中尺度涡旋

摘要： 中尺度涡旋在世界各大洋中广泛存在,对海洋物质能量的输送以及海洋与大气间的能量交换起着重要作用。南大洋区域中尺度涡旋的活动受海底地形、流场、风场等多重因素的影响,呈现出一些独特的移动规律。为了高效、准确地得到南大洋区域中尺度涡旋的移动特征,本文提出基于方向的轨迹时空聚类算法。首先,采用最小描述原则将涡旋轨迹按照特征点划分为多条线段;其次,在时空聚类的基础上提出阈值确定原则和方向距离的度量方法,对涡旋线段进行聚类;最后,根据聚类结果提取涡旋迁移通道。实验结果表明,45°S以北均为西向的涡旋迁移通道,45°S以南均为东向的涡旋迁移通道,这与大洋环流的流向基本一致;从涡旋迁移通道的统计特征来看,西向所包含的涡旋在南半球的夏季达到峰值,东向所包含的涡旋在冬季达到峰值,东向所包含涡旋的涡旋动能比西向高;从涡旋的性质来看,在南大洋区域,暖涡(Anticyclonic Eddy,AE)和冷涡(Cyclonic Eddy,CE)的涡旋迁移通道在统计特征、地理位置和移动方向上都极其相似。

摘要： 利用常规气象观测资料、ERA-5水平分辨率0.25°×0.25°再分析资料、FY-4A云顶亮温资料和6.2μm卫星水汽图像、洛阳双偏振天气雷达等资料,采用等熵面水汽输送、位涡及对称不稳定等动力诊断分析方法,对郑州“7·20”特大暴雨极端性成因进行了分析。结果表明:(1)暴雨期间,台风“查帕卡”“烟花”建立了良好的水汽输送通道,在308 K等熵面上郑州地区存在由气压高值区向低值区爬升的暖湿输送带,为暴雨产生提供了充沛的水汽条件。(2)在北上的台风“查帕卡”、西进的台风“烟花”、西伸加强的副热带高压及中心位置稳定少动的蒙古高压共同作用下,蒙古高压和副热带高压包围的α中尺度黄淮低涡在向东北方向移动的过程中发生分裂,在高空位涡异常、低层暖锋式切变及大尺度降水产生的凝结潜热作用下,在洛阳附近生成了深厚稳定的β中尺度低涡,是郑州极端暴雨事件的主要影响系统。(3)洛阳β中尺度低涡西南部中高层有较强的干冷空气沿着其南部的偏西气流向郑州附近相对湿度为95%的大湿度区侵入,同时500 hPa干冷西风气流和西南气流汇合区中的Q矢量辐合也进一步增大,有较强的强迫上升运动;中低层850 hPa和700 hPa的东南暖湿急流和偏北急流的暖锋式切变线在郑州形成了对流和对称不稳定;低层有较强的辐合,高层有明显的辐散。在这种极为有利的热力、动力条件下,在洛阳β中尺度低涡东南部触发了郑州附近强对流的发生。(4)郑州2021年7月20日16到17时201.9 mm/h的最大雨强是由TBB大值中心低于-64°C的上冲对流云砧后部(西南部)的对流云团造成的,对应最大雷达回波强度达60 dBZ,并在郑州上空滞留长达1 h。

摘要： 本文利用1993–2019年基于海表面高度异常的涡旋数据集和高度计数据统计分析了日本海区域中尺度涡旋的大小、极性、生命周期、振幅、传播等表面特征的时空变化规律。27年间,共探测到1429个涡旋,气旋和反气旋数量基本相当,其中气旋675个,反气旋754个。两种极性涡旋均具有较强的季节变化:秋季较多,冬季次之,春季最少。郁陵盆地、大和盆地等为涡旋多发区域呈现西南–东北向带状分布。其中,南部海域反气旋占优,靠近津轻海峡的北部海域气旋占优。西部和南部受东韩暖流和对马暖流的驱动,涡旋移动方向与流场基本一致,北部涡旋与黎曼寒流以及副极地锋流有关。研究表明,动力学不稳定是涡旋在秋冬季大量产生的重要原因。此外,半封闭盆地、局地流场以及复杂的海气相互作用等都可能会对涡旋的产生和消亡造成一定影响。

