华北地区云中冰晶粒子的形状类别和增长演变机制研究

发布时间：2025-04-22 22:41

　　冰云主要是由不同类型的冰晶组成。云中冰晶粒子的不同形状会极大地影响冰晶粒子的单次散射特性,而粒子的单散射特性在云遥感和地球大气辐射收支的研究中起着重要作用。此外,云中冰晶粒子的形状与温度、水汽等大气环境有关,不同温度范围内冰晶粒子的形状分布对云的辐射特性具有重要影响。因此,研究云中冰晶粒子的形状类别、分布和演变特征是十分重要的。对此,本文主要从以下几个方面进行了研究:1)本文利用从中国河北地区的机载云粒子成像仪(CPI)观测到的晶粒子图像,建立了一个名为“中国冰晶数据库”(ICDC)的冰晶粒子图片数据集,该数据集由十个形状类别的冰晶粒子组成,包含7,282幅冰晶粒子图像。另外,本文提出了一种冰晶形状的自动分类模型,称为TL-Res Net152,它是一种基于迁移学习方法的深度卷积神经网络。实验结果表明,TL-Res Net152模型在冰晶形状分类中具有可靠的分类性能,分类准确率高达到96%,远远高于传统的分类方法。2)由于云中不同形状的冰晶粒子与环境温度等因素有关,因此,为了研究各类冰晶粒子的在不同温度和观测高度范围内的分布情况,本文利用TL-Res Net152冰晶粒子分类模型,分别对...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冰晶粒子的分类研究
        1.2.2 冰晶粒子与环境温度
        1.2.3 层状云中冰晶粒子微物理特征
    1.3 本文研究方法与特色
        1.3.1 云中冰晶粒子的分类
        1.3.2 TL-Res Net152 分类模型的应用
        1.3.3 层状云微物理结构的研究
第二章 研究资料说明
    2.1 研究资料
    2.2 资料处理
第三章 基于深度迁移学习的云中冰晶粒子分类
    3.1 冰晶粒子数据集
    3.2 冰晶分类模型的建立
    3.3 实验参数设置
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 冰晶分类模型的训练与验证
        3.4.2 TL-ResNet152 模型的评估
    3.5 小结与讨论
第四章 冰晶分类模型的应用
    4.1 分类模型应用的结果分析
        4.1.1 2017年11月25日观测个例
        4.1.2 2016年9月17日观测个例
        4.1.3 2017年2月21日观测个例
    4.2 结果比较与分析
    4.3 小结与讨论
第五章 一次降水性层状云系统微物理结构的飞机观测研究
    5.1 天气背景和探测路径
        5.1.1 天气背景分析
        5.1.2 飞行轨迹以及多普勒雷达资料分析
    5.2 云中微物理结构特征探测分析
        5.2.1 各气象要素的变化
        5.2.2 混合相云中冰晶粒子分布特征及增长机制
        5.2.3 融化层中冰晶粒子的特征
    5.3 小结与讨论
第六章 总结与展望
    6.1 本文主要工作及结论
    6.2 不足与展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：4040823