冠层流结构研究——一阶闭合模式及其数值解

本文建立了一个包括群体混合长模式在内的描述冠层流结构的一阶闭合模式。冠层内空气运动方程的无量纲形式表明,冠层流的结构决定于冠层拖曳力系数BT=1.4和描述冠层几何结构的无量纲叶面积密度a_n和叶面积指数LAI。将常用的群体叶片角分布函数用于推导方程和估计模式的系数。文中利用文献[1]的玉米群体实验资料作了检验。通过推广计算讨论了无量纲数BT、LAI和a_n对解的影响,给出了拟合的风速指数衰减系数的列线图。     

暴雨系统中环境涡度场与散度场之间相互关系

观测事实和理论研究表明,暴雨系统的形成和发展与环境涡度和散度的分布和演变有十分密切的关系。因此用涡度方程和散度方程来诊断和分析流场结构比其它方程(如动量方程)更为直接,物理意义也更加清楚,这就吸引气象学者把它用于分析实践。如Matsumoto等用完全涡度方程和散度方程各项来诊断中尺度系统发展过程中对流活动的作用;Schaefer选取散度方程中与发展有关的项来诊断未来风暴的发生,发现其相关率可达90％以上。我国学者也研究过散度方程各项的大小以及某些重要项对暴雨形成的作用。鉴于涡度方程和散度方程在气象中常采用其近似关系式,故本文对方程各项进行     

用切比雪夫系数客观描述华南天气形势特征的初步试验

对天气形势和要素场进行定量描述,是客观定量预报、诊断分析十分关心的问题之一。本文用切比雪夫多项式展开的典型场和简化的场分析了前八个切氏系数的含义,再用两类实际天气形势的平均情况对比,证实八个切氏系数都可用来定量描述气象场。      

误差非线性的增长理论及可预报性研究

对非线性系统的误差发展方程不作线性化近似，直接用原始的误差发展方程来研究初始误差的发展，提出了误差非线性的增长理论。首先，在相空间中定义一个非线性误差传播算子，初始误差在这个算子的作用下，可以非线性发展成任意时刻的误差；然后，在此基础上，引入了非线性局部Lyapunov指数的概念。由平均非线性局部Lyapunov指数可以得到误差平均相对增长随时间的演变情况；对于一个混沌系统，误差平均相对增长被证明将趋于一个饱和值，利用这个饱和值，混沌系统的可预报期限可以被定量地确定。误差非线性的增长理论可以应用于有限尺度大小初始扰动的可预报性研究，较误差的线性增长理论有明显的优越性。     

大气行星尺度运动的动力特性

本文首先利用尺度分析方法分析了行星尺度运动的动力特性,指出第二种地转运动方程——Burger方程只能描述经向度很大的而不能描述经向度较小的行星尺度运动. 本文还利用一个包含涡旋粘性、Newton冷却的β平面近似准地转模式,计算了中纬度地形与热源强迫所产生的准定常行星波,并且与用Burger方程的计算结果相比较,表明了准地转模式适用于经向度不太大的行星尺度运动,而Burger方程则不能正确描述这类行星尺度运动.     

新气象干旱综合监测指数(MCI)在黔东南本地化应用

利用黔东南16县1981~2012年的干旱受灾数据,通过正交旋转主成分分析方法把黔东南干旱区划为三个区域;将国家气候中心提供的黔东南16县1981~2010年干旱实况监测文字资料数字化处理,用近60天内的有效降水、近30天相对湿润度、近90天和150天标准化降水指数进行多因子拟合,确定出三个干旱气候区各季节新气象干旱综合监测指数方程的各项系数,并利用2011~2012年黔东南干旱实况监测数据进行检验,结果表明确定的系数适用于本地。     

正压大气非线性波的二级近似(二)——位涡度方程的求解

本文是用摄动法求取正压原始方程一类非线性大尺度慢波解的二级近似的第二部分,提出了一种在电子计算机上进行某些初等函数非数值运算的方法,由此求得了二级问题中位涡度方程的解.数值试验的结果表明,所求得的二级近似是合理的.     