摘要： 传统的水声建模方法只考虑水中声波的折射影响,忽略了水层间的声反射,因此不能对反射波地震勘探的海水分层结构成像结果进行分析。文章首先建立了基于时域有限差分的低频宽带脉冲信号传输预报模型,该模型考虑海水分层结构的声反射影响,通过数值求解波动方程计算低频宽带脉冲信号近距离传播过程中的时域波形;其次将某次海上多道地震测量的水文条件作为输入环境参数,计算了近海面地震勘探接收阵所接收的气枪低频脉冲信号时域波形;最后按照反射波地震勘探处理流程,对接收阵信号在共反射点进行相干累加和地震成像,所得到的海水分层结构成像结果与海上多道测量成像结果符合较好。仿真结果验证了水层声反射对海水分层结构反射波地震成像的影响。

摘要： 2020年2月13—14日北京地区出现一次极端雨雪天气过程,利用EC再分析数据、风廓线雷达、气候资料等,采用诊断分析、风廓线产品反演、气候异常分析等方法,对这次伴有复杂相态转换、对流、累计降水量破历史同期极值的极端雨雪天气过程进行分析和异常诊断,结果表明:(1)大尺度低涡、高/低空急流、锋面等天气系统为降水提供良好的背景条件。(2)河北中部的中尺度涡旋,是这次极端雨雪天气的重要成因之一。(3)对流活动的参与提高了降水效率,致使过程累计降水量进一步增大。(4)850 hPa切变线北侧强盛的偏东气流,在动力抬升、水汽输送及辐合中发挥重要作用。(5)-8--20°C层云冰含量低,且0°C层高度跃700 m是造成北京平原地区相态转换时间延迟的直接原因。(6)边界层回流冷空气由平原东部进入北京,是雨雪相态转换由东向西发生的根本原因。(7)极端的水汽通量辐合异常,是此次天气过程累计雨量突破同期历史极值的重要原因之一。

摘要： 【目的】西南太平洋中尺度涡旋过程十分活跃,其涡动能占据海洋中绝大部分能量,本研究探究该海域涡动能时空变异的调控机制。【方法】从原始能量方程出发,基于1991―2017年ECCO2数据和1993―2018年SLA数据进行涡动能(EKE)时空变异分析,包括EKE的季节变化分析和年际变化分析。【结果和结论】季节变化分析中,发现该海域EKE水平分布在12―3月份呈现低值、垂向影响深度较浅,而6―8月份的水平分布呈现高值、垂向影响深度较深。将西南太平洋EKE高值区域划分为3个区域,即A区域(150°―160°E/28°―36°S),B区域(150°―160°E/28°―32°S)与C区域(150°―160°E/32°―36°S)。从能量方程出发,对于EKE和正压转换、斜压转换以及对风应力做功进行相关分析。基于EKE季节变异与影响因素的超前-滞后的相关性分析,发现BT是EKE季节变化的主要调控因子,其中,A、C区域分别有0.70和0.58的相关度滞后BT 1个月,B区域有0.53相关度与BT同期变化。针对EKE的年际变化,进行Nino3.4指数、南半球环状模指数以及水平流速垂向剪切信号与EKE年际变化信号的超前滞后相关分析,发现EKE年际变化有0.57的正相关度滞后6个月于Nino3.4指数变化,表明厄尔尼诺事件是该海域EKE年际变化的主要调控因素,而流速剪切信号在二者中起到桥梁作用。

摘要： 本文利用涡旋内温度异常剖面对黑潮延伸体区域的涡旋进行分类与分析.基于卫星高度计识别的涡旋数据和与涡旋时空匹配的Argo浮标温度异常剖面数据,本文提出了一种优化的高斯混合模型无监督聚类方法实现涡旋内Argo浮标温度异常剖面的自动聚类,进而实现与剖面时空匹配涡旋的自动分类.实验结果表明,相同类型的A rgo温度异常剖面呈现出明显的空间聚集效应,而不同类型的Argo温度异常剖面则在空间上相互分离,与表层(次表层)温度异常剖面相匹配的涡旋主要分布在黑潮延伸体的北部(南部).相较于直接利用区域范围对涡旋进行分类的方法,本文所提出的涡旋分类方法更为客观,合成分析特定类型涡旋的水下结构也更为合理.

