一次晚春暴雪天气成因分析

利用常规气象观测资料、山东省123个自动站资料及NCEP1°×1°再分析资料,对2013年4月19—20日山东晚春极端暴雪天气过程的成因进行分析,重点分析了产生暴雪的温度条件。结果表明:前期气温偏低是晚春暴雪发生的气候背景,回流天气形势为暴雪发生提供了天气背景,低空西南风急流和山东北部纬向切变线是导致暴雪发生的直接原因。回流型暴雪天气过程的水汽及水汽的辐合均集中于700~500hPa。高低空急流的动力耦合以及与纬向切变线相应的对流层中的正涡度柱为暴雪的产生提供了动力条件。回流暴雪发生在对流稳定性大气中,暴雪区上空有θse能量锋锋生。受阻于太行山东麓的东北风形成的冷池,是气温骤降的温度环境背景,暴雪发生前,存在于850~700hPa冷空气团中的弱下沉运动导致了0℃等温线呈"漏斗状"向下延伸,造成了暴雪区地面气温的骤降,是降水相态由雨迅速转为雪的直接原因。0℃等温线呈"漏斗状"向下延伸区对未来降水相态由雨转雪区和暴雪出现区有指示意义。     

基于遥感影像边界特性对南海海洋内波检测算法研究 *

海洋内波在海洋活动中扮演重要角色。海洋内波研究对我国海洋科学的理论研究、海洋资源的保护、开发和利用以及海洋军事等方面均具有重要意义。为了及时发现海洋内波的发生地点以及对海洋内波参数进行定量分析, 本研究基于合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)影像中内波明暗条纹的边界特性, 提出了一种集成的海洋内波检测算法: 主要运用列分离邻域处理和Canny算子边缘检测算法对条纹进行检测, 并利用海洋内波的轮廓长度、面积比值及传播方向三个特征对条纹进行筛选, 并将该算法应用于南海发生的多起海洋内波, 以验证算法的鲁棒性和适用性。研究结果表明, 该算法能够较好地识别出海洋内波的明暗条纹, 不仅能够除去非内波条纹的轮廓, 而且能够去除一些细小且不明显的内波条纹轮廓。利用余弦函数逐像素地对识别后的条纹进行拟合, 然后根据拟合结果找出明暗条纹所在位置以及相邻明暗条纹之间的间距, 从而判定出内波发生的位置。     

利用WAVEWATCH和SWAN嵌套计算珠江口附近海域的风浪场*

基于CCMP(Cross Calibrated Multi-platform)卫星遥感海面风场数据,通过将WAVEWATCH和SWAN (Simulating WAves Nearshore)模型嵌套的方法,数值模拟了珠江口附近海域的风浪场。将总计10个月的数值模拟的有效波高、波周期和波向分别与相应的观测值进行了定量比较。结果说明,有效波高的平均绝对误差为15.4cm,分散系数SI为0.240,相关系数为0.925;波周期的平均绝对误差为1.9s,分散系数SI为0.433,相关系数为0.636;波向的平均绝对误差为23.9°。计算的波高和波向与观测结果的变化趋势相吻合。由于第三代海浪模式本身的缺陷,导致所计算的波周期偏小。总体说来,本文所采用的数值模式能较好地模拟珠江口附近海域的风浪场。另外,还设计了6个算例以探讨采用不同的计算方法和风场对计算结果精度的影响。结果表明使用本文的数值方法和高精度的CCMP风场确实可以提高计算结果的精度。     

利用激光雨滴谱仪检验消（减）雨作业效果

为了有效地检验人工影响效果,设计了地面火箭和飞机催化作业方案,分析了2009年秋季的雨滴谱观测资料。计算了火箭作业点相对于激光雨滴谱仪的距离和方位,为了便于实际作业指挥中的灵活应用,将结果标注在多普勒雷达的地图上。分析了10次降水过程共5338min的雨滴浓度资料。结果显示,秋季积层混合云的雨滴浓度小于500个的占87.6%,而大于3000个的浓度出现几率很低,不同过程雨滴浓度分布有明显差别;2009年10月16日降水过程出现最大雨滴浓度6003个,部分原因可能与火箭消减雨催化作业有关。     

一次消（减）雨试验过程风场特征及作业效果分析

根据济南齐河多普勒雷达体扫资料,采用EVAP方法对山东2009年9月19—20日一次积层混合云降水进行风场反演,反演风场能细致地揭示本次降水过程中尺度风场的演变过程,清楚地给出了风场中尺度结构、辐合线的位置及二者演变特征。各个层次风场变化与常规探空观测的结果基本一致,降水过程前半段存在中尺度辐合线,后期随着冷空气加强南侵并完全控制了中低层,对应的地面降水也由强减弱并逐渐结束。由于反演风场能实时反映出中尺度辐合线的位置,有利于人工影响天气作业的时机及部位的选择。     

