雷达资料与中尺度数值预报的融合方法研究及其在临近预报中的应用

通过融合多普勒天气雷达资料与中尺度数值预报产品,发展了一种便于临近预报业务使用的方法。该方法首先通过相关分析计算当前相同时刻雷达估测降水与中尺度数值预报的反射率因子估测降水之间的位置偏差,导出一个位移偏差矢量场;然后,利用人机交互的方式对矢量场进行分区,并对各分区的矢量场进行平滑处理,计算出各分区的平均位移偏差矢量;最后,采用最小二乘法对各分区连续多次的平均位移偏差矢量进行线性拟合,得到各分区平均位移偏差矢量随时间的变化特征,订正未来时段相应区域的数值预报反射率因子估测降水的位置偏差。利用该方法对2012和2013年夏季发生在重庆西部、四川东部的3次强降水天气过程进行临近预报试验并对预报结果进行了检验,结果表明:对0~2 h的临近预报,融合预报效果总体上优于模式预报效果;另外,与雷达外推定量降水预报相比,0~1 h雷达外推预报效果优于融合预报效果,1~2 h融合预报效果优于雷达外推预报效果。     

WRF-EnSRF卫星资料同化模块的构建研究

为加强国内卫星资料在同化系统中的应用,在自主构建的新一代WRF-EnSRF同化系统中,采用RTTOV辐射传输模式作为观测算子,并建立卫星资料读取、偏差订正及质量控制等子模块,构建出WRF-EnSRF卫星资料同化系统.运用该同化系统,同时同化NOAA-16的AMSU-A和AMSU-B的辐射率资料,进行华南暴雨过程的卫星资料同化数值模拟试验.试验结果表明:偏差订正后亮温资料拟合结果基本位于主对角线上,偏差有所降低.从TS评分看,同化试验对中雨及大雨部分的降水落区以及暴雨级别以上的降水强度的模拟效果有改善.试验证明,建立的卫星同化系统是可运行的.     

重庆市臭氧污染及其气象因子预报方法对比研究

利用2014年1月1日至2018年12月31日的重庆市空气质量日均值资料,分析了重庆近5 a臭氧污染的特征。发现重庆市臭氧是除PM_2.5以外的第二大大气污染物,具有较强的季节变化特征,主要污染时段位于夏半年,在7—8月臭氧污染程度明显超过了PM_2.5。臭氧年平均浓度呈现逐年增加的趋势,首要污染物为臭氧的日数在2018年首次超过PM_2.5,臭氧成为2018年重庆市的第一大污染物,表明重庆正在由一个以颗粒物污染为主的城市转变为臭氧污染为主的城市。通过对同期逐日气象资料与臭氧8 h滑动平均日最大值相关性分析发现,大气温度、湿度及气压均为影响臭氧污染的重要气象因子。利用气象影响因子,采用逐步回归、支持向量机、神经网络方法对臭氧8 h滑动平均日最大值进行预报实验表明,三种预报模型均具有较强的预报能力,但总体来看预报均比实况略偏小。支持向量机方法的预报效果要稍好于逐步回归和神经网络方法,可为重庆市臭氧浓度预报提供参考。     

乌海及周边地区矿山地质环境空天地一体化监测技术方法研究

乌海及周边地区矿山分布集中、矿山地质环境问题突出,是自治区生态环境保护的主战场之一,其生态环境保护与修复效果不仅对全区中西部盟市、而且对整个黄河流域都有重要影响,对我区走好以生态优先、绿色高质量发展为导向的新路子具有典型意义。利用空天地一体化监测技术方法开展重点矿山和集中连片治理区的动态监测,全面掌握区域矿山地质环境总体变化情况,对于矿山生态修复的监测监管具有重要作用。本文以乌海及周边地区为研究对象,分析了矿山地质环境空天地一体化监测技术方法的适用性和关键技术,为后续全面实施监测工作奠定了基础。     

薄互层弹性波反演面临的困境

对于薄互层地震传播特征的研究我们已有了充分的认识,这是一种完全不同于现有的基于厚层单阻抗差界面地震反射理论的、具有频率依赖性的调谐反射.因而也使得对具有N层结构的弹性介质薄互层反演时,现有有限带宽的基于空间-频率域采样的地震观测难以规避多解性问题.长波长假设下的薄互层VTI近似似乎可以为我们提供一种待反演弹性参数只有5个的可行性方案,使得我们可以将薄互层背景下任一目标薄层的反演看作VTI厚层介质背景下单薄层的反演.但是,我们首先面临薄互层VTI近似的误差和适用性条件等问题;其次,既使对于单薄层厚度的反演,目前地震领域也未能提供一种通用有效的解决方案,实际地震勘探中薄层厚度的预测依然是一个悬而未决的难题.因此在此基础上再进行单薄层的物性参数、裂缝隙和流体的预测则更叠加了难以预知的多解性.显然单纯P波已难以应对,弹性波的介入成为必然;而且单薄层含裂缝与流体的预测更需要横波分裂和双相介质理论的支撑.可以预见的是,除了纵、横波速度,薄互层反射系数的频率依赖性是我们试图给出相对可靠的、单薄层物性精细刻画必须使用的一种重要地震属性.     

CRA资料对一次江淮暴雨过程模拟效果的评估北大核心

利用中尺度模式WRF v4.1,分别以中国第一代全球大气/陆面再分析产品CRA、欧洲ECMWF的ERA5和美国NCEP的FNL作为初始场,对2013年7月4—6日江淮地区一次持续性暴雨过程进行了模拟试验。分析可知,此次暴雨过程是在东北冷涡、江淮切变线和西南急流3个影响系统的共同作用下,高低空冷暖空气形成对峙而导致的。与实况资料相比,3组试验均能够模拟出此次暴雨过程的主要环流形势,以及水汽、能量和动力条件。但3组试验的切变线和低空西南急流均较为偏南,强度较强,使得模拟的主要降水中心较实况位置更偏南,降水量级更大。其中CRA试验对安徽南部的水汽和垂直运动模拟更好,在该地区产生的降水也与实况更接近。而FNL试验对水汽条件和动力抬升条件模拟较弱,导致其模拟的降水明显偏小。整体而言,针对此次降水过程,ERA5模拟效果最好,CRA模拟效果接近ERA5,并且对大雨量级降水的TS(Threat Score)评分优于ERA5。