摘要： 台风对远距离暴雨的作用形式复杂,容易出现极端降水,量级和落区的预报难度大.2014年8月8日江苏东部到浙江北部出现暴雨,通过研究数值预报形势场、再分析场和各类实况资料,发现暴雨的产生与远在1300 km外的西太平洋上的台风"夏浪"有关.江苏东部暴雨主要由中尺度涡旋造成,台风通过北侧偏东气流向暴雨区输送暖湿空气,有利于暴雨的形成与维持;浙江北部暴雨是中尺度涡旋与台风环流结合的产物,台风北上过程中,中心与中尺度涡旋逐渐靠近,台风外围环流对涡旋产生牵引,流场形势发生改变,引导弱冷空气在浙北近海附近与暖空气交汇辐合抬升引发暴雨,不稳定能量剧烈释放产生的中γ尺度气旋造成了极端强降水.

摘要： 利用MICAPS观测降水数据、欧洲气象中心ERA5再分析资料和FY-4A卫星云顶亮温数据,对2021年7月20日河南极端暴雨进行综合分析.结果表明,此次暴雨受200 hPa两槽一脊、大陆高压、副热带高压(副高)西伸北抬和台风"烟花"西移、"查帕卡"台风倒槽等多尺度天气系统共同影响,黄淮气旋的西南气流与副高和"烟花"之间的东南气流稳定控制河南地区,边界层急流供应充沛水汽,在太行山和嵩山迎风坡辐合抬升,致使河南暴雨长时间维持,产生极端降水量.西南气流穿过从广东和广西延伸到河南的高湿带,副高和"烟花"引导东南气流经过从东海洋面延伸到河南的相对较弱湿区,这两条水汽输送带在太行山和嵩山地形阻挡下汇合在河南北部,为暴雨供应水汽.丰富的可降水量、水汽过饱和、深厚暖云层以及降水系统较强的水汽消耗率为郑州高降水效率提供有利条件.郑州低层大气经历多次从强层结不稳定到弱层结不稳定的转化,边界层急流引起的垂直风切变和气流辐合对层结稳定度变化有重要影响.黄淮气旋内部中尺度涡旋对河南暴雨发生发展至关重要,不但提供西南气流,还产生较强的位势高度纬向平流,增强边界层急流.嵩山与太行山余脉构成喇叭口地形,边界层急流在嵩山北侧和东侧爬坡,促使山前水汽堆积,激发和加强暴雨.中尺度云团合并小尺度云团,发展成结构密实的孤立云团,稳定少动,对暴雨有重要影响.降水区上空广义湿位涡异常,由于广义湿位涡能够刻画中尺度系统的垂直风切变、涡度以及大气湿斜压性和层结不稳定等动力和热力因素垂直结构特点,所以对中尺度系统和降水落区有一定指示意义.

摘要： 本文基于卫星遥感资料和高分辨率ROMS(Regional Ocean Modeling System)数值模拟结果,对黑潮延伸体海域典型中尺度涡旋的次中尺度特征进行了探讨.卫星观测和模拟结果显示,黑潮延伸体涡旋海域伴随着活跃的次中尺度现象.涡旋演变与多尺度能量分析结果表明,涡旋海域次中尺度动能的强弱与涡旋海域地转流动能有着密切联系,锋生可能是涡旋边缘次中尺度动能增强的重要机制.次中尺度现象在中尺度涡旋海域具有沿地转流方向的复杂涡丝状结构特征,意味着涡旋边缘较强的水平浮力梯度和地转流侧向剪切为次中尺度过程形成与发展提供了有利条件.此外,垂向结构分析表明,次中尺度过程能引起较大的垂向速度,最大可达100m·day–1,该垂向速度可以影响至混合层下200m深度处,对海洋内部的垂向物质能量交换、海—气相互作用等有着重要的影响.