二连盆地稠油地球化学及其成因探讨

稠油在二连盆地内广泛分布,其成因可分为原生稠油和次生稠油两类。原生稠油来自未成熟或低成熟的白垩系烃源岩的直接排烃和原油运移过程中的分异,主要为普通稠油(粘度为100～5000mPa·s),而次生稠油则是原生稠油受生物降解、水洗和氧化等次生稠变的产物,并具有不同的稠化程度。基于大量稠油物性、饱和烃色谱和色质分析数据,探讨了不同类型稠油的特征,并根据稠化程度的差异将二连盆地稠油归纳为一个稠变序列,即低成熟—未成熟稠油(粘度100～2000 mPa·s)、轻度生物降解稠油(粘度500～5000 mPa·s)、中度生物降解稠油(粘度1000～50000 mPa·s)、重度生物降解稠油(粘度>50000 mPa·s)。随原油稠化程度的不断增加,其产物从普通稠油变化为特稠油。原油在盆地斜坡带和凹中隆起的高部位最容易发生次生稠变而形成稠油。多种稠变作用的叠加是二连地区稠油大面积分布的主要原因。     

影响山东区域切变线天气特征及大气垂直结构分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,统计分析了2001—2010年影响山东的切变线的天气气候、环流形势、降水分布的特征和各类典型切变线的空间结构。结果表明：影响山东的切变线天气系统按其热力性质可分为冷切变线和暖切变线,冷切变线按其风场结构可分为经向切变线和纬向切变线。一年当中7、8月是切变线高发期。山东雨季典型切变线的发生与副高关系密切,经、纬向切变线分别发生在副高强大呈块状、带状分布时,西风槽东移受阻,蜕变为切变线。经向（纬向、暖）切变线在空间剖面图上与向西（北）倾斜的正涡度柱配合,且切变线上正涡度最大;切变线均上有θse能量锋区配合,冷切变线位置偏向于相对暖的气团一侧,暖切变线位置位于锋区中间;切变线的上升运动区主要位于切变线上和暖气团一侧;构成切变线的相对暖气团均具有对流不稳定性;冷切变线的水汽辐合区主要位于切变线上和切变线附近的冷气团一侧,而暖切变线的水汽辐合区则主要位于切变线上。500 hPa槽是切变线降水区的后边界,冷切变线降水区出现在地面静止锋后部的偏北风里,暖切变线降水落区位于地面准东西向倒槽的偏东风里;相对较大的降水出现在700 hPa和850 hPa切变线在地面的投影之间的区域;切变线暖气团或相对暖气团中在合适的触发条件下还可能出现分散性的短历时强降水。     

一次防雹作业过程的效果分析

利用2008年5月23—26日山东一次冰雹过程的常规气象资料,分析了此次冰雹形成的天气形势、层结条件及其触发机制等;分析了两个极相似云体在催化和未催化情况下从初生、发展到消亡的演变特征。结果表明,防雹作业加剧了冰雹云的消亡过程,表现为回波强度减弱、回波高度下降、VIL减小、生命史缩短等特征。通过对对流云系的横向和纵向对比分析,收集了18个防雹作业样本,并利用这些样本作业前后的回波强度和回波高度两个物理量进行统计检验,在显著性水平分别为1%和5%的情况下,防雹作业后回波强度减弱、回波高度下降,即防雹作业有效。利用济南防雹作业数据对防雹作业效果进行的模拟定量检验表明,防雹作业可减少降雹约27%。     

基于VMD对SAR海洋内波参数的自动反演

经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)是反演海洋内波参数的有效方法之一,但由于EMD存在模态混叠等问题,对海洋内波进行参数反演时会产生一定误差。相比较于EMD,变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)能够有效地抑制模态混叠现象。为了更好地对海洋内波进行参数反演,提出了一种基于VMD对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,简称SAR)遥感图像中的内波参数进行自动反演的方法。该方法先对SAR图像进行Canny处理,获取图像中的内波条纹信息,再根据内波传播方向自动选取灰度剖面;然后利用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,简称EEMD)信号特征自适应分解模态函数的特点,再将分解得到的有效模态数作为VMD中参数K的参考值;最后利用VMD分解后的数据进行内波参数反演。试验结果表明:通过对Canny预处理后的条纹信息进行灰度剖面自动选取,解决了人为选取剖面所可能导致的误差;通过对剖面信号进行VMD处理不仅解决了EMD模态混叠的问题,成功地反演出内波的前导波振幅,而且所反演的结果与EEMD反演参数以及实测资料数据吻合得很好。     

一次防雹作业过程的效果分析

利用2008年5月23—26日山东一次冰雹过程的常规气象资料,分析了此次冰雹形成的天气形势、层结条件及其触发机制等;分析了两个极相似云体在催化和未催化情况下从初生、发展到消亡的演变特征。结果表明,防雹作业加剧了冰雹云的消亡过程,表现为回波强度减弱、回波高度下降、VIL减小、生命史缩短等特征。通过对对流云系的横向和纵向对比分析,收集了18个防雹作业样本,并利用这些样本作业前后的回波强度和回波高度两个物理量进行统计检验,在显著性水平分别为1%和5%的情况下,防雹作业后回波强度减弱、回波高度下降,即防雹作业有效。利用济南防雹作业数据对防雹作业效果进行的模拟定量检验表明,防雹作业可减少降雹约27%。