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河北创新测绘技术应用 | 创新测绘技术驱动 开启气象监测新篇
发布时间:2025-05-07     来源:河北省测绘学会     浏览:2659次

前沿:河北省测绘学会策划“创新测绘技术应用”专题栏目,聚焦测绘科技应用前沿。本栏目将展示测绘与AI、遥感等融合的创新实践,涵盖气象监测、生态保护、地理信息服务、农作物估产及文化遗产保护等领域。通过案例剖析,探讨测绘技术如何助力社会管理与可持续发展。

在应对全国气候变化和极端天气频发的背景下,科技创新技术的应用成为提升气象监测与预测能力的关键力量。由河北省人社厅、省自然资源厅统筹规划和指导,河北省第二测绘院与河北地质大学联合完成的“京津冀大气加权平均温度(Tm)模型研究”项目取得了新成果,为区域气象监测与预测提供了全新的技术手段,为区域乃至全国气象监测与预测技术的进步贡献了新的范例。

该项目旨在针对京津冀地区复杂多变的气象特征和地形环境,开展定制化Tm模型的研究。Tm作为大气水汽反演的关键参数,对于提高天气预报的准确性和极端天气事件的监测能力至关重要。然而,现有的全球模型往往难以准确反映特定地区的气象特征,因此,开展区域性的Tm模型研究显得尤为迫切。

科研团队以科技创新为驱动,创新融合地面气象观测、全球卫星导航系统(GNSS)观测数据以及第五代全球大气再分析数据集(ERA5)等多种数据源,采用先进的数据处理和分析方法,成功构建了适用于京津冀地区的高精度Tm模型。这一模型的建立,不仅充分考虑了该地区独特的气象特征和地形环境,还通过多源数据的融合,从多个角度获取了大气温度信息,从而大大提高了模型的可靠性和准确性。

该模型深度适配区域独特气象特征与复杂地形,通过多源异构数据耦合,成功解码大气温度时空演变密码:研究发现Tm呈现显著年周期波动,与地表气温呈现高度同步性,其变化节律受太阳辐射季节性驱动;空间分布上突破传统经纬度制约,仅在高程维度显现负相关趋势;特别揭示出水汽含量与Tm的非线性耦合增长机制,以及气压区域性负相关关系。以北京站为例,气压与Tm 的关系呈现出明显的负相关,该规律在华北多省探空站点均获验证。这项融合多源数据、多维度解析的创新成果,不仅为区域气候研究开辟新视角,更标志着我省在复杂地形大气建模领域取得新成果。

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图1 Tm与因变量相关性分析及Tm时间序列变化图

为了确保模型的精度和适用性,科研团队进行了大量的验证和优化工作。他们利用不同季节、地理位置和天气状况的探空数据,对Tm模型进行了全面的精度评估。特别是在极端天气条件下,该模型表现出了良好的稳定性和预测能力。此外,还利用ERA5数据进行了交叉验证,进一步验证了模型在多时空分辨率下的表现。通过误差分析和模型改进,他们不断优化模型参数和算法,创新性地将气象要素与时间维度融合建模,使得Tm模型的准确性和稳定性得到了明显提升,为区域气候研究提供新一代利器。

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图2 模型预测值与实测值的对比分析

该项目的成功实施,不仅展现了创新测绘技术在气象监测与预测领域的重要作用,也为应对全国气候变化带来的挑战提供了有力支撑。通过提高极端天气事件的监测和预报能力,该项目有助于减少因灾害导致的经济损失,保护人民生命财产安全。同时,该项目的推广和应用也将进一步提升全国范围内的气象服务水平,为应对极端天气频发问题提供技术支持和决策依据。

展望未来,创新测绘技术无疑将成为推动各领域实现跨越式发展的强大引擎。科技引领、精准导航、要素保障,这三大核心要素如同璀璨星辰,照亮着我们前行的道路。实景三维、北斗定位、时空基底等前沿技术和创新理念,则是我们描绘梦想画卷的丰富墨汁。随着这些技术的不断深化与融合,我们有信心见证其在更宽广的舞台上绽放光彩,不仅为各行各业提供更加精准、高效的解决方案,更将激发社会各界对科技创新测绘技术的广泛关注与投入,共同绘制出一幅幅安全、绿色、可持续发展的宏伟蓝图!

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