摘要： 利用2000-2013年夏季6h一次、水平分辨率为0.5°(纬度)×0.5°(经度)的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析资料,对产生于大别山地区的中尺度涡旋(大别山涡)进行了识别,共统计得到了513例涡旋,其平均的月频数为12.2,且有约92％的大别山涡产生了降水.在此统计的基础上,根据涡旋生成前的地面气压场和降水特征,对大别山涡分别进行了分类和对比研究,并对长生命史的两类大别山涡进行了标准化极坐标系下的合成.研究表明,水汽凝结潜热释放与大别山涡的三维结构、强度和生命史演变密切相关;大别山涡的各个象限有着显著的不均匀性,其中涡旋移动的前方和右侧是有利于涡旋发展和降水发生的区域,而涡旋移向的后方和左侧则有着相反的特征.辐合作用是大别山涡发展和维持的主导因子,而倾斜项的作用则是涡旋消亡的主导因子.长生命史的大别山涡有着较强的斜压性,斜压能量转换是其长时间维持的主要能量来源;而正压能量转换起初有利于大别山涡的发展和维持,后期则主要导致了涡旋的消亡.

摘要： 本文利用新一代中尺度天气研究与预报模式WRF 对南海热带气旋榴莲（2001）生成过程中的中尺度涡旋合并过程进行了高分辨率（4km）数值模拟，并与观测资料对比验证，利用模式输出结果重点分析了两个中尺度涡旋合并过程中的主要动力学和热力学特征，也在此基础上进一步分析了合并过程中系统中心附近涡度方程中各项涡度收支的演变情况，最后通过两个敏感性试验与控制试验的对比，初步探讨了中尺度涡旋合并过程对于热带气旋榴莲生成的作用。结果显示，南海季风槽中的新生中层中尺度涡旋V2，是榴莲生成过程中的主导涡旋，预先存在的东部低层的中尺度涡旋V1 对于台风榴莲的生成则起到了辅助作用，两个不同高度的涡旋合并叠加促使涡度的辐合辐散项率先在低层引起涡度的快速增长，随后垂直输送项在对流层中层对涡度的增长做出了主要贡献。两个涡旋的最终合并，使得热带气旋系统正绝对涡度在垂直方向上从低层到中层得以贯通，进而触发了榴莲的生成。

摘要： 已有的观测和模拟研究证明，中尺度涡旋合并过程对于热带气旋的生成有触发作用，但南海-西北太平洋海域热带气旋生成过程中的中尺度涡旋合并现象的研究比较少见。rn 本文利用中尺度模式WRF模拟了南海热带气旋榴莲(2001)的生成过程，重点分析了两个中尺度涡旋(V1和V2)合并过程的主要特征。研究发现：存在于副高南侧菲律宾岛东部的低层小涡V2西移至菲律宾岛上时，其西北缘的偏北气流在季风槽内激发出中层中尺度涡旋V1。在两涡接近的过程中，它们之间由下而上产生一些零星的位势涡度(PV)将两个涡旋联系起来，最终V2卷入V1，合并为完整的榴莲低压环流。

