南美洲的地表水体制图研究

采用Landsat TM遥感影像,辅以MODIS数据产品,应用像元的分类方法,选用水体指数AWEI（Automated Water Extraction Index）提取水体,估算了2011年南美洲陆表水域总面积。同时,在南美洲各大气候带内监测其典型水域的年内季节性面积及其变化。研究表明,南美洲陆表水域总面积为30.5×10⁴ km²,水域率为1.69%,主要集中分布在亚马逊河流域、巴拉那河流域,以及南部巴塔哥尼亚高原。南美洲共计有湖泊9579个,总面积为14.2×10⁴ km²,占水域总面积的46.42%;河渠总面积达15.7×10⁴ km²,占水域总面积的51.56%;水库坑塘总面积达6144.8 km²,占南美洲地表水域总面积的2.01%。从各大气候区看,热带地区的水域面积明显受到旱雨季的影响,其中,热带沙漠气候带内水域的干湿季变化最为明显;温带地区的水域面积变化相对较小,但有明显的四季之分;高原山地气候区由于其独特的气候特征,水域面积变化较小;亚热带季风性湿润气候和地中海气候区内的水域面积季节性波动很小,但是冬夏2个季节变化明显。从南美洲各国家看,水域面积最大的国家为巴西（14.7×10⁴ km²）,占南美洲水域总面积的48.17%,水域率为1.72%;其次为阿根廷（3.4×10⁴ km²）,占南美洲水域总面积的11.24%,水域率为1.23%;委内瑞拉的水域率最大（3.08%）。     

中国大陆地区ERA5下行短波辐射数据适用性评估与对比

ERA5地表下行太阳短波辐射数据是欧洲中期天气预报中心（ECMWF）最新的,具有高时空分辨率的再分析产品,该短波辐射产品可作为陆面模式大气强迫数据之一,并在区域气候评估、农业以及太阳能资源等方面具有重要应用。本文利用中国区域2011—2018年经过质控的91个国家级地面辐射站点观测数据,对其在中国大陆地区的适用性进行多时空尺度的评估,并与ERA-Interim、CFSR、MERRA2共3套全球大气再分析产品和1套CERES卫星反演SYN1deg的产品进行了比较。结果表明：① 在月均值尺度上,与其他再分析产品比较,ERA5产品与站点数据的Corr最高（0.939）,RMSE最小（28.309 W/m²）,Bias（15.4 W/m²）略大于ERA-Interim产品（13.2 W/m²）;CERES卫星反演产品与站点数据的Corr为0.955,RMSE为20.042 W/m²,Bias为5.3 W/m²;② 5套产品的辐射值均高于地面观测数据,存在高估现象,总体上,ERA5产品在中国大陆地区的整体精度高于其他再分析产品,但与CERES卫星反演产品还存在一定差距,日均值比较结论亦具有相似规律。③ 分区评估结果表明在再分析产品中,ERA5产品在4个区域与观测数据都有更好的一致性,但5套产品均在南部区域表现不佳。并且与东北和北部区域相比,ERA5产品和CERES卫星反演产品在西部区域和观测数据相比的RMSE和Bias也相对偏大。     

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中国海风能密度预报

利用NCEP预报风场,对2013年3月中旬发生在中国海的一次强冷空气过程进行分析,并利用预报风场计算得到这期间的风能密度,实现"风能密度数值预报",可为风电机采集风能提供日常保障,以提高装备的采集、转换效率。结果表明,1)NCEP预报风场可以很好地刻画冷空气给中国海带来的大风过程,从曲线走势、相关系数、偏差、均方根误差、平均绝对误差等分析也发现,NCEP预报风速在中国海具有很高精度。2)冷空气影响的海域,伴有明显的大风的过程,风能密度也出现明显的增幅。冷空气影响渤海时,该海域大部分区域的风速在10 m/s以上,大值中心在16 m/s以上;风能密度基本都在1 400 W/m2以上。冷空气影响的海域容易出现10 m/s以上的大风,对应区域的风能密度基本都在1 400 W/m2以上;冷空气的边缘海域风速也在8 m/s以上,风能密度在350 W/m2以上。3)利用NCEP预报风场,对海上风电场的风速、风能密度进行预报是可行的,可为风能开发、防灾减灾提供科学依据。     

