北斗Ⅱ载波相位差分定位法在高填方变形监测中的应用

通过对北斗Ⅱ载波相位差分定位技术在高填方变形监测中的应用研究,包括实时动态差分定位(RTK)和静态相对定位,构建了完整的北斗Ⅱ高填方变形监测软硬件系统。该系统采用基于贯序极限学习机的卫星信号周跳探测与修复方法进行数据预处理,并利用基于卫星历元数的分层置信滤波算法对静态相对定位结果进行修正,提高了定位结果的准确性和可靠性。通过自制的精度测试装置,以百分表和钢尺测量的位移变化量为相对真值,完成了上述变形监测系统的精度试验。试验结果表明:该系统的RTK高程测量精度优于2 cm,静态高程测量精度优于2 mm,静态水平位移测量精度优于1.5 mm,可有效抑制卫星信号周跳和卫星历元数量较少等因素的影响。     

一种快速有效的大数据区域网平差方法

针对摄影测量影像来源多样化、复杂化、大数据化等趋势,传统区域网平差算法在应对当前复杂多变的数据来源,矩阵排列毫无规律的法方程结构以及大数据量带来的高内存需求和低计算效率等问题上,遇到了前所未有的挑战,为了解决上述难题,本文引入了预条件共轭梯度法以及不精确牛顿解法求解区域网平差过程中的法方程,同时使用一种块状法方程系数矩阵压缩存储格式,构建了全新的区域网平差技术流程。本文方法避免了直接对法方程系数矩阵的求逆,压缩了法方程系数矩阵所需的内存空间,使得本文算法比传统算法所需计算机内存空间大幅减少,平差计算速度明显提升,同时保证了计算精度与传统方法相当。初步试验证明,本文方法对4500张影像、近900万像点数据的平差计算在普通电脑上仅需要约15min,且计算精度达到子像素级。     

一种改进的高铁无砟轨道检测方法

无砟轨道的静态检测通常是沿着轨道线路对轨枕逐个检测,这样做虽然能够满足工程精度的需要但是工作效率较低。文中通过比较不同的插值方法的优缺点,最终选择通过三次样条插值对静态轨道检测的隔轨数据进行处理,并结合贵广高铁检测工程在采用不同的测量方案下,对高铁线路直线段和曲线段的插值结果进行分析。并且用内插后的轨检数据结果与连续测量后得到的轨检数据进行比较,得出不同条件下最有效、最准确的测量与数据处理的实施方案,工程实践证明,文中提出的检测与数据处理手段具有准确性和高效性。     

重庆市全域山系脉络梳理及划定工作研究

重庆属于典型的山地地貌类型,但全域山系脉络情况一直没有被全面而详细的梳理。本文研究利用DEM、遥感影像及其他相关资料,从生态角度出发,由下至上地提取重庆市域范围内山体、山脉,形成全市山系脉络基础本底,对重庆市山系生态保护范围的划定及定量化研究具有重要的理论和实践意义。     

季节预测模式对东亚夏季环流的预测能力及其对热带海洋的响应分析

东亚夏季环流变化对中国夏季降水的年际变化有重要影响,因此需要进一步理解季节预测模式对东亚夏季环流的预测能力。利用1991~2013年美国国家环境预测中心（NCEP）、中国气象局国家气候中心（NCC）和日本东京气候中心（TCC）的三个季节预测模式（CFS V2、BCC_CSM V2和MRI-CGCM）以及NCEP/NCAR再分析资料,定量评估了模式对东亚夏季风（EASM）和夏季西太平洋副热带高压（WPSH）强度的预测能力。在此基础上,分析了模式预测的EASM和WPSH对热带海温异常的响应能力,以及ENSO事件对EASM和WPSH预测的影响,阐述了预测误差产生的原因。结果表明:整体而言,三个模式对EASM和WPSH的预测技巧较高,但TCC模式对WPSH的预测技巧相对较低。三个模式预测的850 hPa风场在西北太平洋存在一个异常气旋,使得预测的EASM偏强和WPSH偏弱。同时,二者的年际变率整体比观测小。三个模式预测的EASM和WPSH对热带海洋海温异常的响应随季节演变特征与观测比较接近,但NCEP模式和TCC模式预测的EASM对前期热带太平洋和前期、同期热带印度洋的海温异常响应要强于观测,NCC模式预测的EASM对前期和同期的热带太平洋的海温异常响应明显比观测强。此外,三个模式预测的WPSH对前期和同期的热带太平洋、热带印度洋和热带大西洋的海温异常响应明显强于观测。三个模式预测的EASM和WPSH在ENSO年的平均绝对误差（MAE）整体而言要比正常年的小很多,NCEP模式和NCC模式预测的EASM和WPSH的MAE在La Ni?a年和El Ni?o年差别不大,而TCC模式预测的EASM和WPSH的MAE在El Ni?o年比在La Ni?a年大很多,表明ENSO事件是东亚夏季环流重要的可预报源。     

