ISSN 1004-4965

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基于机器学习的长江重庆航道雾情特征提取

陈施吉 李家启 王远谋 李科 孙恩虹

陈施吉, 李家启, 王远谋, 李科, 孙恩虹. 基于机器学习的长江重庆航道雾情特征提取[J]. 热带气象学报, 2022, 38(6): 845-853. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.076
引用本文: 陈施吉, 李家启, 王远谋, 李科, 孙恩虹. 基于机器学习的长江重庆航道雾情特征提取[J]. 热带气象学报, 2022, 38(6): 845-853. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.076
CHEN Shiji, LI Jiaqi, WANG Yuanmou, LI Ke, SUN Enhong. CHARACTERISTICS OF THE FOG IN THE CHONGQING SECTION OF YANGTZE RIVER WATERWAY: A STUDY BASED ON MACHINE LEARNING[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(6): 845-853. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.076
Citation: CHEN Shiji, LI Jiaqi, WANG Yuanmou, LI Ke, SUN Enhong. CHARACTERISTICS OF THE FOG IN THE CHONGQING SECTION OF YANGTZE RIVER WATERWAY: A STUDY BASED ON MACHINE LEARNING[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(6): 845-853. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.076

基于机器学习的长江重庆航道雾情特征提取

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.076
基金项目: 

重庆市气象部门业务技术攻关项目 YWJSGG-202135

重庆市知天·智慧气象服务系统建设项目 2020-500112-05-01-129096

详细信息
    通讯作者:

    李家启,男,重庆市人,研究员级高级工程师,从事气象服务与应用气象技术研究。E-mail:793026229@qq.com

  • 中图分类号: P426.4

CHARACTERISTICS OF THE FOG IN THE CHONGQING SECTION OF YANGTZE RIVER WATERWAY: A STUDY BASED ON MACHINE LEARNING

  • 摘要: 基于2018—2020年长江沿线26个自动气象监测站的逐5 min能见度监测数据、重庆海事管辖水域资料和长江航道基础地理信息,利用K-Means、DTW、PCA等机器学习算法,分析了长江重庆航道雾情的时空分布、时序形态等特征。结果表明:长江重庆航道雾情过程高发区域是涪陵-忠县水域,长寿及上游水域次之; 江面雾情过程较高频率出现在夏季的6月、7月,冬季较之偏少,大部分的雾情过程时长均在1 h内,多在夜间生成及结束; 不同时间长度的雾情过程具有不同的时序形态特征,当时长不足27 h时,主要表征能见度下降过程的信号,超过27 h的过程则主要表征能见度回升阶段信号,“象鼻形”先期振荡信号随着雾情过程时长的加大而进一步增强。

     

  • 图  1  长江重庆航道气象监测站空间分布图

    图  2  (轻/大/浓)雾过程概念图

    图  3  长江重庆航道气象监测站雾情发生频次图

    图  4  长江重庆航道雾情的月际变化特征

    图  5  长江重庆航道雾情过程的日变化特征

    a. 开始时间ta;b. 进入时间tb;c. 返回时间tc;d. 结束时间td

    图  6  长江重庆航道雾情过程的主要形态特征

    a. 第一类样本集;b. 第二类样本集;c. 第三类样本集。
    图例中括号内的数值表示成分对应的方差贡献率,能见度波动为无量纲值。

    表  1  长江重庆航道气象监测站地理位置信息

    序号 站名 行政区县 海事处 附近地名 序号 站名 行政区县 海事处 附近地名
    1 几江 江津 江津 飘灯碛 14 江南中学 长寿 长寿 羊角堡
    2 汤家沱 九龙坡 巴南 汤家沱 15 武陵镇 万州 万州 牛坊沱
    3 滥井沟 大渡口 滥井沟 16 新田镇 新田镇
    4 鱼洞 巴南 黄溪沟 17 万州一中 苎溪河
    5 木洞镇 朝天门 普子岩 18 大周镇 土地盘
    6 蔺市镇 涪陵 涪陵 虾子梁 19 双江镇 云阳 云阳 双江镇
    7 江东 塘湾 20 云阳镇 张飞庙旧址
    8 睦和 外坪 21 故陵镇 龙井村
    9 名山镇 丰都 丰都 黄桷背 22 安坪镇 奉节 奉节 新安坪镇
    10 高家镇 辗盘石 23 夔门 台子角
    11 洋渡镇 忠县 忠县 洋渡 24 曲尺乡 巫山 巫山 再也湾
    12 忠州镇 菜园沱 25 巫峡镇 关庙沱
    13 石宝镇 汝溪河 26 培石乡 吊岩
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    表  2  长江重庆航道雾情过程时长统计表

    持续时长/时 轻雾 大雾 浓雾
    发生频次/次 占比/% 发生频次/次 占比/% 发生频次/次 占比/%
    [0,1) 3 619 41.2 2 009 22.9 1 140 13.0
    [1,2) 454 5.2 329 3.7 408 4.6
    [2,3) 108 1.2 108 1.2 129 1.5
    [3,4) 33 0.4 33 0.4 60 0.7
    [4,5) 16 0.2 37 0.4 36 0.4
    [5,6) 8 0.1 19 0.2 28 0.3
    [6,7) 5 0.1 7 0.1 15 0.2
    [7,8) 7 0.1 8 0.1 12 0.1
    [8,9) 4 0.0 7 0.1 18 0.2
    [9,10) 3 0.0 5 0.1 14 0.2
    [10,11) 3 0.0 5 0.1 11 0.1
    [11,12) 1 0.0 7 0.1 7 0.1
    [12,24) 6 0.1 16 0.2 25 0.3
    (24,∞) 5 0.1 10 0.1 9 0.1
    下载: 导出CSV

    表  3  长江重庆航道雾情过程低能见度持续时间统计表

    持续时长/时 轻雾 大雾 浓雾
    发生频次/次 占比/% 发生频次/次 占比/% 发生频次/次 占比/%
    [0,1) 4 190 47.7 2 568 29.2 1 761 20.0
    [1,2) 63 0.7 22 0.3 73 0.8
    [2,3) 11 0.1 6 0.1 17 0.2
    [3,4) 2 0.0 3 0.0 17 0.2
    [4,∞) 6 0.1 1 0.0 44 0.5
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-16
  • 修回日期:  2022-08-08
  • 网络出版日期:  2023-03-06
  • 刊出日期:  2022-12-20

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