摘要： 在以往的研究中,东移入海型涡旋有可能在入海后继续发展,影响范围更大,由于海上实测资料较为缺少,因而本文以2010年7月10日发生的一例东移入海的涡旋为例,使用分辨率较高的数值模式,在模拟结果较为真实的情况下对输出的产品进行再诊断,初步揭示了其发生、发展以及入海前后结构特征和动力影响因子的变化,并通过不同水汽方案影响的实验,探讨了水汽在其中的作用. (1)模拟结果较好地再现了涡旋发生发展及移动过程中的降水分布、背景环流特征的变化,及高空短波槽的移动,说明WRF模式较好地描述了该系统发生发展中的物理过程. (2)对较为成功的数值模拟结果进行了涡度收支再诊断,揭示出涡旋发生发展时,其主要涡度来源为水平辐合作用,涡旋入海后涡度增大与水平辐合作用增强关系密切,表明了水平切变线的重要作用. (3)通过对不同水汽影响方案的试验,探讨了潜热释放在涡旋发展过程中的作用,水汽凝结潜热释放的作用十分重要,它直接关系到模拟降水的多少、涡旋发生发展的强弱、生命史的长短以及移动路径等.如果,在数值试验中抑制或减少水汽的影响,则模拟的降水量,及模拟涡旋的强度和位置都与实况相去甚远.因而,水汽的作用和影响不可低估,尤其是对入海气旋而言. (4)当涡旋在江淮流域发生、发展并移动到梅雨锋东段的涡度大值区时,就可能继续发展东移,而凝结潜热释放引发的低压减压对涡旋能否维持和移动到梅雨锋东段的涡度大值区也很有关系.因而,这也许表明:动力、热力作用均很重要,涡旋的发展和移动可能是二者共同作用或相互作用的结果.

摘要： 2012年7月21日10时至22日02时,北京地区出现了一次历史上罕见的特大暴雨天气过程,对当地人民的生命财产造成了严重损失.采用新一代中尺度数值预报模式WRFV3.3.1对这次极端降水天气过程进行数值模拟研究,并运用模式输出结果对其发生、发展机制进行了研究.主要结论有:WRF模式能够较好地模拟出这次暴雨的落区、暴雨中心、24h累积降水量等;此次强暴雨过程主要由低空中尺度涡旋造成的,即中尺度涡旋随时间的演变决定降水落区及降水强度;最后利用相对螺旋度诊断了整个降水过程,结果显示相对螺旋度的变化对降水增强的临近预报具有明显指示意义.

摘要： 利用常规观测资料、FY-2E卫星TBB资料以及NCEP再分析资料对2012年7月21-22日发生在北京地区的大暴雨过程进行了诊断分析和数值模拟研究.结果表明:冷锋云系前部暖区中发展的强中尺度对流系统(MCS)和中尺度涡旋(MCV)是该暴雨的直接制造者.强降水发生在MCV的东南部,MCV的形成促进MCS的发展,导致强降水持续时间较长.涡度方程的收支诊断表明:MCV的形成主要是由于低层的涡度制造、水平涡度向垂直涡度的转化及来自中低层涡度的垂直输送.倾斜项无论是对低涡的生成和强降水的维持与减弱都起重要作用.

摘要： 2008年华南前汛期6月11-13日的广西特大暴雨过程是与位于广西的中尺度涡旋系统(广西涡)密切相关的.本文采用MM5模式对此次暴雨进行了数值模拟,很好地再现了实况天气过程.利用高分辨率的模式输出资料对本次暴雨过程中的正值位涡进行诊断分析,结果表明,位涡输送能很好地反映天气系统的演变特征,位于广西涡四周的位涡中心不断向其输送不同性质的位涡团,有利于致洪暴雨的形成和加强.等熵位涡分析表明:315 K等熵面上高值位涡带的位置和强度能较好地反映暴雨的落区和强度,等熵面上等熵位涡团的输送,也是强降水得以维持的一个重要因素.345 K等熵面上的高值等熵位涡区集中在高纬度,且随着气流向东传播,其南部的等熵位涡团存在下传的现象,有利于暴雨区位涡的增长.

摘要： 本文综合利用NCEP再分析资料、地面自动站资料以及LAPS中尺度分析资料,采用Barness带通滤波方法提取暴雨过程中的中尺度信息,对此次强暴雨过程进行中尺度演变特征及暴雨成因分析.结果表明:副热带急流和南压高压的配置有利于高空辐散的加强,前倾槽结构特征有利于触发对流;暴雨中心存在明显的低层正涡度(负散度)和高层负涡度(正散度)的耦合形势,对大暴雨的维持和发展起到了重要的作用;强降水区假相当位温等值线密集,在锋区前方存在明显向高层伸展的假相当位温高值舌,而高层为下伸的假相当位温"漏斗",构成明显的深厚湿对流特征.强气旋性切变和正涡度平流触发中尺度气旋发生、发展,且伴随着中尺度雨团的移动,由此诱发的R中尺度涡旋是此次特大暴雨过程的直接影响系统,利用低层中尺度辐合中心位置来确定暴雨中心有一定的指导意义.