A STUDY OF RAPID DECAY TYPHOONS IN OFFSHORE WATERS OF CHINA

On the basis of NCEP/NCAR reanalysis data and yearbooks of CMA tropical cyclones, statistical analysis is performed for 1949—2013 offshore typhoons subjected to rapid decay(RD). This analysis indicates that RD typhoons are small-probability events, making up about 2.2% of the total offshore typhoons during this period. The RD events experience a decadal variation, mostly in the 1960 s and 1970 s(maximal in the 1970 s), rapidly decrease in the 1980 s and 1990 s and quickly increase from 2000. Also, RD typhoons show remarkable seasonal differences: they arise mainly in April and July-December, with the prime stage being in October-November. The offshore RD typhoons occur mostly in the South China Sea(SCS) and to a lesser extent in the East China Sea(ECS); however, none are observed over the Huang Sea and Bo Sea.Composite analysis and dynamic diagnosis of the RD typhoon-related large-scale circulations are performed.Physical quantities of the composite analysis consist of 500-h Pa height and temperature fields, vapor transfer, vertical wind shear(VWS), density of core convection(DCC), and high-level jet and upper-air outflow of the typhoon. The results suggest that(1) at the 500-h Pa height field, the typhoon is ahead of a westerly trough and under the effects of its passing trough;(2) at the temperature field, the typhoon is ahead of a temperature trough, with an invading cold tongue present;(3) at the vapor transfer field, water transfer into the RD typhoon is cut off; and(4) at higher levels, the related jet weakens and the outbreak of convection becomes attenuated in the typhoon core. In addition, VWS bears a relation to the RD typhoon; in particular, strong VWS favors RD occurrence.The differences in RD events between the SCS and ECS show that for the RD, the VWS of the ECS environmental winds is markedly stronger in comparison with its SCS counterpart. The cold advection invading into the typhoons is more intense in the SCS than in the ECS, and the low-level vapor transfer and high-level outflow are weaker in the SCS RD typhoons.Data analysis shows that sea surface temperature(SST), VWS, and DCC can be employed as efficient factors to predict RD occurrence. With appropriate SST, VWS, and DCC, a warning of RD occurrence can be given 36, 30-36,and 30 h, respectively, in advance. These values suggest that atmospheric SST responses lag. Owing to this time lag,the prediction of RD typhoons is possible.     

WIND SHEAR IDENTIFICATION WITH THE RETRIEVED WIND OF DOPPLER WEATHER RADAR

Wind shear reflects that the wind field is not uniform, which is one of the primary factors which make the retrieval of the wind field difficult. Based on volume velocity process(VVP) wind field retrieval technique, the intensity of wind shear is identified in this paper. After analyzing the traditional techniques that rely on the difference of radial velocity to identify wind shear, a fixed difference among radial velocities that may cause false identification in a uniform wind field was found. Because of the non-uniformity in wind shear areas, the difference of retrieved results between surrounding analysis volumes can be used as a measurement to show how strong the wind shear is. According to the analysis of a severe convective weather process that occurred in Guangzhou, it can be found that the areas of wind shear appeared with the strength significantly larger than in other regions and the magnitude generally larger than4.5 m/(s·km). Besides, by comparing the variation of wind shear strength during the convection, it can be found that new cells will be more likely to generate when the strength is above 3.0 m/(s·km). Therefore, the analysis of strong wind shear's movement and development is helpful to forecasting severe convections.     

