气候系统可预报性的全局研究

胞映射方法是对非线性系统进行全局分析的强有力工具。文中基于一个最大简化的地－气耦合模式,引入胞映射全局分析方法,对气候系统的可预报性进行了全局的研究。气候系统存在最大可预报期限,对于超过逐日预报可预报期限后的预报,用胞映射思想证明了平均值的可预报性,并得到了定量的结果。研究表明,耦合机制具有延长可预报期限的作用,观测精度的提高亦可延长可预报期限     

绘制等值线图程序模块设计

设计了一个可以在微机上运行,使用“屏幕映射”方法画等值线的程序。     

单峰映射揉搓序列的特性

为了更好地解释Ｆｅｉｇｅｎｂａｕｍ现象,研究了单峰映射的揉搓序列,利用分析的方法证明了单峰映射揉搓序列极大性的一些性质,进而给出了一个序列作为允许揉搓序列的一个等价条件;利用单峰映射ｆ和!ｐｆ的揉搓序列之间的关系,给出了重正化算子!ｐ不动点的揉搓序列的特征．     

一种基于占有率反馈的虚拟网络映射算法

网络虚拟化技术通过对物理资源的抽象,可以有效解决现有互联网架构中存在的网络结构僵化、可扩展性差等问题.虚拟网络映射问题是指将用户发送的所有虚网请求映射到底层物理网络中,同时还要满足虚网请求中对各个资源的限制要求（如节点计算能力、链路带宽等）.从节点负载平衡的角度出发,在基于就近原则的虚网映射算法基础上,引入节点负载平衡的反馈机制,引导各个虚网请求更均匀地映射到底层物理网络中.另外,在k短路径算法机制中引入了当前链路资源占有率作为评价参考标准,这样可以尽可能均匀地分散链路压力.同时,在检验链路资源是否满足虚网请求的过程中,由于优先选中的链路资源占有率低,所以算法映射成功率高,映射耗时更短,虚拟网络映射效率得到了有效提高.     

近百年中国、北半球和南半球气温内在结构比较（I）

气温气候资料是一个含有月、年、十年、百年等时间尺度的分形客体．大尺度上是冷暖之分,而每个冷（或暖）又分为较小尺度上的冷暖,形成层次结构．利用它的子波变换的尺度α－时间位置ｔ０表述,可以构造出分段线性一维映射动力系统,这个映射表征气候的层次结构,反映气候变化的突变点时间位置的规律和标度不变性．文中讨论了构造一维动力映射的基本原理,并以中国气温为例进行了验证．     

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.     

受迫广义Ｋｌｅｉｎ Ｇｏｒｄｏｎ方程的孤子近似解

利用同伦映射方法和理论讨论了一类受迫广义非线性Ｋｌｅｉｎ Ｇｏｒｄｏｎ方程,在适当的条件下,较简捷地得到孤波的任意次精度的近似解．     

基于非线性压缩的Menger空间上不动点与不动度定理

首先,研究了Menger概率度量空间上的非线性算子,证明了非线性压缩与非线性扩张的不动点的存在唯一性;进一步将单个算子的不动点结果推广为一族可交换算子的公共不动点;最后,通过弱化条件,建立了模糊映射新的不动度定理.     

基于守恒重映射的全球非结构网格模式同化及预报初步应用

全球大气模式在发展过程中不断获得改进,并逐渐采用非结构计算网格,如以球面重心Voronoi网格为特点的MPAS-A模式。为改进MPAS-A模式初值,相关的资料同化研究同步在积极开展。本文为实现利用变分方法快速同化多源观测资料的需求,以美国NCEP业务上使用的GSI系统作为同化模块,基于守恒重映射方法进行非结构与结构化球面网格转换,构建了GSI-MPAS同化及预报框架,并进行了网格转换测试和同化预报试验。网格转换检验测试表明,模式物理量的转换误差与其分布特征密切相关,二阶精度守恒重映射转换结果优于一阶精度转换结果。连续一周的滚动循环同化及预报试验表明,基于守恒重映射方法的GSI-MPAS同化及预报框架能够有效同化多源观测资料,改善了初值场的质量并使得MPAS-A预报得到的各个变量更加准确,且对降水预报具有正面效果。进一步分析表明,由于在北半球同化了更多观测资料,所以北半球地区的改进明显优于南半球及赤道地区。     