多尺度大气湍流的扩散及扩散率

本文首先将大气湍流多尺度化,而将不同尺度的脉动量的Monte Carlo关系转换为Lange-vin方程,在平稳及均匀条件下可得一高阶常系数Lagrange自相关函数的常微分方程。其通解恰为一组衰减实指数函数的线性组合,系数为各尺度湍能对总湍能的比。以此可通过Taylor积分对野外实测扩散参数作出尺度分解。并可方便地将扩散参数表达为湍流参数的函数使其物理意义明确。     

试用非线性预报方法预报辽宁夏季气温和降水

一、前言过去在长期预报的统计分析中大部分采用相关分析方法,找出相关较好的关键区,如要做定量的预报,则找出相关较好的预报因子,用逐步回归的方法建立预报方程,但是这里的相关分析及建立的逐步回归预报方程都是线性的,而实际上预报量与预报因子的关系是非线性的。因此,线性相关分析方法是不适合实际的,用线性预报因子建立起来的预报方程也必     

混沌系统单变量可预报性研究

对于n维的混沌系统, 不同变量的可预报性是不同的。为了研究混沌系统中单个变量的可预报性, 本文在以前提出的混沌系统整体的非线性局部Lyapunov指数基础上(李建平等, 2006), 引入了单变量的非线性局部Lyapunov指数及其相关统计量, 进一步完善了非线性误差增长理论。通过应用到几个混沌个例, 结果表明单变量的非线性局部Lyapunov指数及其相关统计量可以用来定量地研究多维混沌系统中不同变量的可预报性, 系统不同变量的可预报性之间不是相互独立的, 而是单个变量的可预报期限与系统整体的可预报期限之比都近似保持一个常数, 但各个变量的常数值有所不同。     

测风雷达坐标测定误差与测风误差的关系及其应用

对雷达测风的风向、风速误差传递函数的准确式和近似式进行了比较分析，指出了近似式的适用范围和修正方法。应用这两个近似式对不同精度雷达进行的计算表明，701雷达在一个相当大的范围内达不到WMO的测定风向、风速精度的要求；若将雷达精度提高到0.12°、20 m，则可基本满足要求；对更高要求的用户，使用0.06°、10m精度的一次雷达是合适的。     

Theoretical analysis of retrieving atmospheric columnar mie optical depth from downward total solar radiative flux

In this paper, the principle to determine the atmospheric columnar Mie optical depth from downward total solar radiative flux is theoretically studied, and the effect on Mie optical depth solution of the errors in surface albedo, single scattering albedo, asymmetrical factor of scattering phase function, instrumental constant and the approximate expression of diffusion flux is analyzed, and then a method for determining, surface albedo in shorter wavelength range is presented.     

Oscillatory Rossby Solitary Waves in the Atmosphere

The linear Rossby wave frequency expression is expanded at higher accuracy based on the scale difference char?acteristics of atmospheric long waves in the and directions. That the nature of the waves represented by the expan?sion is identical to that of the original ones is demonstrated both in phase velocity and wave energy dispersion speed , followed by the derivation of the nonlinear expression describing atmospheric long wave behaviors with the associated approximate analytic solution obtained. Then, for the first time atmospheric’ oscillatory Rossby solitary wave’ with its dispersion relation is obtained by numerical calculation with the aid of physical parameters of the real atmosphere. The solitary wave is found to be very close to such longwave systems as blocking highs and cut-off de?pressions in the actual atmosphere.     

