基于Dirichlet-to-Neumann映射计算半无限二维光子晶体的表面模式

介绍了一种基于Dirichlet-to-Neumann（DtN）映射的计算半无限二维光子晶体表面模式的有效数值方法.首先利用三种不同单元晶格的DtN算子构造出超级晶胞的DtN映射,然后在超级晶胞的两条边界上建立特征值问题来计算光子晶体表面模式,建立的特征值问题是线性的,而且其中的矩阵比较小.最后用两个数值算例验证了数值方法的有效性.     

全球温度变化的随机模式

本文在Fraedrich,K.零维能量平衡模式的参数化形式的基础上建立全球温度变化的随机模式,得到模式的解过程为一红噪声过程。文中应用响应谱的离散形式将模式谱的计算结果与北半球(1881—1980年)年平均温度距平序列的实际谱进行了统计检验,从而论证了随机模式模拟全球温度变化的适用性。因此可以应用所建理论模式计算得到北半球温度变化的统计特征值(均值和方差),并与目前的实测值进行了比较。     

全球温度变化的随机模式

本文在Fraedrich,K.零维能量平衡模式的参数化形式的基础上建立全球温度变化的随机模式,得到模式的解过程为一红噪声过程。文中应用响应谱的离散形式将模式谱的计算结果与北半球(1881—1980年)年平均温度距平序列的实际谱进行了统计检验,从而论证了随机模式模拟全球温度变化的适用性。因此可以应用所建理论模式计算得到北半球温度变化的统计特征值(均值和方差),并与目前的实测值进行了比较。     

非均匀层结下的对称不稳定

研究了非均匀层结下的对称不稳定，给出了不稳定发生的判据，并将该微分方程的特征值问题化为一个实对称矩阵的特征值问题，还取不同的层结廓线进行了数值计算。     

地表参数对T106模式预报的影响

利用ISLSCP的土壤湿度、植被和NOAA的实时雪盖、海温资料, 通过改变T106模式的地表参数及改进地表通量计算方法, 探讨了地表参数对T106谱模式预报效果的影响.试验表明, 地表参数及地面过程对T106模式的预报结果有较大影响, 试验方案改进了模式的预报效果, 尤其对西太平洋副热带高压的预报, 如对副高特征值588 dagpm线北界和西伸脊点、面积指数和强度指数以及副高整体进退预报都比业务模式更接近实况.     

气象场经验正交函数不同展开方案收敛性问题的探讨

本文从理论上证明EOFs(经验正交函数)用于气象场时,三种不同计算方案特征值的相互关系.指出利用原始场积和矩阵展开的特征值λ_j等于用协方差阵展开的特征值λ_j~*加上平均场方差引起的特征值λ_j.进而论证了收敛速度差舁的原因.最后又以实例表明,不同展开方案的典型场意义及其与时间权重系数的对应关系.     

大气对NOAA通道辐射透过率的影响研究

本文利用LOWTRAN7大气辐射计算模式，对NOAA三个通道分别选取不同的模式大气进行计算，得到了各种模式大气的大气透过率。详细计算了探测路径上卷云、不同气溶胶模式、大气温度、水汽含量变化等气象要素及大气成分的变化对大气透过率的影响，得出一些有意义的结论。     

台风环境场特征相似预报方法

通过多种场相似计算方法的试验比较,提出环境场特征的场相似分析方法,建立台风相似预报系统。利用1950—2006年NCEP再分析资料,计算关键区域的物理量场特征值;设计图形识别程序,获取每个台风过程的天气形势场各种特征值;建立环境场特征数据库和相应的台风过程实况资料库。预报时,利用数值预报产品和实况资料计算特征值,采用逐步相似筛选的方法,在特征数据库里选出相似历史个例作为预报参照。检验表明:该系统对2007—2009年的台风预报,尤其是台风暴雨雨量预报效果较好。     

面源计算模式的一些改进和应用

本文对有面源高度的ATDL模式进行了一些改进,按照气象学定义的风向夹角确定面源计算区域,使计算区域的选’取意义更为明确。应用改进后的模式对唐山市的大气环境质量现状进行了计算,计算结果与实际情况基本符合,数据离差在二倍范围以内,相关系数在0.70以上。     

帕默尔旱度模式的修正

本文阐述了帕默尔干旱指标的原理、优点及其计算方法。根据其思路，我们用济南和郑州两站的资料对帕默尔模式进行了修正，建立了我国的气象旱度模式，并利用此模式计算了我国140个站点（1951年1月～1980年12月）的帕默尔指数值。我们发现计算的帕默尔指数值与一些文献记载的旱情和实际调查的旱情是较一致的。这表明，修正的帕默尔气象旱度模式能够用于我国。     

地形坐标系数值模式中气压梯度力的计算

本文详细地讨论了σ坐标模式引入地形时气压梯度力的截断误差。通过理论分析和数值计算看到,对于不同的σ定义和模式变量的垂直分布,Corby格式的精度可以有很大差别。为了减小梯度力的计算误差,对于模式的垂直离散化和梯度力的差分格式提出了一些改进意见。     