极轨气象卫星图像的两种投影算法

本文通过读取极轨气象卫星1B(1A5)资料和MODIS的HDF文件,实现了极轨图像的两种投影算法--后向映射法、抛点法.后向映射法通过粗扫描、精扫描两步,经计算循环数最小值得出最佳的粗扫描步长,同时也是精扫描的子窗口大小,从而得到原始极轨图像的投影变换算法;抛点法通过获取源始图像中每个像素值的地理位置,将其投影到新的投影图中,充分利用了源文件的所有像素信息,最后将投影图上由于变形而没有数据的位置进行插值,从而实现数据的投影变换,该方法最大的优点是速度快,算法简单,可以应用到各种极轨图像的投影中去.     

基于CWRF模式夏季日降水量的订正技术对比

误差订正是提高模式模拟和预报性能的有效方法。基于CWRF(regional Climate-Weather Research and Forecasting model)25套不同物理参数化方案的日降水量模拟资料, 对比仅进行降水日数订正(OCD)、仅进行降水量订正(OCM)和先订正降水日数再订正降水量(COR)三种订正方法, 先订正再等权重集成和先等权重集成再订正两种订正思路, 重点对1997—2015年华中和华南地区夏季日降水进行订正效果的对比。结果表明:(1)降水日的订正是必要的, 综合而言COR方法对CWRF模式日降水的订正效果更佳, 尤其是小量级降水, 但降水强度的表现不如OCM; (2)先集成后订正的效果更好; (3) CWRF模式不同参数化方案对日降水的模拟能力有显著差别, 经过订正后模拟能力均有所提升, 但对于不同的模拟方案, 其订正效果也不同。表明, 误差订正确实能有效提高模式模拟及预报性能, 但其效果存在不确定性。提高模式的预报性能, 关键还是提高模式对真实大气动力学的表述能力。      

Surfer自动控制技术在气象资料自动成图中的应用

Surfer软件具有较完美的数据处理和显示功能,文中介绍了Surfer的主要功能、Active自动化技术及其与VB应用程序的接口,并利用该接口技术将VB的强大软件开发能力和Surfer强大的绘图功能相结合,给出了实现该接口技术的关键代码以及绘制成果图件的实例。     

GIS在锦州地区气候资源分析中的应用

利用气象台站观测的资料，建立气候要素空间分析模型，在Arcgis8．1地理信息系统软件支持下，将锦州地区气候资源推算至100m网格单元上。计算并分析了锦州地区主要气候资源及其空间分布规律，重点对90年代热量条件变化进行分析，制作出气候资源数字图像。     

GrADS绘图系统在站点等值线中的应用

以一个实例详细介绍了利用 Gr ADS绘图系统绘制具有不规则边界的站点资料等值线的方法 ,使站点等值线的绘制变得简单易行 ,图形输出更为美观。并对 Gr ADS系统存在的一些问题进行了讨论。     

中国气象局S2S数据归档中心设计及关键技术

中国气象局S2S（Sub-seasonal to Seasonal）数据归档中心建设是中国气象局承担世界气象组织（WMO）的世界天气研究计划（WWRP）和世界气候研究计划（WCRP）任务,由国家气象信息中心负责设计和实现。该文介绍了S2S数据归档中心建设中涉及的数据交换、数据检查及处理、数据归档存储及数据服务门户全流程系统设计和实现。针对各业务中心生产的S2S数据配置差异较大造成数据交换、同步较难这一问题,采用基于FTP（file transfer protocol）的数据推送和基于ECMWF（European Center for Medium-range Weather Forecasts）WebAPI主动数据下载相结合的方式,说明数据交换、同步方法和策略。由于S2S数据量巨大难以高效管理服务,已设计统一的数据组织形式和存储规则,实现根据数据检索条件解析获取数据存储位置,提供便捷的数据检索下载服务。自2015年11月15日中国气象局S2S数据门户系统对外开放,目前数据门户系统已有超过18个国家的300个用户注册并下载数据。     

