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渤海湾海风锋的特征统计及海风锋识别初探——基于多普勒天气雷达的海风锋研究

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第一章前言

1.1国外海陆风研究进展

1.1.1观测研究

1.1.2理论研究

1.1.3实际应用研究

1.2国内海陆风研究进展

1.2.1观测研究

1.2.2统计分析

1.2.3数值模拟

1.3本文的工作

第二章海风锋形成及月变化特征

2.1海陆风环流

2.1.1海陆风形成的物理机制

2.1.2海陆风对局地气候的影响

2.1.3影响海陆风环流的因素

2.2海风锋的定义与理想结构模型

2.2.1海岸锋与海陆风锋

2.2.2海风锋

第三章渤海湾海风锋的多普勒天气雷达资料及与同时期自动站资料统计分析

3.1渤海湾海风锋的雷达回波特征个例分析

3.2雷达探测到渤海湾海风锋的演变与塘沽自动站观测的海陆风的变化规律

第四章海风锋识别方法及结果分析

4.1图像处理预备知识

4.1.1数字图像的基本概念及表示

4.1.2像素间基本关系

4.1.3形态学的基本运算

4.1.4图像分割

4.2海风锋识别方法

4.2.1图像预处理

4.2.2图像分割

4.2.3带状区域形状识别

4.2.4海风锋区域细化 抽取骨架

4.3实例分析

4.3.1天气形势

4.3.2识别结果

第五章算法流程及结果与展望

5.1算法实现

5.2结果与展望

5.2.1总结

5.2.2本文创新点

5.2.3展望

参考文献

致 谢

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摘要

多普勒天气雷达是监测中小尺度天气系统的主要工具之一。海风锋与强对流天气的关系是沿海地区预报雷暴发展、消亡时需要考虑的重要因素。海风锋的特征统计及天气雷达对海风锋的识别和监测,对强对流天气的预报具有重要意义。
   本文介绍了海陆风形成机制、影响因素以及对局地气候的影响。讨论了海风锋的启动条件、理想模型及海风锋的一般特征。
   本文依据海风锋在多普勒天气雷达资料中表现出来的特征,统计了2008年5-9月和2009年5-9月塘沽站雷达探测到海风锋的发生次数、强度、持续时间、引起的强对流天气的次数以及对应同时期自动站探测到海风的持续时间风向风速等,得到海风锋的变化特征:(1)海风锋数量、强度、及单一海风锋发展频数各月有差异,每年只有在5-9月才能在雷达上观测到,而且主要集中在5.8月,其中5、6、7月观测到海风锋数量多为多条,8、9月多为1条,其中存在降水次数,5-8月基本持平。(2)海风锋基本形成于10-12时,持续时间7月达8个小时为全年最长,9月只有3个小时为全年最短,(3)自动站观测到海风风向变化,在天气雷达观测到的海风锋推进方向也会有相应变化,(4)海风越强,自动站探测到的海风风速越大,雷达探测到海风锋的回波强度越强。多普勒天气雷达能够很好的反应海风锋风向风速的变化。
   本文依据海风锋在多普勒天气雷达基本反射率图的像素及结构特征,设计了从形态学角度对海风锋线进行初步识别的方法,利用2005年7月11日的一次海风锋过程的多普勒雷达资料验证该算法,效果良好。

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