基于静风期污染物的PM2.5排放清单空间精细化方法

有利气象条件之后的静风期,极大降低了PM_2.5跨区域传输的影响,能够揭示本地源的排放状况。本文尝试性引入了静风期污染物分布揭示本地源排放特征的概念,提出了一种基于遥感数据的PM_2.5排放清单空间精细化方法：首先,利用 MODIS MCD19A2反演的ChinaHighPM_2.5数据,构建高时空分辨率PM_2.5数据融合方法;然后,构建唐山市有利气象条件之后的静风期污染物遴选方法（合理风向和风速：有利气象条件为东风,地面10 m高度风速大于3 m/s,其他风向,持续的较大风力5~10 m/s;静风期风速小于1.5~2.0 m/s）;其次,基于遴选的静风期PM_2.5数据分配MEIC清单中的PM_2.5总排放量,同时对比传统插值方法：基于GDP、人口密度、路网、土地利用类型数据,实现清单各污染源PM_2.5的1 km×1 km空间分配;最后,利用WRF-CMAQ模拟数据和地面台站实测数据进行真实性检验。研究结果表明：① PM_2.5数据填补融合方法能够有效提高PM_2.5监测数据的时空分辨率,且与地面监测值显著相关（R²=0.94,RMSE=4.64 µg/m³,NMB=2%,NME=7%）;② 引入有利气象条件后的静风期概念,提出了静风期污染物的遴选方法,有效降低了PM_2.5跨区域传输的影响,更好地反映了本地源排放的空间分布特征;③ WRF-CMAQ模拟方法的精度验证结果表明,该方法较传统面积插值法NME降低7%,NMB降低10%,RMSE降低1.54 µg/m³,R²提高11%。该方法为排放清单的空间精细化提供了新的研究思路。     

塔里木盆地天山南地区古隆起周缘致密砂岩储层特征及主控因素

塔里木盆地天山南地区古隆起周缘砂岩储层发育的主控因素及致密化成因一直制约着该区的增储上产。综合利用薄片和阴极发光观察、物性测试、压汞分析等方法对下白垩统舒善河组-巴西盖组砂岩储层特征进行了研究,明确了制约储层物性发育的主控因素。研究表明：研究区目的层的孔隙度φ多<10%,渗透率k<1×10^-3μm²,是典型的致密砂岩储层,其中辫状河三角洲相砂岩储层的物性和孔隙结构均最好(φ=12.3%,k=60.4×10^-3μm²),扇三角洲相砂岩次之(φ=6.9%,k=1.9×10^-3μm²),滩坝相砂岩最差(φ=6.7%,k=0.34×10^-3μm²);古隆起的演化控制了沉积相的差异,同时也影响了砂岩的成岩作用,辫状河三角洲和扇三角洲沉积环境水动力较强,砂岩颗粒较粗,受胶结作用弱,因此孔隙度和渗透率较高;滩坝相砂岩沉积时远离陆源输入,颗粒较细,水下古隆起的发育在成岩阶段控制了其较高含量的碳酸盐胶结物的形成,堵塞孔...     

安阳南断裂带土壤H2、Rn地球化学特征

为研究安阳南断裂带土壤气体地球化学特征及构造地球化学背景，采用野外流动测量的方法对安阳南断裂带宗村段开展2期土壤H₂和Rn的重复观测。结果表明，第1期H₂和Rn的浓度范围分别为（0.66~58.56）×10^-6 和15~123 kBq/m³，背景值分别为6.87×10^-6和52.49 kBq/m³；第2期H₂和Rn的浓度范围分别为（0.36~29.73）×10^-6和28.2~103 kBq/m³，背景值分别为0.89×10^-6和47.49 kBq/m³。2期H2和Rn的测量结果均显示，在距测量起点210~300 m处气体浓度出现高值异常，气体在断裂带附近较为富集，对断层位置有一定的指示作用，利用断层气H2和Rn探测隐伏断裂的浅层位置在该区具有可行性。     