能见度目标物分布图的自动绘制技巧

介绍利用编程方法自动绘制能见度目标物分布图的方法技巧。     

Mapping global maximum irrigation extent at 30m resolution using the irrigation performances under drought stress

Accurate global irrigation information is essential for managing water scarcity and improving food security. However, the mapping of high-resolution irrigation at the global scale is challenging due to the wide range of climate conditions, crop types and phenology, ambiguous and heterogeneous spectral features, and farming practices. Here, a robust method is proposed using irrigation performance under drought stress as a proxy for crop productivity stabilization and crop water consumption. For each irrigation mapping zone (IMZ), dry months in the 2017–2019 period and the driest months in the 2010–2019 period were identified over the growing season. The thresholds of the normalized difference vegetation index (NDVI) in the dry months from 2017 to 2019 and the NDVI deviation (NDVI_dev) in the driest month were identified to separate irrigated and rainfed cropland with samples. The final threshold from either the NDVI or the NDVI_dev of the IMZ was determined with a higher overall accuracy in separating irrigated and non-irrigated areas. The results show that the global maximum irrigation extent (GMIE) at a 30-m resolution was 23.38% of global cropland in 2010–2019, with an overall accuracy of 83.6% globally and significant regional differences in irrigation proportions ranging from 1.1% in western Africa to 100% in Old World deserts among the 110 IMZs and from 0.4% in Belarus to 80.2% in Pakistan and 100% in Egypt among 45 countries. The study quantitatively distinguished annually and intermittently irrigated regions, which had values of 42% and 58% of global cropland, respectively, by applying indicators. This method, using the NDVI and NDVI_dev thresholds, is simple, concrete and reproducible and better for zones with homogeneous weather conditions. The study offers independent, consistent and comparable information for defining the baseline, tracking changes in irrigation infrastructure, and leading future changes in how stakeholders plan and design irrigation systems.     

Neuroid BP-type Model Applied to the Study of Monthly Rainfall Forecasting

A neuroid BP-type three-layer mapping model is used for monthly rainfall forecasting in terms of 1946-1985 Nanjing monthly precipitation records as basic sequences and the model has the form i × j ＝ 8 × 3, K = 1; by steadily modifying the weighing coefficient, long-range monthly forecasts for January to December, 1986 are constructed and 1986 month-to-month predictions are made based on, say, the January measurement for February rainfall and so on, with mean absolute error reaching 6,07 and 5,73 mm, respectively. Also, with a different monthly initial value for June through September, 1994, neuroid forecasting is done, indicating the same result of the drought in Nanjing dur-ing the summer, an outcome that is in sharp agreement with the observation.     

2014年春季华北两次降水过程的人工增雨催化数值模拟研究

在WRF中尺度模式中耦合了中国气象科学研究院发展的CAMS（Chinese Academy of Meteorological Sciences）云微物理方案,并在CAMS方案中增加了直接播撒冰晶（S1方案）和播撒碘化银催化剂（S2方案）两种云催化方案。利用此模式,对2014年我国华北干旱期间开展飞机增雨作业的两次降水过程（个例1:5月9～10日;个例2:5月10～11日）进行了云催化数值模拟研究,分析了催化对降水和云物理量场影响,对比了S1和S2方案催化效果的异同。结果表明,在云层适当部位播撒催化剂,两种催化方案均会达到增雨效果,催化会引起云中各水凝物的明显变化,并导致催化区域温度、垂直速度的变化。个例1中,S2方案的催化影响范围要大于S1方案,在播撒区下游地区,S2方案催化效果要强于S1方案;而个例2中两方案催化效果没有表现出显著差异。S1和S2方案的催化效果在不同个例中表现不同,其重要原因在于两种催化方案的催化机制差异以及云系动力条件、水汽条件的不同。通过采用适当的催化剂量,在其他催化设置条件相同的情况下,S1和S2方案可以取得相似的催化效果,但需注意由于二者催化机制的差异,在一些具体云系条件下,二者的催化效果会有一定差异。当实际人工增雨作业采用碘化银催化剂时,相应的催化模拟研究使用S2方案更为适合。