利用任意时刻AVHRR资料近似估计

根据表征土壤温度日变化的土温方程一阶近似解,提出一种利用一日中任意时刻NOAA-AVHRR图像数据估计地表温度日较差的简易推算方法.该方法尤其可用于反演土壤含水量的计算,当图像数据的时次与热惯量法所要求的最高、最低温度时次配不准的情况下,近似地估计地表温度日较差,进而计算地表热惯量及相应的土壤含水量.用实例验证了该方法的可行性,为进一步推广应用奠定基础.     

基于降水气候强迫的一种地表径流估计方法

文中从地表水分平衡的物理机制出发 ,引进降水概率统计分布理论 ,推导出一种由降水气候强迫形成的次网格尺度非均匀径流率计算方法。应用于mosaic方案 ,可进一步计算区域平均径流及产流和汇流。试验证明 ,对于不同物理性质的地表而言 ,由于其土壤入渗能力的差异 ,相同降水气候强迫所能生成的径流量及其相对比值是不同的 ,例如干旱区与湿润区就有很大差异。同时 ,不同空间分布概率的降水量 ,不同站点的地表性质、土壤水力学条件等物理因素的千变万化 ,可使径流特征的空间分布具有很大变异性。因上述各种因素的综合影响 ,由降水气候强迫所形成的地表径流具有特定的非均匀分布是必然的。文中用实测资料验证了其可靠性与可行性     

考虑植被的热惯量法反演土壤湿度的一次试验

应用NOAA／AVHRR通道1、通道2和通道4资料计算表观热惯量和植被指数，并结合农业气象试验站观测的土壤湿度，分别建立了传统的和考虑植被指数的表观热惯量估算实验区域土壤湿度的方程。     

GPS应用与大气三维结构监测技术研究

本项目主要就如何利用全球卫星定位系统(GPS)精确监测大气层水汽总量、如何将不同方法结合监测高原水汽总量、大气水汽资料的应用和稳定同位素分析技术在水汽源诊断等方面开展了研究,取得以下主要研究成果:     

地表非均匀性对区域平均水分通量参数化的影响

次网格尺度地表非均匀性对于网格区平均通量具有重要影响。若将网格区视为均一地表，并不能真实描述地-气通量交换过程，且可造成很大误差。文中从理论上证明，区域平均水分通量的变化率可分解为两部分：第一部分为区域水分通量的算术平均变化率；第二部分为非均匀性所引起的水分通量变化率扰动，它与区域内土壤水分空间分布的变差系数有关。数值试验表明，地表土壤水分的水平空间变差系数集中反映了区域内土壤水分分布的非均匀程度，不同土壤对同样的非均匀程度其敏感性是不同的。变差系数愈大，非均匀性愈强，在相同的土壤水分平均值下，不同土壤类型对地表非均匀程度的敏感性并不相同。例如沙土和粘土受非均匀性的影响就可相差数十倍。     

不同时间尺度下的稳定同位素变化

根据北半球IAEA／WM0监测网12个具有长序列站点的资料，分析了在不同时间尺度下降水中δ^18O的时空变化特征，被选出的12个取样站都存在显的降水量效应，δ^18O／降水量变化率的大小与降水量存在一定程度的反比关系，降水量效应不仅与产生降水的强对流现象相联系，而且与降水量的季节分布有关，在年尺度下，12个站中的11个站具有一定程度的温度效应，相对而言，位于中低纬度取样站的平均δ^18O／平均温度变化率大于中高纬度，与单站相比，合计的δ^18O和温度之间的正相关关系要显得多，说明δ^18O的年际变化主要受大尺度气象条件的制约且反映大尺度空间的环境和气候变化。分析表明，12个站合计的年加权平均δ^18O和合计的年平均温度的逐年变化具有较好的一致性。     