中国东北地区冬季气温趋势及反相模态分析

利用1951—2010年我国东北地区共97个台站的逐月气温资料,应用trend-EOF和EOF分析方法研究了我国东北地区冬季气温的趋势模态和反相模态及其影响因子。trend-EOF的结果表明,东北地区均为一致型的趋势变化,trend-PC1有明显的年代际周期变化和更长期的上升趋势变化特征。去除全球变暖信号后的EOF分析结果表明:第一模态仍为全区一致型的空间分布,而第二模态的空间分布呈现南北反相型的分布特征,是东北冬季气温变化模态中极为重要的一部分,对应的时间序列有明显的年际周期变化,前两个模态可以解释总方差80%以上的变化。东北地区全区一致的上升趋势是在全球变暖大背景下发生的,既是对全球变暖的局地响应,同时全球变暖也使大气环流发生了变化,西伯利亚高压减弱,纬向环流增强,导致了东北地区冬季气温全区的上升趋势。赤道东太平洋的异常海温对第二模态的出现具有一定的预示意义,当太平洋出现典型的厄尔尼诺年海温距平场分布特征时,东北南部较常年偏暖,北部地区却较常年偏冷。     

基于WRF-3DVAR同化多源融合数据对近海风模拟的改进试验

本文利用WRF模式及其3DVAR同化系统,以2008年4月20日00时—23日00时的江苏近海10 m风场为研究个例,对Quik SCAT、Wind SAT、多源测风融合数据进行同化试验,通过比较WRF-3DVAR同化系统对模拟风场初始场和预报场的改进,检验了同化不同类型资料后WRF模式对研究区域内单点及区域近地层风速的预报效果。结果表明:同化试验对初始场有改进,且对预报场的改进较FNL资料明显;不同资料对风场模拟的影响不同,同化星星、星地多源融合资料效果最佳,Quik SCAT次之,Wind SAT最差。此外,在模式分辨率一定的情况下,提高观测资料的分辨率并不一定能够改善模拟效果,资料的稀疏分辨率存在最佳选择。     

西风槽与副高相互作用的暴雨过程动热力场结构特征分析

利用常规气象观测、自动气象站加密观测、NCEP/NCAR(1°×1°,逐6 h)再分析以及FY 2C卫星云图等资料,分析了2007年8月15—18日发生在山东的一次暴雨过程中,西风槽与副热带高压(以下简称副高)相互作用三个阶段的热力、动力场结构特征。结果表明:整个过程先后经历了副高西进切变线缓慢西移、横槽南压副高减弱和横槽转竖副高南撤三个阶段,三个阶段的共同特征是中低层有切变线和θ_(se)锋区;700 hPa有低空急流;产生暴雨的对流云团具有后向传播特征,生命史中多次发生合并。三个阶段的不同点是:(1)副高西进过程中,锋区随高度向北倾斜,坡度小,切变线和θ_(se)锋区均为后倾,为典型的暖锋降水。暴雨区范围大,强度均匀,位于850 hPaθ_(se)锋区与暖脊的交界处的水汽辐合中心附近。饱和区宽广,伸展高度高。低层气旋性辐合、切变线辐合、锋面抬升是触发暴雨的动力机制,低空急流是暴雨增强机制。(2)副高减弱过程中,干冷空气分别从低层和中层侵入θ_(se)暖脊,θ_(se)锋区随高度先向北后向南,呈交错倾斜现象,坡度大,为典型的强对流降水,上升运动最为激烈。暴雨区范围小,强度大,分布不均,位于θ_(se)暖脊垂直方向轴线附近。饱和区狭窄,伸展高度高。锋面抬升运动是触发对流性强降水的主要动力机制,对流层中层干冷空气入侵是强降水的增强机制。(3)副高南撤过程中,θ_(se)锋区随高度向南倾斜,坡度大,呈前倾特征,为典型的高空槽降水。暴雨区狭长分散,强度弱,位于850 hPa切变线上、θ_(se)暖舌靠近锋区一侧。饱和区狭窄,伸展高度低。低层切变线辐合抬升是触发强降水动力机制,中层干侵入是降水增强机制。