摘要： 本文利用自动站资料、风廓线雷达、探空、雷达资料和NCEP fnl0.25°×0.25°再分析和预报网格资料,对2018年5月7日至8日,受高空槽东移、低层切变急流及锋面南下影响福建省出现的大范围强对流天气过程进行分析总结,结果表明:(1)此次暖区主雨带形成机制中中层干冷空气堆的存在起了重要作用.1、加剧不稳定度,强迫低层暖湿空气抬升,触发不稳定能量的释放;2、中层干冷空气卷入,加强了风暴中的下沉气流和低层冷空气外流,增强了对流风暴组织性,有利于其发展维持.(2)锋面对流系统影响期间,暴雨区上空由中层侵入低层的干冷空气与位于近地面的高能高湿舌交绥构成湿斜压锋区,中层干冷空气由中纬度西北方向向南向下侵入,增强锋生作用的同时,偏西下沉气流使得近地面弱冷平流楔入强降水区,有利于对流触发和降水增幅.(3)7日9时-14时为闽东南暖区环境场作用下中尺度对流雨带降水高峰时段,分析翔安站风廓线雷达可得出,中低层强盛的西南急流源源不断向暴雨区输送水汽,聚集能量,垂直动量混合作用明显,急流脉动频次高,动力触发作用强,也有利于对流风暴的组织性、降水强度的加强.高空强盛、深厚的西南急流区破坏又重建的过程对强降水时段开始与结束时间有较好的指示意义.(4)典型低质心强降水回波单体侧向排列成线状,构成中尺度对流复合体(MCS),引导气流(西南气流)与对流风暴移向一致,再加上MCS的后向传播,使得强对流回波带在福建南部沿海地区停滞少动(列车效应),这是造成此次暖区暴雨的主要影响系统.

摘要： 本文利用自动站资料、风廓线雷达、探空、雷达资料和NCEP fnl0.25°×0.25°再分析和预报网格资料,对2018年5月7日至8日,受高空槽东移、低层切变急流及锋面南下影响福建省出现的大范围强对流天气过程进行分析总结,结果表明:(1)此次暖区主雨带形成机制中中层干冷空气堆的存在起了重要作用.1、加剧不稳定度,强迫低层暖湿空气抬升,触发不稳定能量的释放;2、中层干冷空气卷入,加强了风暴中的下沉气流和低层冷空气外流,增强了对流风暴组织性,有利于其发展维持.(2)锋面对流系统影响期间,暴雨区上空由中层侵入低层的干冷空气与位于近地面的高能高湿舌交绥构成湿斜压锋区,中层干冷空气由中纬度西北方向向南向下侵入,增强锋生作用的同时,偏西下沉气流使得近地面弱冷平流楔入强降水区,有利于对流触发和降水增幅.(3)7日9时-14时为闽东南暖区环境场作用下中尺度对流雨带降水高峰时段,分析翔安站风廓线雷达可得出,中低层强盛的西南急流源源不断向暴雨区输送水汽,聚集能量,垂直动量混合作用明显,急流脉动频次高,动力触发作用强,也有利于对流风暴的组织性、降水强度的加强.高空强盛、深厚的西南急流区破坏又重建的过程对强降水时段开始与结束时间有较好的指示意义.(4)典型低质心强降水回波单体侧向排列成线状,构成中尺度对流复合体(MCS),引导气流(西南气流)与对流风暴移向一致,再加上MCS的后向传播,使得强对流回波带在福建南部沿海地区停滞少动(列车效应),这是造成此次暖区暴雨的主要影响系统.

