近地面层气象要素场与台风位置动态配置入手,探寻了台风登陆后移向的近地面先兆信号,以此可修正数值模式的预报结果。主要结论如下:登陆后的台风尽管路径多变,但是近地面层气象要素还是会提供一些移向征兆。比如,地面3 h变压低值中心和地面露点高值中心,1 000 hPa高频流涡旋、渐近线或汇合点将是台风未来移动的方向;台风还有沿着流线密集带向其倒槽顶端移动的趋势。登陆后的台风没有趋暖性,而是沿地面温度低值区移动。由于地面要素受下垫面影响较为严重,所以在实际业务应用中应以地面3 h变压、地面露点与高频流场为主,地面温度和地面流场为辅。     

基于人工智能的台风强度突变判别技术的应用

台风强度突变的趋势判别问题一直是台风预报中的难点。人工智能由于通过机器对大量样本进行分析和学习,能够隐式提取图像中深层抽象的复杂特征,而越来越多地被应用到气象领域中。以人工智能领域的深度残差网络(deep residual network)Resnet模型和基于时空关联深度学习模型LSTM (long short-term memory)为技术基础,通过标注、学习2005—2018年西北太平洋及南海台风的卫星云图数据中的关键信息,引入了生命周期指示,提出了一种自动、客观的台风快速增强趋势判别技术,可以有效地解决台风强度快速增强RI(rapid intensification)趋势预测和判别问题。通过对2019—2021年全年的业务台风云图和2022年多个强度突变的台风个例进行检验分析,结果表明基于人工智能的台风快速增强趋势判别技术优于传统主观的强度预报方法,具有一定的业务应用价值。     

1993年夏季的台风路径特征

１９９３年西北太平洋共生成２８个台风，其移动路径趋势有其独特性。有７个台风登陆日本；８个登陆菲律宾；７个台风登陆我国广东和海南省，直接损失高达７０亿元，为１９４９年以来最严重的一年。但没有一个台风登陆华东和华北沿海，这也是极为罕见的。本文分析了１９９３年台风移动的天气学原因，及其与厄尼诺现象的关系。并着重分析了台风移动路径的卫星云图特征。从而有助于判别台风究竟是北上转向，还是西行登陆我国。     

一次雷暴天气发生发展的水汽图和红外云图特征分析

通过MTSAT的水汽图和红外云图,结合天气图、NCEP资料、地闪实况资料和探空数据对在高空急流影响下的暗区雷暴实例进行了对比分析。结果表明:暗区雷暴在卫星云图上表现为经过白天太阳辐射对晴空区(水汽图暗区)近地面的加热作用,大气不稳定能量增加,在一定条件下,午后强雷暴时常发生发展于高空急流左侧的晴空区中;而在水汽图上,高空急流与水汽图上的干区、湿区间有明显的联系,而这些联系又与强雷暴的发生发展有密切的关系,是雷暴发生发展的重要条件;在雷暴云发展过程中,地闪时空分布在卫星云图上有着明显的对应。     

利用宽频带速度记录的频域特征研究台风

利用福建省地震台网宽频带速度记录,以1h为移动窗长,研究了台风生成、发展、消亡整个过程的波谱特征,提出了以Fourier波谱的卓越周期作为刻画台风特征的一种尺度,并以台风“海棠”和“泰利”为例,统计了在登陆台湾之前,其卓越周期与台风参数的对应关系。研究表明,在台风初始形成阶段,其卓越周期由平常噪声的2～4s跃升为7～8s,随着台风向陆地的移动,卓越周期缓慢降低,经过台湾海峡时卓越周期显著降低,随着台风登陆,卓越周期又逐步恢复为噪声水平。     

利用宽频带速度记录的时域特征研究台风

利用福建省地震监测台网资料中有关台风前、台风期间及台风消亡的宽频带速度记录进行了分析研究,提出了用滑动时间窗内的均方根速度作为一种特征能量尺度,研究了台风形成、发展过程中振动能量的变化,统计了均方根速度与台风参数的对应关系.结果初步表明,地震监测资料可以应用于台风的监测与预报.     

台风暴雨成因的螺旋度和Q矢量研究——影响浙闽两省的台风"风棠"案例

0505号台风“海棠”是一个路径怪异、变化复杂的台风，它在浙闽地区产生了强降水，并造成了重大的经济损失和人员伤亡。应用螺旋度和Q矢量的理论与方法，着重研究了台风登陆前后螺旋度和Q矢量散度场的演变特征，探讨了台风在浙闽地区造成的强降雨的基本成因。研究表明，低层相对螺旋度的分布与高低层不同符号的螺旋度的配置可能是暴雨发生和维持的机制之一；低层Q矢量辐合区与地面强降水有较好的对应关系；Q矢量辐合随高度发生倾斜时对未来强降水的发生有预示作用。     

南海和西北太平洋台风潜在破坏力的气候特征初步研究

本文在定义台风潜在破坏力(TYDP)、台风破坏时间(TYDT)和台风潜在破坏强度(TYDS)基础上,利用中国气象局上海台风所整理的最优路径数据集资料,分析了南海和西北太平洋上三者的分布特征和变化特征。结果表明:台风破坏力和破坏时间主体分布在南海中北部、台湾岛和菲律宾以东的西北太平洋;主要集中在下半年,高峰月主要分布在9月、8月或10月,南海各区台风活动期长度和高峰月有明显差异;南海和西北太平洋区域台风潜在破坏力、破坏时间及破坏强度主体呈减小(少、弱)趋势,但存在一定的空间差异;台风破坏强度减弱倾向的空间一致性较好,南海和西北太平洋区域的东西两侧呈微弱的增强趋势。     

强增温区及其形态变化对台风转向的指示作用

根据美国国家环境预测中心（NCEP）的温度资料，以近年来在我国华东登陆或近海转向的台风为例，对台风中心附近的异常增温与未来的移动方向进行了诊断分析。结果发现：中、高层台风中心附近的异常增温对台风未来的移动趋势有着很好的指示作用，尤其是对台风移动方向的突然改变具有预报意义，强增温区及脊（轴）线方向预示着台风未来的移动方向。由此得出了一个台风路径预报的新途径。     

卫星云图资料同化中的质量控制及其在暴雨预报中的应用

以1996年7月3—4日发生在江淮流域的暴雨过程为例，依据统计特征分别以常规分析场、正涡度高值区、高低空急流为标准，设计了三套方案对卫星反演湿度场进行质量控制。利用中尺度MM5模式进行的数值试验表明：经质量控制后预报场得到较大改善；质量控制方案的优劣对预报效果有直接影响，选择合理的控制标准是重要的。