1998-2002年中国地表太阳辐射的时空变化分析

地表太阳辐射是陆气能量交换过程中重要的物理参数和生态参数,利用卫星数据反演地表太阳辐射对于全面认识地表太阳辐射空间差异性和年际变化特征具有重要的意义。本文利用GMS-5静止气象卫星数据反演了中国区域1998-2002年地表太阳辐射值,在此基础上分析了我国地表太阳辐射的时空分布特征。结果表明:(1)青藏高原的地表太阳辐射最大,川黔地区最小,都位于北纬22^~35°这一带除川黔地区外,地表太阳辐射从东向西增强,西部随纬度升高而减小,东部以长江流域最小,向南北增加,西南最大,北部次之,至东北地区随纬度升高而减小(2)各月地表太阳辐射量分布复杂,最小值都出现在12月,但最大值出现时间受雨季影响很大,珠江、长江一带主要在雨季过后的7月,华北、东北和青藏高原主要出现在雨季前的6月及5月,西南地区则在季风雨季前的4-5月(3)5年来东部沿海地区地表太阳辐射增加了13.71%(+4.37W/m²·a),西藏高原地区地表太阳辐射减少了9.31%(-3.47W/m²·a),全国地表太阳辐射平均减少了0.84%(-0.27W/m²·a)。     

基于高分影像光谱特征的广西海岸带红树林精细分类与制图

准确了解我国海岸带红树林种类组成有助于红树林资源调查、保护和利用。本文基于广西海岸带2018—2020年共 14景GF-2多光谱影像,通过植被指数法和一阶微分法进行光谱特征数据重构,使用支持向量机分类方法,对广西海岸带红树林开展种间精细分类研究。结合现场数据以茅尾海为例,通过与原始数据和一阶微分的分类结果进行对比分析,来验证光谱特征数据重构对红树林种类识别的有效性。结果表明,基于光谱特征重构数据的分类精度最高,为91.55%,Kappa系数为0.8695,分别比原始数据和一阶微分提高了6.92%和11.17%。以此开展了广西整个海岸带红树林类型识别,结果表明,广西主要分布有7种真红树分别为桐花树、白骨壤、无瓣海桑、秋茄、红海榄、木榄、老鼠簕和一种盐沼草本植物茳芏,湿地植被总面积为7402.98 hm²,防城港市、钦州市和北海市红树林面积分别为1826.16、2496.18和3080.47 hm²,其中桐花树和白骨壤为广西红树林优势物种,分布面积最大,分别为3372.09 hm²和3445.17 hm²,二者占总面积的92.09%,其次为茳芏287.50 hm²占总面积3.88%,无瓣海桑与红海榄次之,面积分别为135.97 hm²和126.52 hm²,共占红树林总面积的3.55%,老鼠簕、木榄和秋茄面积极少,均不足20 hm²,三者相加不足红树林总面积的1%。北仑河口、山口和茅尾海3个红树林自然保护区的红树林总面积分别为1009.21、715.56和1546.62 hm²。本文基于高分数据的光谱特征数据重构方法开展红树林精细分类研究,可以为广西红树林管理、保护和重建提供技术和数据支撑。     

辽宁朝阳-北票断裂跨断层水准与断层土壤气地球化学特征对比分析

对朝阳-北票断裂上的北票黄花营子水准场地和朝阳桃花吐水准场地进行跨断层土壤气Rn、CO₂、CO和H₂浓度测量,结果表明,黄花营子水准场地土壤气Rn、CO₂、CO和H₂浓度变化范围分别为1.027~14.35 kBq/m³、0.1%~0.77%、0.2~1.4 ppm和21.45~303.4 ppm;桃花吐水准场地土壤气Rn、CO₂、CO和H₂浓度变化范围分别为1.88~18.15 kBq/m³、0.23%~4.53%、0.2~2.6 ppm和12.03~399 ppm。土壤气地球化学分析结果表明,Rn、CO₂、CO和H₂浓度在水准测线范围内具有准同步高值异常变化特征,且测线内多点浓度高于异常下限,揭示朝阳-北票主干断裂在2处水准测线范围内经过,水准数据自2018年以来出现的张性变化真实可靠,主要与构造活动作用增强有关。     