湿润气候区无资料站点土壤湿度插补及预报试验

利用前期降水指数法(API)并结合水量平衡方程提出一种土壤湿度的初始化方案,将所建模型用于湿润气候区无资料站点的土壤湿度插补与预报试验,证明其应用的可行性。     

乌鲁木齐河流域不同水体中的氧稳定同位素

The variations of the stable oxygen isotope in different water mediums in Urumqi River Basin, China, are analyzed. The stable oxygen isotope in precipitation has marked temperature effect either under synoptic or seasonal scale at the head of Urumqi River. The linear regression equations of δ^18O against temperature are δ^18O=-0.94T-12.38 and δ^18O=1.29T-13.05 under the two time scales, respectively. The relatively large δ^18O/temperature slopes show the strong sensitivity of δ^18O in precipitation to temperature variation at the head of Urumqi River. According to the analyses on the δ^18O in precipitation sampled at three stations with different altitudes along Urumqi River, altitude effect is notable in the drainage basin. The δ^18O/altitude gradients have distinct differences: the gradient from Urumqi to Yuejinqiao is merely -0.054‰/hm, but -0.192‰/hm from Yuejinqiao to Daxigou, almost increasing by 2.6 times over the former. No altitude effect is found in surface firn the east branch of Glacier No. 1 at the head of Urumqi River, showing that precipitation in the glacier is from the cloud cluster with the same condensation level. Influenced by strong ablation and evaporation, the δ^18O in surface firn increases with increasing altitude sometimes. Survey has found that the δ^18O in meltwater at the terminus of Glacier No. 1 and in stream water at Total Control have the similar change trend with the former all smaller than the latter, which displays the different runoff recharges, and all mirror the regime of temperature in the same term basicallv.     

云天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方法

为减少计算机时,满足实时预报要求,全球数值预报模式中的辐射计算频率通常设定为三小时。这样处理会大大减少计算量,但也同时导致较大辐射日变化偏差,并影响模式对地面能量平衡,对流及降水的模拟。为改进这一缺陷,我们开发了一种辐射快速计算方案,可用于计算瞬时地面太阳总辐射和净辐射,使到达地面的太阳辐射计算可与模式积分同步进行,从而改善地面太阳辐射日变化模拟。本文介绍云天的计算方法。该方案所用的输入变量均为预报模式或卫星观测所能提供的量。结果表明：该方案既可用于数值预报模式也可利用观测资料独立计算地面太阳辐射。经与美国能源部大气辐射观测资料检验,该方案的精度很高,地面总辐射瞬时值的平均计算误差小于7%。     

青藏高原探空大气水汽偏差及订正方法研究

水汽是大气的主要成分和降水的主要物质来源.青藏高原大气水汽分布对区域天气和气候有很大影响,为了探讨探空观测的大气水汽总量（R）资料的可靠性,本文以地基GPS遥感的大气水汽总量（G）为参照标准,对拉萨（1999~2010年）和那曲（2003年）的R进行对比分析和偏差（R-G）订正.结果表明:近10多年拉萨站R比G明显偏小,偏小程度随使用不同的探空仪而异.GZZ-2型机械探空仪和GTS-1型电子探空仪多年平均的PW偏差分别为-8.8%和-3.9%,随机误差分别为17.6%和13.6%.近10多年PW偏差变化呈减少趋势,这与探空仪性能改进有关.分析发现,青藏高原PW偏差具有明显季节变化和日变化特征,夏季比冬季明显,1200 UTC比0000 UTC明显.拉萨站GZZ-2型和GTS-1型探空仪在1200 UTC多年平均的PW偏差分别为-15.8%和-7.3%,在0000 UTC分别为-1.6%和-0.4%.那曲站GZZ-2型探空仪在1200 UTC和0000 UTC的PW偏差分别为-12.4%和-0.3%.分析还表明,太阳辐射加热与气温的日变化和季节变化是造成高原PW偏差日变化和季节变化的重要原因.据此,提出了高原PW偏差的订正方法,并以拉萨和那曲站为例进行PW偏差订正,订正后的PW系统偏差显著减少,随机误差也相应得到了改善.