WRF模式中台风"启德"模拟对 参数化方案的敏感性分析

为准确模拟台风路径和强度,采用WRF模式比较不同微物理过程和积云对流过程参数化方案对台风路径和强度模拟的影响,并基于集合预报方法考虑对台风预报系统误差进行优化。选用4种微物理过程方案和3种积云对流参数化方案,针对1213号台风“启德”进行模拟,结果表明不同的参数化方案对台风路径和强度的预报结果有明显影响,积云对流过程参数化方案相对于微物理过程参数化方案更加敏感。基于不同参数化方案扰动成员的集合平均预报方法,对于台风路径和强度的模拟误差均有明显改善,台风路径误差随时间增幅较小,其结果优于全部12个单方案试验的模拟结果;从台风强度方面来看,基于集合预报方法模拟得到的台风强度变化趋势与实况结果一致,且误差较小,优于大多数试验方案。结果表明:采用不同微物理过程和积云对流过程参数化方案的组合构建的集合预报模型,对于台风路径和强度的模拟均有一定程度改善,减小了采用不同参数化方案产生的路径不确定性,使其在台风“启德”的路径模拟上与实况更为接近,可为提升台风预报能力提供科学参考。     

异常北折台风“洛坦”与异常西折台风“奥玛”路径的对比及预报

选取在台湾岛附近发生异常北折的台风“洛坦”和异常西折的台风“奥玛”, 对其环流形势进行对比分析, 之后将全风场分解为气候场和瞬时扰动风场, 应用扩展的β-平流模型对“洛坦”和“奥玛”的异常偏折路径进行预报尝试。结果表明: 1)两个台风的500hPa全风场分析表明, 副高及槽前西南气流为“奥玛”异常北折的主要影响系统; 而“洛坦”北侧的大陆高压与副高合并加强有利于其西折。2)扰动风场的分布表明, 北折“洛坦”南侧的西南风逐渐增大, 东侧的东南风逐渐转变为南风, 在异常偏折时刻形成一条向北的“输送带”利于其北折; 西折“奥玛”在其异常偏折过程中其北侧一直维持着一个反气旋性环流, 向西输送分量逐渐增加, 利于其西折。3)利用扩展的β-平流模型对两个台风路径进行预报, 发现在综合考虑气候态和扰动场时, “洛坦”的路径预报效果最好, 而考虑瞬时扰动场时“奥玛”的西折预报效果最好。     

南海近海台风发展原因的初步探讨

本文通过涡度收支平衡计算、卫星云图演变特征分析等手段,研究了8011、7614号近海台风的成因,指出在热带扰动近海发展成台风的过程中,散度项对台风形成有利,平流输送项对台风形成不利;积云对流输送项使气旋式环流向上发展,也是有利因素。同时指出,近岸这一因素可以构成近海台风发展的有利条件,特别是地理纬度较低、海拔不高、东西或南北跨度不大的半岛或岛屿,倒可以成为过境热带扰动系统内部积云对流迅速加强的有利地形。     

盛夏低纬海平面环流形势的个例分析

本文以1975-1978年间,低纬观测记录较多的7-8月份海平面天气图为基础,采用分析流场和温-湿场(或称能量场、θ_e场,θ_se场)的方法,研究了盛夏季节多台风生成期及台风间歇期的流场,温-湿场的主要特征,进而指出,在热带扰动不活跃、少台风或无台风生成期内,西北太平洋副热带高压脊线与赤道缓冲带轴线趋于连接,低纬东风气流强大,分析区内高值温-湿区发展,控制了大部分洋面.在热带扰动活跃、ITCZ明显加强、多台风或台风成“群”出现的时期,低纬西风东进,研究区内低值温-湿区发展,且高值区断裂,多个中心交错出现.最后指出,台风生成地点及其移动路径和海平面低值温-湿区及其走向基本一致,从而为台风路径预报提供一个值得参考的信息.     

台风移速突变的诊断分析及路径预报

本文利用台风移动方程对作用在台风上的各力进行了诊断分析：主要力是气压梯度力和地转偏向力，二者同量级，其他各力约小１－３个量级；当台风加速移动时，气压梯度力小于地转编向力；减速移动时，气压梯度力大于地转偏向力。用预报方程计算得到的台风路径与实际台风路径在趋势上近于一致，预报误差约为２００ｋｍ。     

可能最大风暴潮风险评估中各等级热带气旋设定方法

可能最大热带气旋的设定是可能最大风暴潮计算的基础,对风暴潮灾害应急疏散具有重要意义。利用1949~2011年中国气象局(CMA)西北太平洋热带气旋最佳路径数据集、美国联合台风预警中心(JTWC)以及美国国家海洋和大气管理局(NOAA)最大风速半径数据集,基于各等级热带气旋参数之间的定量关系,建立了各等级可能最大热带气旋最大风速、中心气压、最大风速半径、移动速度、移动方向等参数设定及路径合成的方法。以福建省连江县为例,按照台风、强台风及超强台风强度等级,分强度衰减和不衰减2种情况,设定3种移动方向,合成了共216场热带气旋作为可能最大风暴潮的计算输入。另外,对参数敏感性、风场参数设定、参数设定与计算量的关系、叠加天文潮以及溃堤等问题进行了讨论。     