双线偏振雷达的降水估测Ⅰ. 排序配对逼近法

提出使用新的途径──排序配对逼近法得出的双线偏振雷达降水估测ＺＲ关系参数因子比线性拟合法具有更好的代表性,且能体现提高区域降水估测精度,也能根据实际情形采用其它的误差类型作为获取及衡量参数的标准。对指数函数形式的ＺＲ关系来说,其参数因子Ａ０,ＡＨ及ＡＤＲ分别为０．０１６８４,０．０９６和－０．４１６５。该方法可以推广应用到多个变元及参数因子的复杂函数中。     

Analysis and Application of Multiple-Precision Computation and Round-off Error for Nonlinear Dynamical Systems

This research reveals the dependency of floating point computation in nonlinear dynamical systems on machine precision and step-size by applying a multiple-precision approach in the Lorenz nonlinear equations. The paper also demoastrates the procedures for obtaining a real numerical solution in the Lorenz system with long-time integration and a new multiple-precision-based approach used to identify the maximum effective computation time （MECT） and optimal step-size （OS）. In addition, the authors introduce how to analyze round-off error in a long-time integration in some typical cases of nonlinear systems and present its approximate estimate expression.     

低纬热带大气中的Rossby波

从热带大气波动的频率方程出发，详细分析了过去给出的低频Ｒｏｓｓｂｙ波的近似频率公式ω＝－βκ／［（２ｎ＋１）β／ｃ０＋κ＾２］，发现其对热带Ｒｏｓｓｂｙ波的性质有一定程度的歪曲。针对这一问题，经分析得到一个能更精确地表征热带Ｒｏｓｓｂｙ波性质的近似频散公式ω＝－βκ／［（２ｎ＋１）β／ｃ０＋４ｎ（ｎ＋１）／（２ｎ＋１）＾２ｋ＾２］，还简要地比较了热带线性Ｒｏｓｓｂｙ波和孤立Ｒｏｓｓｂｙ波两者的频散     

数值积分过程中截断误差和舍入误差的分离方法及其效果检验

本文讨论数值积分过程中截断误差和舍入误差的分离方法和理论,解析地给出某些数值计算方法的理论截断误差,并以此来分离计算结果中的误差.然后引入参考解的办法,用来分离更为一般的微分方程求解过程中的截断误差和舍入误差.以参考解算法为基础,对一个偏微分方程的数值解进行计算,所得结果与采用理论截断误差得到的结果进行了对比,发现:(...     

500hPa月平均距平场演变的宏观描述

近年来,采用数值方法进行长期预报和气候异常的研究有了很大的进展,但是这些研究多是沿用了中短期预报的概念和方法,由于长期天气系统是一个强迫耗散的非线性系统,而“耗散系统最终将趋向维数比原始相空间低的极限集合——吸引子,许多自由度在演变过程中成为‘无关变量’,最终剩下支撑起吸引子的少数自由度”。如果不考虑系统的极其复杂的暂态行为,我们自然可以把这些‘无关变量’去掉,从而把高维动力系统简化成低维动力系统。这个解释H.Haken称做随动原理。本文的目的旨在应用上述原理探讨长期天气异常演变的宏观描述方法。我们希望这里提出的概念和方法将有助于建立有效的长期数值预报模式。     

An approximate expression of the sky radiance in almucantar and its application

An approximate expression of the sky radiance in almucantar is confirmed in this paper. Under the conditions with molecular optical depth<0.3, aerosol (or cloud) optical depth<0.6, solar zenith angle< 75° and scattering angle<30°, the errors of the sky radiance and the aerosol phase function computed from the expression are respectively less than 8 % and 10 %, but the phase functions computed from Box-Deepak formula and single-scattering formula can be 84 % and 260 % more than the exact value, respectively. Furthermore, by use of the expression we have inferred the volume scattering functions of 1°≤θ≤30° for retrieving aerosol size distribution with the conclusion that the distribution information in the range of 0.1相似文献   

Simultaneous determination of aerosol size distribution and refractive index and surface albedo from radiance- Part III: Parametrization and application

Based on the radiative transfer calculation results, three approximate expressions of the sky radiance in almucantar and its increment caused by surface albedo are presented. They are simple, but accurate enough. The dependence of the fitted aerosol scattering phase functions on refractive index is also studied, and its reasonable form is given. For Junge size distribution, the approximate equations of the phase functions with some special scattering angles are obtained. These approximate equations significantly simplify the retrieval algorithm of simultaneous determination of aerosol size distribution and its refractive index and surface albedo. This method can be realized with a microcomputer, and has been used to process and analyse the experimental data measured in Hefei of Anhui Province.