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基于梯度的500 hPa槽线天气系统自动分析方法

颜长建 胡文东 张春梅 王式功 杨有林 任浩 吕昌伟

颜长建, 胡文东, 张春梅, 等. 基于梯度的500 hPa槽线天气系统自动分析方法. 应用气象学报, 2016, 27(6): 741-749. DOI: 10.11898/1001-7313.20160611..
引用本文: 颜长建, 胡文东, 张春梅, 等. 基于梯度的500 hPa槽线天气系统自动分析方法. 应用气象学报, 2016, 27(6): 741-749. DOI: 10.11898/1001-7313.20160611.
Yan Changjian, Hu Wendong, Zhang Chunmei, et al. Auto-analysis of trough system at 500 hPA based on gradient algorithm. J Appl Meteor Sci, 2016, 27(6): 741-749. DOI:  10.11898/1001-7313.20160611.
Citation: Yan Changjian, Hu Wendong, Zhang Chunmei, et al. Auto-analysis of trough system at 500 hPA based on gradient algorithm. J Appl Meteor Sci, 2016, 27(6): 741-749. DOI:  10.11898/1001-7313.20160611.

基于梯度的500 hPa槽线天气系统自动分析方法

DOI: 10.11898/1001-7313.20160611
资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201306002

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201206004

国家自然科学基金项目 61461002

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201206005

详细信息
    通信作者:

    胡文东, email: hu.wendong@163.com

Auto-analysis of Trough System at 500 hPa Based on Gradient Algorithm

  • 摘要: 利用位势高度场资料,针对500 hPa高空槽线天气系统,以天气学定义及其图形学特征分析为基础,在保持天气动力学理论约束的同时,提出基于位势高度梯度进行槽线天气系统自动分析的方法。面向各级气象台站的天气预报业务,利用气象信息综合分析系统 (MICAPS) 第4类位势高度格点数据资料,经过梯度计算、垂线确定、方向划分、邻域对比、节点初选、噪声判别、分类滤除、聚类分析、轴向平均等步骤,解决了一系列相关技术问题,完成了西风槽和横槽两类槽线系统自动分析的程序开发。近年宁夏寒潮强降温等过程的分析试验表明,该算法稳定可靠,中高纬度地区槽线分析能力更强,运行效率进一步提高。
  • 图  1  位势高度场结构

    (a) 低涡中西风槽t1与横槽t2,(b) 西风槽线t3

    Fig. 1  Structure of geopotential height

    (a) troughs from low vortex, (b) westerly trough

    图  2  方位与计算 (a) 梯度方位分区,(b) 对应计算区间

    Fig. 2  Direction and calculation interval (a) gradient direction, (b) coresponding interval

    图  3  计算结果 (a) 位势高度场梯度方向分布,(b) 槽线初选点集

    Fig. 3  Result of calculation (a) gradient direction of geopotential height, (b) initial points of troughs

    图  4  分析结果 (a) 剔除后的剩余的槽点,(b) 合并后的槽线

    Fig. 4  Analysis result (a) selected points after filtering, (b) troughs

    图  5  天气系统分析误差三维空间分布及其在二维平面的投影

    (透明椭球为误差聚集区)

    Fig. 5  Distribution of weather system analysis errors in 3D space and their projections in 2D

    (ellipsoid is the aggregation of errors)

    图  6  槽线显著误差情况分析 (单位:dagpm)

    (a) 14号槽线偏移误差,(b) 36号槽线端点误差,(c) 43号槽线长度误差

    Fig. 6  Significant error (unit:dagpm)

    (a) offset error of No.14, (b) terminal point error of No.36, (c) length error of No.43

    表  1  个例信息

    Table  1  Imformation of samples

    寒潮强降温过程时段 气温降幅大于10℃常规气象站数 占全区常规站点数比例/%
    2012-02-05—07 11 46
    2012-11-03—04 15 63
    2013-02-28—03-01 20 83
    2013-03-09—10 14 58
    2014-05-09—10 23 96
    2014-10-11—12 18 75
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-16
  • 修回日期:  2016-06-28
  • 刊出日期:  2016-11-30

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