盛夏南海北部台风和热带低压登陆前、后的对比分析

盛夏南海北部台风与热带低压登陆前、后对比诊断分析表明，影响这两类热带低值系统发展的物理因子和过程为：涡度平流作用对二者在海上发展都不利；有利的大尺度环境流场造成的气旋性辐合、气压场作功以及积云对流活动造成的涡度、扰动动能、热量的积累是台风，低压发展的基本因子；台风发展以斜压转换过程明显，热带低压发展以正压转换过程为主。     

MPAS-A模式中不同积云对流参数化方案对西北太平洋台风模拟效果的影响

利用MPAS-A模式,针对模式中的New-Tiedtke,Grell-Freitas和Kain-Fritsch 3种积云对流参数化方案,选取2016—2017年期间的10个西北太平洋台风个例,研究了不同积云对流参数化方案对西北太平洋台风路径与强度模拟效果的影响,并讨论了其影响的物理机制。试验结果表明:3种积云对流参数化方案对MPAS-A台风模拟效果存在一定差异,New-Tiedtke方案模拟的路径和强度总体效果与观测最接近。影响机制分析表明,不同积云对流参数化方案使得模拟西太副高的位置不同,即引导西北太平洋台风的环境气流不同是造成路径差异的原因;而不同积云对流参数化方案模拟的台风中心对流不稳定高度不同,即潜热输送和释放不同,是造成台风强度不同的原因。     

北太平洋海水表面温度与台风登陆我国的盈亏

台风是夏、秋季对我国东南部天气有重大影响的热带天气系统,西北太平洋台风、强台风平均每年有6.6次登陆我周。影响台风的形成和移动路径的因素很多,其中海水表面的温度(以下简称表面海温)也是重要因素之一。海水热容量大,具有很大的热惯性,在中、长期天气预报中,表面海温的影响是一个必须考虑的因素。本文对在我国(台湾省暂时没有统计在内)登陆台风的盈年和亏年的北太平洋表面海温场进行分析,并进一步对台风季节前期的表面海温场进行相关分析,指出了表面海温的变化对台风移动路径有影响的关键海区,再取一些相关系数位高的点,作出检验方程。     

环流场及结构变化对1214热带气旋“天秤”西折路径影响

利用NCEP全球数据同化系统(GDAS)1°×1°分析资料,对1214号热带气旋"天秤"台风移动路径西折原因进行了分析。结果表明,500hPa中高纬度环流调整后转为纬向环流,环境场由弱转强是"天秤"台风北上过程中移动路径西折的根本原因;300hPa等压面上青藏高压的变化对"天秤"台风移动路径有一定的影响,当300hPa等压面上青藏高压中心偏西、东亚维持低值系统时,"天秤"台风移动路径偏北,青藏高压加强东伸,"天秤"台风移动路径西折;"天秤"台风在500hPa等压面上等位势高度梯度场从北上过程的基本对称结构转为不对称结构,对预报"天秤"台风移动路径西折有重要指示作用。     

海洋环境云计算安全防护支撑体系的研究与构建

随着云计算技术及理念的深入发展和应用,云安全越来越成为安全业界关注的重点。为有效保障云计算应用的安全,本文在海洋云计算与云服务这种特殊的体系结构中引入了安全机制,并结合云计算应用特点,在采取信息系统基本安全防护技术的基础上,通过进一步集成数据加密、VPN、身份认证、安全存储等安全技术手段,构建了适用于海洋环境信息云计算应用的安全防护体系。     

基于云模型的数字海图质量评估方法

提出了基于云模型的数字海图质量评估方法,通过综合云模型对各级评估指标进行运算,以质量评估云模型及其数字特征图的形式给出最终的评估结果。实验证明了该方法具有可行性。     

利用卫星遥感进行海上透明云薄云的检测

海上透明云、薄云的存在,会在一定程度上影响利用卫星遥感进行定量化的水色(泥沙含量、叶绿素、海水透明度等)反演的精度,也会影响海温定量化产品的精度[1].因此,在卫星遥感中深入研究海上透明云薄云是进行水色质量控制的一个很重要的内容.本文针对目前的海洋一号卫星水色扫描仪(HY-1 COCTS)、EOS卫星中分辨率成像光谱仪(MODIS)和神舟三号飞船中分辨率成像光谱仪(SZ3-CMODIS)的遥感云检测方法进行了分析,提出了一种实用的海上透明云薄云检测算法,检测有效率在80%以上,最后给出了检测结果图例.     

