GNSS-R/IR监测地表冻融状态对延迟多普勒波形和多路径数据影响分析

将GNSS-R/IR技术的应用领域拓展到地表冻融状态的监测中，本文利用冻融土混合介质介电常数模型计算土壤介电常数，采用双站全极化相干反射率模型和随机粗糙面散射模型，分别计算了经冻融土反射的GPS相干反射量的镜像反射率，以及GPS非相干反射分量的漫散射特性。模拟分析了冻融转换时，GPS多路径信息（GNSS-IR）以及包含漫散射信号的延迟多普勒图（GNSS-R）的变化特征。理论研究表明冻融转换过程中，地表介电常数的变化导致GPS多路径信息和延迟多普勒图的明显变化。本文从散射机理上揭示了利用GNSS-R和GNSS-IR遥感进行地表冻融特性监测的理论依据。     

皋兰老虎台红砂种群在不同坡向的空间格局及关联性

种群的空间格局是研究植物种群相互作用及种群与环境关系的重要方法。红砂（Reaumuria soongarica）是黄土高原半干旱区的主要物种，通过野外的群落调查，运用空间点格局分析法中的Ripley K函数，分析甘肃皋兰老虎台荒漠植被不同坡向红砂种群的空间分布格局与种内关联。结果显示：红砂种群为增长型种群，其在不同坡向的分布具有显著差异；南坡及西南坡坡向上，红砂种群Ⅰ、Ⅱ级个体在小尺度上呈显著聚集分布，随着龄级及空间尺度的增加，红砂种群聚集强度逐渐减弱，最后趋于随机分布。西坡、西北坡坡向上生长大量的蓍状亚菊（Ajania achilloides）和短花针茅（Stipa breviflora）等对红砂的生长造成抑制并加剧种间竞争，各级红砂种群的分布格局均以随机分布为主。不同坡向上，红砂种群Ⅰ、Ⅱ龄级个体之间在小尺度内表现为负关联，随着尺度增加关联度降低，Ⅲ、Ⅳ龄级与Ⅰ、Ⅱ龄级个体之间呈显著的负关联，而Ⅲ、Ⅳ龄级之间没有明显关联性，表明龄级相近的个体在空间分布上是相互独立的。综上所述，在黄土高原半干旱区，影响红砂种群分布的主要因素除了其自身的生物、生态学特性外，微生境的影响也十分重要。     

2016年中国沿海海平面上升显著成因分析及影响

使用中国沿海及西北太平洋区域的水位、海温、气温、气压和风等水文气象资料，详细分析了2016年中国沿海海平面显著升高的成因及影响。分析结果表明:（1）2012-2016年，中国沿海海平面处于准2 a、4 a、准9 a和准19 a周期振荡的高位，几个周期振荡高位叠加，对该时段海平面上升起了一定的作用；（2）2016年，中国沿海气温和海温较1993-2011年的平均值分别高0.7℃与0.5℃，均处于1980年以来高位；气压较1993-2011年的平均值低0.2 hPa；（3）2016年4月、9月、10月和11月，中国沿海海平面均达到1980年以来同期高位，这4个月的风场距平值在东海以南均明显偏大，且以偏南向和向岸风为主，风生流使得海水向岸堆积，沿海长时间以增水为主，对当月局部海平面上升的贡献率达到40%~80%；（4）2016年，中国沿海降水总体偏多，局部区域降水量达到历史同期最高，加上沿海径流量的增加，对沿海局部海平面升高有一定贡献；（5）2016年9-10月，有5个台风相继影响我国南部沿海，持续的风暴潮增水导致台风影响期间的海平面高于当月平均海平面70~360 mm，风暴潮和洪涝灾害给当地造成直接经济损失超过30亿元。     

2016与1998年春季北大西洋海表温度异常的差异及成因

利用再分析资料以及混合层海温诊断方程, 研究1997—1998与2015—2016年超级厄尔尼诺次年北大西洋海表温度异常(sea surface temperature anomalies, SSTA)的差异及成因。结果显示, 北大西洋SSTA在1998年春季呈明显正负正三极型式分布, 而在2016年呈弱的负正负型态。诊断热带北大西洋SSTA的影响因素表明, 1998年春季暖SSTA除了之前研究强调的海洋表面向大气的潜热输送异常减少, 以及吸收太阳辐射的增加外, 海洋动力过程即Ekman纬向漂流也起着重要的作用。热力过程与厄尔尼诺峰值后出现的北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)负位相有关, 其可引起亚速尔高压减弱, 产生西南风异常, 通过风-蒸发-海表温度(sea surface temperature, SST)反馈机制使热带北大西洋蒸发减弱, 海表增暖, 沃克环流下沉支的东移对这一增暖也有贡献。与1997—1998厄尔尼诺事件不同, 2015—2016厄尔尼诺事件没有强迫出负位相NAO, 而是出现弱NAO正位相, 热带北大西洋为弱的东风异常, 使海表发生一定的冷却, 形成2016春季北大西洋SSTA与1998年的明显差异。     

岛礁环境波浪传播、雍水及越浪量2D模型试验研究

岛礁与大陆沿海地区的不同之处在于,它们与深水相邻,暴露于非常大的台风波浪中,并且大多数包括边缘珊瑚礁,地形变化急剧,水深由几十甚至上百米突变到1～2 m。外海波浪在礁盘边缘处发生破碎,并沿着礁盘行进,波浪形态发生重大变化,传至岛礁上的浪涌和波浪产生非线性作用,且礁坪上地形复杂,难于建立数值水槽进行研究。国内现有的海岸工程设计规范主要是针对大陆海岸,但没有针对地形复杂且水深急剧变化的深水岛礁的相关条文,而这对于确定岛礁上护岸高程、护岸距离礁盘边缘的距离等非常重要。本研究旨在研究岛礁环境中,外海波浪传递至礁盘上沿程的水动力数据,并测量距礁盘边缘400 m处的护岸越浪量,为岛礁上水工建筑物设计与应急管理提供设计参考依据。     

