前沿：河北省測(cè)繪學(xué)會(huì)策劃“創(chuàng)新測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用”專題欄目，聚焦測(cè)繪科技應(yīng)用前沿。本欄目將展示測(cè)繪與AI、遙感等融合的創(chuàng)新實(shí)踐，涵蓋氣象監(jiān)測(cè)、生態(tài)保護(hù)、地理信息服務(wù)、農(nóng)作物估產(chǎn)及文化遺產(chǎn)保護(hù)等領(lǐng)域。通過(guò)案例剖析，探討測(cè)繪技術(shù)如何助力社會(huì)管理與可持續(xù)發(fā)展。
在應(yīng)對(duì)全國(guó)氣候變化和極端天氣頻發(fā)的背景下，科技創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用成為提升氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)能力的關(guān)鍵力量。由河北省人社廳、省自然資源廳統(tǒng)籌規(guī)劃和指導(dǎo)，河北省第二測(cè)繪院與河北地質(zhì)大學(xué)聯(lián)合完成的“京津冀大氣加權(quán)平均溫度（Tm）模型研究”項(xiàng)目取得了新成果，為區(qū)域氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)提供了全新的技術(shù)手段，為區(qū)域乃至全國(guó)氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步貢獻(xiàn)了新的范例。
該項(xiàng)目旨在針對(duì)京津冀地區(qū)復(fù)雜多變的氣象特征和地形環(huán)境，開(kāi)展定制化Tm模型的研究。Tm作為大氣水汽反演的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)于提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和極端天氣事件的監(jiān)測(cè)能力至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有的全球模型往往難以準(zhǔn)確反映特定地區(qū)的氣象特征，因此，開(kāi)展區(qū)域性的Tm模型研究顯得尤為迫切。
科研團(tuán)隊(duì)以科技創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，創(chuàng)新融合地面氣象觀測(cè)、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）觀測(cè)數(shù)據(jù)以及第五代全球大氣再分析數(shù)據(jù)集（ERA5）等多種數(shù)據(jù)源，采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理和分析方法，成功構(gòu)建了適用于京津冀地區(qū)的高精度Tm模型。這一模型的建立，不僅充分考慮了該地區(qū)獨(dú)特的氣象特征和地形環(huán)境，還通過(guò)多源數(shù)據(jù)的融合，從多個(gè)角度獲取了大氣溫度信息，從而大大提高了模型的可靠性和準(zhǔn)確性。
該模型深度適配區(qū)域獨(dú)特氣象特征與復(fù)雜地形，通過(guò)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)耦合，成功解碼大氣溫度時(shí)空演變密碼：研究發(fā)現(xiàn)Tm呈現(xiàn)顯著年周期波動(dòng)，與地表氣溫呈現(xiàn)高度同步性，其變化節(jié)律受太陽(yáng)輻射季節(jié)性驅(qū)動(dòng)；空間分布上突破傳統(tǒng)經(jīng)緯度制約，僅在高程維度顯現(xiàn)負(fù)相關(guān)趨勢(shì)；特別揭示出水汽含量與Tm的非線性耦合增長(zhǎng)機(jī)制，以及氣壓區(qū)域性負(fù)相關(guān)關(guān)系。以北京站為例，氣壓與Tm 的關(guān)系呈現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)，該規(guī)律在華北多省探空站點(diǎn)均獲驗(yàn)證。這項(xiàng)融合多源數(shù)據(jù)、多維度解析的創(chuàng)新成果，不僅為區(qū)域氣候研究開(kāi)辟新視角，更標(biāo)志著我省在復(fù)雜地形大氣建模領(lǐng)域取得新成果。
圖1 Tm與因變量相關(guān)性分析及Tm時(shí)間序列變化圖
為了確保模型的精度和適用性，科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的驗(yàn)證和優(yōu)化工作。他們利用不同季節(jié)、地理位置和天氣狀況的探空數(shù)據(jù)，對(duì)Tm模型進(jìn)行了全面的精度評(píng)估。特別是在極端天氣條件下，該模型表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性和預(yù)測(cè)能力。此外，還利用ERA5數(shù)據(jù)進(jìn)行了交叉驗(yàn)證，進(jìn)一步驗(yàn)證了模型在多時(shí)空分辨率下的表現(xiàn)。通過(guò)誤差分析和模型改進(jìn)，他們不斷優(yōu)化模型參數(shù)和算法，創(chuàng)新性地將氣象要素與時(shí)間維度融合建模，使得Tm模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性得到了明顯提升，為區(qū)域氣候研究提供新一代利器。
圖2 模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比分析
該項(xiàng)目的成功實(shí)施，不僅展現(xiàn)了創(chuàng)新測(cè)繪技術(shù)在氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)領(lǐng)域的重要作用，也為應(yīng)對(duì)全國(guó)氣候變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)提供了有力支撐。通過(guò)提高極端天氣事件的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)能力，該項(xiàng)目有助于減少因?yàn)?zāi)害導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)，該項(xiàng)目的推廣和應(yīng)用也將進(jìn)一步提升全國(guó)范圍內(nèi)的氣象服務(wù)水平，為應(yīng)對(duì)極端天氣頻發(fā)問(wèn)題提供技術(shù)支持和決策依據(jù)。
展望未來(lái)，創(chuàng)新測(cè)繪技術(shù)無(wú)疑將成為推動(dòng)各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展的強(qiáng)大引擎?？萍家I(lǐng)、精準(zhǔn)導(dǎo)航、要素保障，這三大核心要素如同璀璨星辰，照亮著我們前行的道路。實(shí)景三維、北斗定位、時(shí)空基底等前沿技術(shù)和創(chuàng)新理念，則是我們描繪夢(mèng)想畫(huà)卷的豐富墨汁。隨著這些技術(shù)的不斷深化與融合，我們有信心見(jiàn)證其在更寬廣的舞臺(tái)上綻放光彩，不僅為各行各業(yè)提供更加精準(zhǔn)、高效的解決方案，更將激發(fā)社會(huì)各界對(duì)科技創(chuàng)新測(cè)繪技術(shù)的廣泛關(guān)注與投入，共同繪制出一幅幅安全、綠色、可持續(xù)發(fā)展的宏偉藍(lán)圖！
京公網(wǎng)安備 11010802031220號(hào)