基于多特征抽象化描述的中尺度对流系统分析研究

【摘要】：近年来，自然灾害给社会带来的损失越来越引起人们的重视。其中，天气现象是引发自然灾害中的主要因素之一，而由中尺度对流系统引发的暴雨灾害则是气象灾害的重要组成部分。因此，中尺度对流系统的发生发展机制一直以来都是大气科学的研究前沿。而建立中尺度对流系统概念模型并对其进行基于大气科学领域的形象化定性化描述是近年来大气科学领域研究中尺度对流系统发生发展机制的主要方法和热点。 过去研究MCS的主要方法是建立相应的MCS概念模型然后用二维或三维图形对MCS概念模型进行形象化定性化描述，如针对某个MCS概念模型结合气象学原理用文字直接描述对应的MCS的性质或其带来的天气影响等。这种直接描述属于一种定性经验型描述方法，其是基于大气科学领域的观测资料分析和统计基础的，其优点在于直观的定性描述比较容易，对于理解MCS发生发展的必要条件和动力过程等天气学特性具冇重要意义，在天气经验预报方法中有重要位置。不足之处在于这种以图形表示和形象化定性化描述方法无法定量描述MCS的自身及环境场性质，也不易进行MCS的识别、检索、分类、比较及归档统计等计算机处理。 针对这些形象化定性化研究方法的不足，提出结合计算机科学领域的中尺度对流系统多特征抽象化描述方法，抽象化算法的目的在于对MCS进行基于计算机的定量描述分析，并将分析结果用数据的方式进行存储和归档，对过去的形象化定性化描述和图片式存储是一个有益的改进，在利用计算机处理分析MCS的相关性质方面具冇重要应用价值。 本论文完成了以下工作： (1)针对过去中尺度对流系统的形象化定性化描述研究方法的不足，提出建立在中尺度对流系统分类特征基础上的抽象化描述； (2)初步实现中尺度对流系统的多特征抽象化描述算法； (3)实现中尺度对流系统基于数据式存储的多特征抽象化分析； (4)针对历史个例检验多特征抽象化算法的可行性与准确性。 本研究结果证明，基于计算机处理的多特征抽象化方法研究是可行的，文中初步实现的多特征抽象化描述算法为今后的计算机自动分析处理中尺度对流系统的发生发展机制提供了一个基础轮廓和研究平台。