中小尺度天气现象毕业论文

中小尺度天气系统除尺度小、生命期短以外，最主要的特点是气象要素的水平变化很大，因此所产生的天气远比锋面（见锋）、气旋等天气尺度系统剧烈。如飑线过境时，瞬时气压变化每分钟几乎可达1百帕,温度变化每15分钟可达10°C；风速可大到几十米每秒，铅直速度一般可达1～10米/秒,甚至曾观测到50米/秒以上的情况（大尺度天气系统一般为几厘米每秒），和水平速度同量级；铅直方向上的气压梯度力和向下的重力不平衡，即不满足静力平衡，水平地转偏向力和水平气压梯度力也不平衡，即也不满足地转平衡，水平加速度和水平地转偏向力、水平气压梯度力同量级，造成风和等压线不平行（见大气中的作用力、大气运动的平衡状态）。由于中小尺度天气系统的这些特点，在进行中小尺度天气系统的天气分析时，要求有时空分布更为稠密和更加准确的探测资料。

（1）飑线 图 成熟飑线系统的概略图飑线的水平尺度为150～300千米，生命期为4～10小时。在飑线中尺度系统中，气压梯度可达（1～3）百帕/100千米，有明显的水平梯度，达℃/千米，飑线过境，气压涌升1hPa/（1~2）min，与这种大的气象要素梯度相联系的是强烈的天气现象，沿飑线经常可以看到大风、强雷暴、强降水、冰雹等天气现象，有时还出现下击暴流或龙卷，带来灾害性的破坏。有利于飑线产生的环境条件是：大气层结呈条件不稳定，低层水汽充沛；中层有干、冷空气入侵；高、低空存在急流并恰当耦合以及大气中具有某种动力机制以释放不稳定能量（如低空急流、重力波等）。（2）中尺度雨团在一次较大范围的强降水区中，可能镶嵌有中α尺度雨带（通称中尺度雨带），中尺度雨带中含有中β尺度雨团（通称中尺度雨团）。一次暴雨过程中，可能出现两条或两条以上的中尺度雨带及多个中尺度雨团活动，它们是造成暴雨天气的重要成员。中尺度雨团有如下基本特征：①水平尺度小，通常不超过200千米；②生命期短，一般在10小时以内；③低空辐合强，对流层低层水平散度达；④多次发生，一次强降水过程中可出现多个中尺度雨团；⑤降水强度大，1小时降水量可达50毫米以上；⑥两种动态：移动性和准静止性。多数中尺度雨团是移动性的。（3）中尺度雨带 图 温带气旋中中尺度雨带的分布模式图（注：1.暖锋雨带；2.暖区雨带；3.宽冷锋雨带；4.窄冷锋雨带；5.锋前冷涌；6.锋后雨带）中尺度雨带是中纬度地区降水的重要组成部分。在大多数情形下，中尺度雨带由雷暴单体和小尺度系统组成，其天气表现为暴雨或强对流特征，其长度约100~200千米。概括起来，中尺度雨带有如下基本特征：①中尺度雨带常几条并存，并相互平行，其间距大致相同，约为100千米。每条雨带的宽度约10~50千米。有时中尺度雨带只有一条；②一条中尺度雨带由更小的对流单体组成，它们分别处于不同的发展阶段。在许多情形下，北面的单体是成熟的或衰老的，南面的单体是新生的或年轻的；③中尺度雨带的移动方向明显偏向平均风方向的右侧，移动速度可大于平均层的风速；④中尺度雨带多出现在大气层结为位势不稳定的地区；⑤中尺度雨带通过测站时，地面气象要素会发生明显变化，如气压骤升、气温下降、湿度上升及风向风速突变等，有时有雷暴发生。中尺度雨带的种类很多，有锋面气旋区中尺度雨带、梅雨区中尺度雨带、台风区中尺度雨带等，其中前一类较常见，也较重要。

查找有关数据着气象数据采集技术的发展以及各气象中心算法的完善,数值天气预报的准确率一直在稳步的提升。然而,面对当今社会对高精度天气预报的需求,来自各个气象中心的模式天气预报并不能够满足人们的要求。因此各个地区的气象部门需要根据自身情况,通过参考上级指导预报对本地区的未来天气现象重新进行预报以提高预报准确率。然而地区级气象部门却受限于本身设备条件,很难获得针对当地的具有指导意义的气象数据。基于上述原因,本文通过对浙江省气象台实际预报工作的调研,结合国家局下发的质量检验要求,为解决气象预报过程中遇到的实际问题,设计并实现了“浙江省天气预报数据分析系统”。并通过分析该系统的结果数据,设计并实现了基于神经网络方法的天气预测模块。该模块会将天气预测结果作为新的预报模式加入到数据分析系统中,为气象预报工作提供更多的数据支持。论文的主要工作内容如下:1、根据浙江省气象台气象预报工作的数据需求,通过对现有的气象数据结构的分析,设计并实现了一套在大时间跨度下,具有极高查询效率的气象数据仓库。通过该数据仓库的实现,将年度数据统计时间由原来的数百秒级降低到秒级。2、设计并实现了气象数据分析系统。利用C#、HTML、JavaScript与T-SQL语音开发了具备数据挖掘能力、质量检验能力、辅助预报能力,且数据表现形式丰富而直观的,数据分析系统。通过该系统的应用,可以有效的改善气象预报人员的预报准确率。3、提出以神经网络法构建预测天气数值参考数据的数据挖掘模型。该模型以BP神经网络方法构建,通过对历史数据的不断学习从而对各个参考预报模式的误差进行预测,然后根据预测结果给出新的参考数据,作为一种新的模式供预报人员参考。该参考数据相比较其他模式的数据在预报准确性与稳定性上都有较大的提升。通过气象数值预报分析系统在该浙江省气象台的应用实践证明,本文设计和实现的气象数值预报数据分析系统能很好地满足数值预报团队关于预报误差控制的需求。不仅根据数据学习模型计算得到的预报参考数据有较好的准确性。而且提供的质量检验功能,也为数值预报团队的预报工作提供了强有力的数据支持。