摘要： 本发明涉及一种基于长时间跨度全球中尺度涡旋的断点续追技术。已有研究发现涡旋在运动过程中存在着消失又出现的现象，因此我们在涡旋追踪过程中加入了涡旋真伪位置的标志（0和‑1、‑2、‑3、‑4、‑5）。该技术基于中尺度涡旋的识别结果和可续追涡旋通过时空邻域相似性匹配来对全球中尺度涡旋进行断点追踪处理。如果伪位置标志的绝对值大于涡旋允许消失天数，则表示该涡旋已消亡并将该涡旋追踪路径更新到已消亡涡旋数据集中，反之则更新到可续追涡旋数据集中。然后对更新的可续追涡旋和更新的增量涡旋进行迭代追踪以实现长时间跨度的涡旋续追。

摘要： 本发明涉及一种基于流函数构造的中尺度涡旋快速识别方法，将识别区域内中尺度涡旋的原始数据输入到处理模型中进行数据清洗，输入到流速局限过滤器和流速零变过滤器进行数据初筛，将初筛后的涡旋信息输入到流向绕心过滤器进行数据复筛，将复筛后的涡旋信息输入到流函数过滤器中，对复筛后的涡旋信息进行纠错，对形状进行捕获，获得涡旋形状，对涡旋形状的形心计算作为涡旋中心；将涡旋中心与初始涡旋中心进行误差比较，获得确认后的涡旋信息。该方法主体基于涡旋的物理结构特征以层状结构构建，从而实现模型的快速融合，实现模型的轻量化，易部署化，易迁移化。

摘要： 本发明涉及一种多普勒气象雷达的中尺度涡旋识别追踪方法，解决了如何有效利用多普勒气象雷达对强对流天气系统进行自动快速监测识别和追踪的问题，采用步骤包括：雷达基数据预处理；中尺度涡旋识别；中尺度涡旋追踪；气象产品的生成显示。本发明利用最小二乘导数法计算方位切变有效缓解了识别过程中雷达径向速度的噪音误差，并利用相关系数法综合考虑了对流系统发展过程中分裂、合并等情况，构建了一套从雷达数据输入、数据处理到气象产品生成全流程方法，可提高多普勒气象雷达对灾害性天气的预警预报效率和准确率。

摘要： 本发明提供了一种海洋异常中尺度涡旋识别方法、设备及存储介质，方法包括：获取海洋涡旋数据集；获取现场海水剖面温度和盐度数据集；对获取的现场海水剖面温度和盐度数据集进行预处理,计算出每个现场海水剖面的插值位势密度值；将每个现场海水剖面与高度计识别的涡旋进行时空匹配，筛选出成功匹配的气旋涡和反气旋涡两类数据集作为异常涡旋判断的样本集；计算涡外背景位势密度；对于成功匹配的涡旋，用涡内位势密度减去涡外背景位势密度，得到位势密度异常PDA；根据PDA进行异常涡旋判断；本发明从涡旋辐散或辐聚这一物理属性出发，利用现场海水剖面PDA作为海洋异常中尺度涡旋判据，相较于常规的温度判别方法，识别结果更加可靠。

摘要： 本发明公开了一种基于深度学习的中尺度涡旋识别方法，包括以下步骤：数据获取与准备；数据变换与数据增强；建立基于注意力机制的金字塔场景解析网络模型；对所述的网络模型进行训练；利用训练好的网络模型进行中尺度涡旋识别。本发明利用改进的PSPNet(金字塔场景解析网络)对海面高度数据为内容的二维图像进行分析和识别，从而实现对海洋中尺度涡旋的识别，采用空洞卷积(Dilated Convolution)的ResNet网络作为特征提取网络，同时采用逐点的空间注意力机制神经网络模块，提升金字塔场景解析网络模型的中尺度涡旋的识别性能。