川西高原若尔盖旅游气候资源及旅游舒适期研究

利用若尔盖1971-2000年的逐日日照时数、气温、降水量、降水日数、相对湿度、风速、气压等气象资料,用常规统计方法对以上主要旅游气候要素进行月、年变化规律分析,为当地旅游管理部门提供参考,为旅客提供气象服务。统计和分析表明：若尔盖光照资源丰富,日照总时数达到2510h。该地整年气温偏低,月均气温为-10.2℃-10.8℃,年平均气温为0.8℃,而且随着年份的增加,气温呈上升趋势。年降水量为649.1mm,干湿季分明,5-10月降水量占全年降水量的88%,白天降水少并且无大的降水。空气相对湿度与气温的配合让人体感觉比较舒适,风速较小,适合开展旅游活动。该地的最佳旅游舒适期为7、8月,而6月和9月可根据实时天气情况适当安排旅游活动,舒适天数在68天左右,舒适天数随年份呈波动上升趋势。     

广西山地风能资源开发利用可行性分析——以大容山为例

利用大容山自动观测站2004年8月～2006年7月气象观测资料和容县气象站1958～2006年7月测风资料,对大容山的风能资源各参数进行了详细计算和分析,并结合预选风电场的地形地貌、交通运输、联网条件、环境保护等状况对大容山风能资源开发利用进行了可行性分析评价.结果表明：大容山年平均风速为7.2m/s,年平均风功率密度为390.8W/m^2,其风能资源丰富,且交通运输、联网、工程地质等条件较好,可选择在坡度较小的山头或山腰建设风电场,预选风电场可布置750kW的风机45台,总装机容量约为34MW.     

融合GPT2w模型与GNSS参数获取大气可降水量

针对GPT2w模型误差累积所导致的天顶对流层延迟(zenith tropospheric delay, ZTD)和大气可降水量(precipitable water vapor, PWV)精度不高的问题,利用2017年长三角地区7个探空站和2个GNSS站的实测数据检验GPT2w模型获取的气压、温度、水汽压、加权平均温度(Tm)和ZTD等参数的精度,并融合GNSS解算得到的ZTD(GNSS-ZTD)与GPT2w模型获取的气象参数,提高PWV反演精度。结果表明：1)近地面处的气压、温度和水汽压的bias分布在－3~4 mbar、－7~7 K和－9~2 mbar之间,精度较高;2)GPT2w模型获取的Tm在长三角地区适用性较好,年均bias和RMS分别为－1.21 K和6.89 K;3)基于GPT2w模型解算的ZTD的bias和RMS均值分别为1.4 cm和9.4 cm,精度明显低于基于实测气象数据获得的GNSS-ZTD;4)参数融合法计算的PWV与GNSS-PWV精度相当,该方法可用于无实测气象参数时实时获取PWV。     

基于探空数据的对流层延迟模型精度评估

采用IGRA提供的2017年81个无线电探空站的探空资料,对4种对流层延迟模型在中国区域的精度进行综合评估与分析。结果表明,GPT2w模型的性能要优于依赖气象参数的Saastamoinen模型及基于球谐函数的GZTD和UNB3m模型;GPT2w模型的偏差均值MB(mean bias)和均方根误差RMSE分别为-0.8 cm和4.1 cm,各测站的MB和RMSE分别处于-2~2 cm和1.3~7.9 cm之间。UNB3m模型在中国区域存在较大的MB和RMSE,模型的RMSE最大可达10.2 cm。4种模型的精度对测站纬度具有一致的敏感性,表现为随测站纬度的升高而降低;模型精度呈明显季节性变化,且不同模型对季节的敏感程度有所差异;对流层湿延迟难以精确建模导致模型精度在夏季(RMSE为6~9 cm)低于冬季(RMSE为2~2.5 cm)。     

基于机器学习的高精度高分辨率气象因子时空估计

气象变量常作为重要的影响因子出现在环境污染、疾病健康和农业等领域,而高分辨率的气象资料可作为众多研究的基础数据,对推进相关研究的发展意义重大。本文以中国大陆为研究区域,利用2015年824个气象站点的气温、相对湿度和风速3套数据,结合不同的解释变量组合,分别构建了各自的GAM和残差自编码器神经网络（简称残差网络）模型,以10倍交叉验证判断模型是否过拟合。研究结果表明：① GAM和残差网络方法都不存在过拟合问题,同GAM相比,残差网络显著提高了模型预测的精度（3个气象因素的交叉验证CV R²平均提高了0.21,CV RMSE平均降低了37%）,其中相对湿度模型的提升幅度最大（CV R²:0.85 vs. 0.52,CV RMSE:7.53% vs. 13.59%）;② 残差模型的结果较普通克里格插值结果和再分析资料更接近站点观测数据,表明残差网络可作为高分辨率气象数据研制的可靠方法。此外,研究还发现在相对湿度模型中加入臭氧浓度和气温、在风速模型中加入GLDAS风速再分析资料,可提升模型的性能。     