应用于双向套网格模式的一种变格距差分解法

本文提出了一种用于双向套网格模式的变格距差分计算方案。该方案在不同格距的网格区采用不同精度的差分格式，它自然地连接粗细网格，避免了一般套网格方案在粗细网格相重合点上进行的重复计算。用解析法和数值试验证明了:它与其它一些变格距差分格式相比，对短波的穿透能力有明显改进，虚假的反射也较小。应用该方案建立了正压原始方程双向套网格模式，并采用空间分解和时间分解计算方法。这不仅使二维问题转化为二个一维问题，而且二维套网格也可简化为一维均匀网格和一维套网格两部分，从而使计算和程序简化。用理想场为初值所做的一系列数值试验表明，该模式中的波可以自由进出粗细网格区，计算稳定。最后，还用该模式做了台风路径预报试验，给出了一些试验结果。     

大气与地表的特性对太阳辐射收支影响的研究

本文应用Hense等的垂直不均匀大气的二流近似辐射模式,讨论了晴天条件下水汽、气溶胶和地表反射率与海拔高度等因子对地气系统的太阳辐射能量收支与加热率的影响。文中还利用高原地区高空温、压、湿的气候资料,计算了高原实际大气的太阳辐射收支和加热率,并与中纬度模式大气的计算结果进行了比较。本文模式计算得到的一些结果在利用卫星观测确定高原地区地气系统的辐射平衡的研究中将得到应用。     

大气边界层的数值模式

从大气边界层温湿特征的模拟,讨论模式的设计和处理。模式计算所得位温,混合比垂直廓线和混合层厚度等随时间变化基本反映实际大气边界层的一些特点。并从地气之间热量收支、土壤热传导方程出发计算地面温度日变化。利用Clarke的Wangara资料计算了24小时内它们的变化,并与观测值进行比较。本文还对温湿预报方程的数值解的稳定性进行了讨论。     

河流对雾形成和发展过程的影响

为了研究水面对雾的形成和发展过程的影响,建立了一个二维数值模式。详细考虑了下垫面与大气之间的热量和水汽交换过程以及湍流扩散过程。利用这个模式计算,得出了一些有意义的结果。     

干旱指标及其在人工增雨作业中的应用

通过确定干旱指标，计算干旱指数，将干旱指数分几个等级，表征干旱程度，再将这些特征值直接运用到人工增雨作业中，取得了明显的效果。     

预报模式的感知器分类识别算法

在天气预报中,往往要对已发生过的一些重要天气现象进行分析,从中归纳、筛选出一些有用的模式,作为将来预报的一些依据,而对这种模式的建立往往较难,计算量很大。针对这些问题,本文从模式识别的角度出发,利用“感知器分类算法”对预报模式的以别分类做一些理论上的探讨,并给出相应的计算机算法和程序。     

基于接近度概念的强对流天气预报方法研究

采用邻(临)近原则对江苏2000-2010年2-9月2668次区域性普通雷暴、雷雨大风、冰雹、龙卷和短时强降水等5类强对流天气,首先,利用同期每天4次1°×1°NCEPFNL分析资料回算的56种热力、动力、能量、水汽等对流参数进行了匹配,获得了各类强对流天气在不同月份的对流参数特征值,并以此作为参考序列,以10 km分辨率、逐时预报输出的中尺度数值模式探空计算的对应对流参数作为比较序列。然后,以各月各类强对流天气的对流参数特征值相对气候基态的差异性和自身稳定性为评价指标,采用相对偏差模糊矩阵评价技术对其进行了权重分配。最后,应用模糊数学、灰色理论及经济学方面的有关方法和概念,从考察序列间接近程度角度出发,引进、构建了系列"接近度"指数并用于强对流天气实时预报,取得了较好业务预报效果。     

不同垂直坐标系对垂直速度计算的影响

近年来,随着高精度中尺度数值预报模式和多尺度统一模式的发展,与之相关的一些非静力中尺度模式技术也随之提了出来,垂直坐标系的影响问题就是其中之一。本文借助于高精度美国新一代数值预报模式WRF(Weather Reseach and Forecast),模拟分析了两种不同的坐标系对模式大气中垂直速度计算的影响。试验结果表明,不同的坐标系对大气垂直速度大小计算存在着差异,特别是当分辨率提高时,不同垂直坐标系对大气垂直结构的刻画的差别更加明显。由于垂直速度与降雨过程密切相关,垂直速度的计算差异必然影响模式对降雨过程的描述。理想试验结果表明,在气压地形追随坐标中气压梯度力的计算对地表气压计算很敏感。     

我国籼型杂交稻分蘗的生态类型及其利用

本文根据实际试验资料,拟合计算了杂交籼稻的四项分蘖特征值。对我国南方稻区的籼型杂交稻进行了类型划分,定量分析了杂交籼稻分蘖生态类型的农业气象原因。并提出如何正确利用我国传统栽培技术改善不同生态类型的分蘖性状。