摘要： 面向海洋再分析数据的基于压力异常的三维中尺度涡旋识别技术本发明涉及一种面向海洋再分析数据的基于压力异常的三维中尺度涡旋识别技术。本方法主要涉及压力、压力异常计算，遍历等压线识别涡旋，不同深度涡旋匹配构建三维涡旋结构。第一步不同深度压力及压力异常计算，即根据海洋再分析数据的温度、盐度、海平面高度变量计算不同深度压力场，从中移除时间序列均值得到相应深度压力异常场。第二步识别不同深度涡旋种子点，遍历等压力识别不同深度涡旋。第三步不同深度涡旋相似性匹配，利用不同深度的涡旋重叠面积大小进行深度上涡旋追踪构建三维涡旋结构。综合上述步骤实现三维中尺度涡旋识别，认识中尺度涡旋的精细三维结构，分析涡旋对于温盐运输的作用。

摘要： 本发明公开了基于CFSR数据的冬季北太平洋地区中尺度涡旋的识别和追踪方法。该方法基于CFSR数据中的海流场和海表面温度场，首先对数据进行预处理，得到海流和海表面温度异常场。然后利用海流异常数据，分两种情况寻找涡旋中心点，根据得到的涡旋中心点，确定涡旋半径。最后，根据海流场计算得到涡旋可能运动的最大距离，在该范围内进行涡旋追踪。该方法通过CFSR数据中的海流场和海表面温度场进行涡旋的识别和追踪，避免了由于高度计计算地转流场的误差导致的低纬度地区识别结果不准确。另外有效利用了海流场帮助涡旋追踪，提高了涡旋追踪的效率。

摘要： 本发明涉及一种基于长时间跨度全球中尺度涡旋的断点续追技术。已有研究发现涡旋在运动过程中存在着消失又出现的现象，因此我们在涡旋追踪过程中加入了涡旋真伪位置的标志（0和‑1、‑2、‑3、‑4、‑5）。该技术基于中尺度涡旋的识别结果和可续追涡旋通过时空邻域相似性匹配来对全球中尺度涡旋进行断点追踪处理。如果伪位置标志的绝对值大于涡旋允许消失天数，则表示该涡旋已消亡并将该涡旋追踪路径更新到已消亡涡旋数据集中，反之则更新到可续追涡旋数据集中。然后对更新的可续追涡旋和更新的增量涡旋进行迭代追踪以实现长时间跨度的涡旋续追。

摘要： 本方法属于物理海洋，计算机图形图像处理交叉领域，具体涉及一种基于混合算法的中尺度涡旋追踪方法。混合算法主要包括最近邻搜索、基于形变控制的相似度匹配、延迟逻辑。第一步，最近邻搜索，根据SSH方法识别出来的全球中尺度涡旋数据，对搜索范围内的涡旋进行圈定。第二步，基于形变控制的涡旋相似度匹配方法，对该范围内的涡旋及其属性进行相似度计算，包括面积、振幅、动能、相对涡度和Hausdorff距离，选择相似度最大的涡旋作为下一个涡旋的位置，结合涡旋的物理属性和几何属性，避免了涡旋路径的跳跃。第三步采用延迟逻辑，考虑多个时间点的搜索，对某些时间点短暂“消失”的涡旋进行处理，避免涡旋路径的不连续，从而达到对涡旋进行多年高效长时间追踪的目的。

摘要： 本方法属于物理海洋、计算机图形图像处理、海洋可视化交叉领域，具体涉及一种基于变形（Morphing）技术的中尺度涡旋可视化算法。本方法基于中尺度涡旋追踪的轨迹数据，针对每条轨迹，在相邻的涡旋位置处，采用Morphing技术，首先对涡旋的原始边界和目标边界进行重采样获取特征点，然后用豪斯道夫（Hausdorff）距离匹配来确定特征点之间对应位置，采用最小二乘法建立涡旋边界特征点之间的变换关系，中间时刻涡旋特征点根据变换关系获得，中间时刻特征点之间的线段则通过线性插值获得，最终组织、保存涡旋边界原始信息和Morphing得到的涡旋中间信息，进而对涡旋运动过程中的形状演变进行可视化表达。为更好的追踪涡旋和了解涡旋的生长、衰亡形态演变提供技术支持。