体感温度客观分析方法研究

影响人体体感温度的气象要素主要包括温度、湿度、风以及太阳辐射,依据这些气象要素影响人体体感温度的原理,确定了平均气温与体感温度相同时的临界相对湿度、风速及太阳辐射值.以全国有水平面直接辐射曝辐量观测项目的77个气象台站的历年逐日4次定时观测资料为基础,把相邻两个白昼(夜间)的气温差作为因变量,相对湿度差、风速差、垂直辐射差(白昼)作为自变量,以旬为时问分辨率,建立了逐旬多元回归方程.各地所建立的逐句多元线性拟合方程拟合优度相当高,F统计量检验也充分证明线性回归方程总体成立,从气候意义、统计角度来看该方法都具有充分的可行性.     

广东汛期蒸发皿蒸发量变化趋势及气象影响因子的通径分析

选取广东省86个气象观测站的观测资料,采用气候趋势分析和通径分析方法,对广东省1961～2003年小型蒸发皿蒸发量及其相关气象影响因子进行了分析。结果表明:虽然汛期广东省整体平均蒸发量呈下降趋势,前汛期、后汛期线性倾向率分别为-15.86 mm/10a和-13.79 mm/10a;但变化趋势在广东省内空间分布并不均匀,前汛期、后汛期粤东、中部部分地区分别有16、12个站呈上升趋势;前汛期6种气象因子单独对蒸发的决定程度按大小依次为:日照时数>气温>风速>降水>饱和差>气温日较差,后汛期6种气象因子单独对蒸发的决定程度按大小依次为:日照时数>降水>饱和差>风速>气温>气温日较差,整个汛期日照时数与其它各要素的协同作用对蒸发皿蒸发量的决定作用都很大。日照时数和风速总体上的下降是导致广东省汛期蒸发皿蒸发量逐年减少的重要原因。     

Meteorological Features at 6523 m of Mt.Qomolangma （Everest） between 1 May and 22 July 2005

Introduction Mt. Qomolangma (Everest) (27°54'N, 86°54'E) (Hereafter Mt. Qomolangma) lies between China and Nepal (Figure 1), and is the highest peak in the world, 8844.43 m asl (As promulgated by News Of-fice of the Chinese State Council in October 2005…     

降雨数据空间分辨率在城市流域洪峰变化分析中的影响

在气候变化和城市化背景下,城市暴雨的局部特征愈发明显,而降雨监测和预报数据空间分辨率难以满足空间分布描述要求,造成城市洪涝模拟和预测结果存在不确定性。本文选择深圳市城区的3个流域,基于118场实测降雨数据,通过逐步增大网格尺寸以达到降低降雨空间分辨率的效果,同时以流域边界作为限制,保证流域内面平均雨量不变,然后将不同空间分辨率的降雨数据分别作为城市洪涝模型的输入条件,对流域出口断面的洪水过程进行模拟计算,每场降雨得到6种不同空间分辨率下的洪峰流量。结合降雨中心、流域几何中心等空间特征参数,分析降雨空间分辨率对流域洪峰的影响。研究结果表明,针对118场实测降雨,随着降雨数据空间分辨率逐渐降低,3个流域的出口断面的洪峰变化幅度逐渐增大;如果忽略了流域内部降雨数据的空间分布差异,洪峰变化幅度和方向与降雨中心和流域几何中心的空间关系具有相关性,降雨中心在流域几何中心上游方向的距离越大,洪峰降低的幅度越大。本文基于3个城市流域得到了相似的研究结论,研究方法可为城市流域洪涝模拟提供借鉴,研究结果可为河道洪水风险评价提供参考。