青藏高原中尺度对流系统东移与长江流域暴雨过程的关系研究

论文摘要

暴雨、冰雹、龙卷风和雷暴大风等强对流天气会造成严重的自然灾害。尤其在我国,每年夏季,持续性、大强度的降水往往会引发严重的洪涝灾害,给人们的生命财产和国民经济建设带来严重的损失。因此,探讨我国夏季暴雨带的空间分布特征及其成因,对于提高强降水天气的预报能力、减少因暴雨天气所造成的损失具有重要的现实意义。 本文利用日本GMS红外辐射亮温（Tbb）资料,对1998年夏季青藏高原上的中尺度对流系统（Mesoscale Convective System,简称MCS）进行了自动追踪。在此基础上,借助地理信息系统（GIS）,运用空间数据挖掘中的聚类方法,即K-均值法和CLARANS法来研究影响高原上MCS东移的环境物理量场空间分布特征,进而探讨了高原上MCS的移动传播与长江流域暴雨过程之间的关系,这对于揭示高原上MCS的移动规律,探索MCS发生、发展的机理以及提高长江流域暴雨和强对流天气预报的准确性具有重要的理论意义和实际应用价值。 论文共分六章。第一章对近年来MCS与暴雨过程之间的关系研究进展进行了详细的论述,在此基础上,提出了论文的研究思路。第二章主要介绍了空间聚类中K-均值法和CLARANS法的基本原理。第三章阐述了MCS的自动追踪方法,在此基础上,得到了1998年6-8月各月MCS的移动路径、大小、形状、强度、活动区域及生命史等信息,进而以地理信息系统软件为平台,构建了1998年夏季MCS和长江流域降水量的时空数据库。第四章运用空间数据挖掘中的聚类方法,即K-均值法和CLARANS法对影响高原上MCS东移的环境物理量场进行了聚类分析,得到了高原上MCS在不同发展阶段（初生、发展、东移出高原）其周边的环境场空间分布特征,从而揭示出影响高原上MCS移动和传播的动力学、热力学条件。第五章主要探讨青藏高原上MCS的移动传播与长江流域暴雨过程之间的关系,并对暴雨中心周边的动力场（涡度场、散度场等）和热力场（温度场、湿度场等）的特征进行了具体分析,揭示了暴雨产生的动力和热力条件。第六章对论文的研究成果进行了概括和总结,并提出未来需进一步开展的工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRAC
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外研究现状
• 1.2 问题的提出
• 1.3 研究内容及其意义
• 1.4 研究方法及思路
• 1.5 论文的特色及创新之处
• 第二章 K-均值法和CLARANS法的基本原理
• 2.1 K-均值法的基本原理
• 2.2 CLARANS法的基本原理
• 第三章 资料的预处理
• 3.1 资料来源
• 3.2 MCS的自动追踪
• 3.3 时空数据库的构建
• 第四章 青藏高原上MCS周边环境物理量场特征
• 4.1 空间聚类方法的实现过程
• 4.2 K-均值法和CLARANS法的比较
• 4.3 MCS周边环境物理量场聚类结果的分析
• 第五章 青藏高原上MCS的移动传播与长江流域暴雨过程之间的关系
• 5.1 1998年夏季长江流域降水特征
• 5.2 1998年夏季长江中下游暴雨的大尺度环流背景
• 5.3 MCS的移动传播与暴雨过程之间的关系
• 5.4 暴雨中心周边环境场特征
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 建议与展望
• 附录一 程序代码
• 附录二 学术论文发表情况
• 参考文献
• 后记