2001—2017年北极秋季低云变化及其可能原因

本文通过对2001—2017年秋季北极低云的多源数据的分析,展示了本世纪以来北极秋季低云的变化,并为其变化提供了一个新的可能的解释。卫星和再分析数据表明,秋季北极有冰海面低云存在减少的趋势,且在北极边缘海区表现为950 hPa(约500 m)以下近地面云显著减少。本文研究表明,在有冰海面上,低云减少的趋势与背景大气增暖导致的大气相对湿度降低有关,这一关系在80°N以北的北极中央区更明显。而在北极边缘海区,气旋活动对云的影响更重要。在有冰海面,气旋与低云的长期变化趋势相反,两者的年际变化呈负相关关系。利用自组织映射(SOM,Self-Organizing Map)对所有气旋日垂直运动和云分布进行了初步分析,结果表明:在无冰海面和有冰海面由于气旋垂直运动及背景(无气旋日)云分布的差异,气旋对云的影响存在差异。气旋在有冰海面导致低云减少为主,而在无冰海面导致低云增加为主。     

面向海量遥感影像的数据模型与管理模型设计

分析了传统集中式存储管理的遥感影像管理体系的不足,提出了针对当前成几何级数倍增影像大数据管理的解决方案,包括数据集模型和云架构模型;并基于VMWare和ArcGIS平台实现了实验模型;通过实验数据分析,证明了新的数据模型和平台架构的科学性和高效性。     

Observation of clouds and solar radiation over the Pacific Ocean as relation to global climate

ＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｃｌｏｕｄｓａｎｄｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｏｖｅｒｔｈｅＰａｃｉｆｉｃＯｃｅａｎａｓｒｅｌａｔｉｏｎｔｏｇｌｏｂａｌｃｌｉｍａｔｅ￥ＦａｒｎＰａｒｕｎｇｏ；ＣｌａｒｅｎｃｅＮａｇａｍｏｔｏ；ＣｅｃｉｌｉａＭ．Ｉ．Ｒ．Ｇｉ...     

利用卫星云图和天气形势分析9914号台风路径

本文对9914号台风的天气形势和卫星云系特征进行了详细的分析。结果表明：副热带高压及西风带槽、脊的配置和演变，对台风强度和移动路径尤其是台风路径的转向影响很大。副吭的增强、减弱是台风发生转向的重要条件。 螺旋云带的变化通常是台风未来移动及其强度变化的强信号。眉状云带是台风北上的重要特征云系。台风向着高层强负涡度中心或两个强负涡度中心的中点移动。     

地理空间信息云平台负载调度算法设计

根据现代物联网对地理空间信息资源的大吞吐量需求,本文运用云计算技术、主从拓扑结构和多副本技术,设计了针对地理空间信息云平台的负载均衡调度算法,该算法通过统一的主服务器进行调度,并运用哈希函数使访问请求趋于均衡化。同时,我们将该算法运行在实际GIS系统中,模拟不同频度的用户访问请求,进行仿真。按照访问请求特征,将请求分为可预测高峰请求、随机高峰请求和系统响应请求三类,并分别统计请求的平均响应时间。结果显示,该算法有效可行,可在访问高峰期大幅减少用户平均响应时间。     

"海洋一号"(HY-1)卫星数据的海面温度反演

“海洋一号”(HY-1)卫星是我国发射的第一颗探测海洋水色的卫星，星上载有10波段COCTS水色扫描仪和4波段CCD成像仪。本文介绍了利用“海洋一号”(HY-1)卫星数据反演海温的算法模型，对反演过程中用到的云检测方法进行了说明，给出了具体的反演处理过程，对利用本方法反演的海温结果进行了分析。     

云迹风资料同化对东亚海域风场数值模拟的影响

为了揭示云迹风资料同化对于东亚海域内各层模拟风场的影响,采用由日本GMS卫星红外和水汽通道资料反演得到的1999年6月底至7月初的云迹风资料,首先对这些云迹风资料进行质量评估,评估结果表明云迹风u,v分量的均方根误差和偏差都在所容许的误差范围之内.然后针对10个个例进行5种不同的四维同化模拟试验,多种同化试验和无同化控制试验的检验对比表明:在经过初始12 h常规高空地面资料和云迹风资料同化过程以后,模拟结果质量有了比较明显的提升;各种同化试验与控制试验间的最大差异发生在12h,也即同化结束的时刻,此后随着模拟时间的增长,两者间的差异逐渐变小;但24~36h同化试验对控制试验的改进效果又开始提升,36h后效果再次下降.由于海面上缺少常规测站,因此无法实现海面部分的测站同化,而这必将影响到海面部分的模拟质量,而云迹风资料恰可以祢补这个不足.试验表明云迹风资料对u,v风场的改进则主要集中在对流层高层(300~200hPa),对中低层的影响不很明显,这与云迹风资料主要集中在高层是相一致的.另外,敏感性试验表明经过质量控制的云迹风同化模拟的性能相对不采用质量控制的同化模拟有了一定程度的提高.