琼胶/SiO2复合纤维的制备及性能研究

利用湿法纺丝技术制备了琼胶/SiO₂复合纤维，对琼胶分子在溶液中的分散性、纺丝液流变性、纤维的形貌、化学结构分别用DLS、旋转黏度计、SEM、FTIR和XRD进行了表征，并对纤维的力学性能、热性能和吸湿性能进行了测定。研究结果表明：琼胶分子在溶液中呈纳米尺度分布，纺丝液具有良好的流动性；琼胶/纳米SiO₂复合纤维具有良好的形态。随着纳米SiO₂的添加量逐渐提高，复合纤维的力学拉伸强度先增强后降低，复合纤维的吸水性降低，复合纤维的热稳定性逐渐增强。结合复合纤维综合性能，纳米SiO₂的最佳添加质量分数为0.5%。     

Isotopic evidence for the moisture origin and influencing factors at Urumqi Glacier No.1 in upstream Urumqi River Basin,eastern Tianshan Mountains

The stable isotope has been extensively applied as an effective tracer especially in precipitation. In glacierized area of arid northwest China, temperature is widely considered to be a major factor affecting isotopes in precipitation, while the influences of precipitation amount, relative humidity and other meteorological parameters are still not clear. Based on analyses on stable isotope values of water samples and NCEP/NCAR(National Centers of Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research, USA) re-analysis data, the moisture source and characteristics of isotopes in the precipitation, meltwater and river water isotopes at Urumqi Glacier No.1 of the upstream Urumqi River Basin, eastern Tianshan Mountains from spring to autumn during four years(from 2008 to 2011) was studied. Results indicated that meltwater are the main source of water for the upper Urumqi River. Seasonal variation of δ~(18) O in precipitation demonstrated that δ18 O was more enriched in summer and depleted in spring and autumn. Temperature was positively correlated with isotopes, while precipitation amount and relative humidity was negatively correlated with isotopes. The water vapor was affected by westerly air mass and regional water vapor cycle. Meanwhile, back trajectory clustering analyses showed that the moisture mainly from Europe and central Asia. The moisture was more likely to be locally sourced with the ratio was 46.8%～52.1%.     

气象观测设备运行状态综合判定技术应用

从气象观测设备运行保障角度出发,基于各观测设备自身运行状态检测信息,结合气象观测数据、气象观测元数据信息以及各级气象观测技术保障业务人员人工填报业务数据,研制了我国气象观测设备运行状态综合判定技术;同时制订了各气象观测设备运行状态分类标准和显示标准,将设备运行状态分为正常、报警、故障和非观测4类状态,分别用绿色、橙色、蓝色和灰色标识.气象观测设备运行状态综合判定技术在一定程度上促进了我国气象观测装备技术保障工作的规范化、标准化开展.该技术贴合气象装备技术保障业务实际需求,设备运行状态判定真实率达100％,结果经实践证明科学合理有效,基于该方法开展的设备运行监控保障工作提高了观测系统稳定可靠的运行能力.     

天山南麓雷暴日短期预报研究

利用阿克苏及邻近地区12个气象站1980—2013年雷暴资料,以及同期高空资料,统计了各站年均雷暴日数,对发生区域雷暴天气的环流形势进行分类,归纳出各型的入型指标。通过逐步回归法,建立阿克苏及邻近地区区域雷暴概率回归预报模型,并对2013年进行试预报。结果表明:(1)阿克苏及邻近地区区域雷暴的影响系统主要分为4类:巴湖低槽型、急流型、西北气流型和温度槽型。(2)对2002—2012年5—9月(共1683 d)历史资料进行判别,满足入型条件的样本数为876 d,消空率为48%;对2013年5—9月(共153 d)历史资料进行判别,入型样本数为80 d,消空率为48%。(3)对2002—2012年5—9月所有入型样本进行回代检验,平均准确率为72.0%(平均TS评分为30.1%);对2013年5—9月所有入型样本进行试预报,平均准确率为63.2%(平均TS评分为28.2%)。     

基于自动观测站的鲁中地区土壤水分变化规律及精细化预报模型的研究

为了建立鲁中地区土壤水分精细化预报模型,利用2010—2013年农田土壤水分自动站逐日资料进行土壤水分年、月变化特征研究,并结合附近自动气象站资料,以土壤水分平衡方程、农田蒸散模型为基础,采用逐步回归和曲线估计等方法建立4—6月无降水条件下平原水浇田与山旱田土壤水分1 d、7 d降幅的经验预报模型。结果表明:鲁中地区0~100 cm土壤水分贮存量年变化趋势和0~50 cm基本一致,年最高出现在8月,最低出现在6月,年降幅最大出现在3—6月,易出现干旱。对预报模型进行回代和预报检验结果显示,回代平均相对误差为0.07%,7 d模型和1 d模型滚动预报第7天0~50 cm土壤水分贮存量,绝对误差分别为-0.15和-2.17 mm,平均相对误差分别为-0.07%和-1.56%,模型具有较强的理论基础和实用性,预报精度较高,为鲁中地区土壤墒情监测和精细化预报提供支持。