南极普里兹湾及其邻近海域水团研究

普里兹湾及其邻近海域是中国南大洋调查研究的传统优势海域与重点区域。围绕夏季表层水、冬季水、陆架水、绕极深层水、南极底层水、普里兹湾底层水、冰架水等研究海区主要水团的特征和分布,总结了前人在南极普里兹湾及其邻近海域基于调查资料开展的水团研究中所取得的成果。研究表明,前人在对陆架水的示性指标界定上,将陆架水是否区分为高盐陆架水和低盐陆架水存在较大争议,在高盐陆架水和普里兹湾底层水的定义上存在重叠;目前尚没有证据表明绕极深层水向南可以伸展到普里兹湾的陆架区域,也没有发现在普里兹湾附近海域生成南极底层水的直接证据。     

东海表层水体中的多环芳烃及其沉积通量估算

以东海陆架水体中溶解态多环芳烃(PAHs)含量为基础,引入颗粒相-水相间的物质吸附系数(Koc)计算悬浮颗粒物中PAHs有机碳归一化含量,结合陆架沉积物有机碳的年埋藏通量,估算东海陆架沉积物中PAHs沉积通量。结果显示:水体中溶解态的15种PAHs总含量为(701±392)ng/L,变化范围为412~1 032ng/L,PAHs组成以3环为主。计算得到的悬浮颗粒物中15种PAHs有机碳归一化含量为20~28μg/g,对应的PAHs沉积通量为150~210t/a。估算结果与实测沉积物中PAHs含量和沉积通量结果基本吻合,表明实验室模拟实验获取的化合物Koc值适用于东海颗粒相-水相间的分配模型,证实悬浮颗粒物有机碳含量在控制PAHs两相分布过程中起着重要作用。同时,该方法为海洋沉积物中PAHs沉积通量的估算提供一种新途径。     

Design of a hydraulic power take-off system for the wave energy device with an inverse pendulum

This paper describes a dual-stroke acting hydraulic power take-off （PTO） system employed in the wave energy converter （WEC） with an inverse pendulum. The hydraulic PTO converts slow irregular reciprocating wave motions to relatively smooth, fast rotation of an electrical generator. The design of the hydraulic PTO system and its control are critical to maximize the generated power. A time domain simulation study and the laboratory experiment of the full-scale beach test are presented. The results of the simulation and laboratory experiments including their comparison at full-scale are also presented, which have validated the rationality of the design and the reliability of some key components of the prototype of the WEC with an inverse pendulum with the dual-stroke acting hydraulic PTO system.     

海杂波微弱目标分形检测

The target on the sea surface is complex and difficult to detect due to the interference of backscattered returns from the sea surface illuminated by the radar pulse. Detrended fluctuation analysis （DFA） has been used successfully to extract the time-domain Hurst exponent of sea-clutter series. Since the frequency of the sea clutter mainly concentrates around Doppler center so that we consider to extract frequency-do- main fractal characterization and then detect a weak target within sea clutter by using the difference of frequency-domain fractal characterization. The generalized detrended fluctuation analysis （GDFA） is more flexible than traditional DFA owing to its smoothing action for the clutters. In this paper, we apply the GDFA to evaluate the generalized Hurst exponent of sea-clutter series in the frequency domain. The difference of generalized Hurst exponents between different sea-clutter range bins would be used to determine whether the target exists. Moreover, some simulations with the real IPIX radar data have also been demonstrated in order to suooort this conclusion.     

大连湾附近海域表层沉积物粒度特征及水动力环境指示

对大连湾、大窑湾外及其附近海域表层沉积物进行了粒度分析,揭示了该区域大致的沉积特征。结合相关的地质水文资料,探讨了其控制因素,同时对沉积环境进行了初步分析。研究区沉积物粒度组分以砂(平均含量34%)和粉砂(平均含量52%)为主,粘土含量比较少(平均含量14%),且主要分布在研究区中部水下台地之上,各组分相对含量呈东西向条带状分布,与地形分布趋势较为一致。北部近岸水下岸坡区,水深较浅,距离物源区较近且水动力条件复杂,沉积物粒度较粗;向南随水深增加水动力减弱,东部为一水下台地,沉积物粒径偏细。分选较好,粉砂和粘土组分在该区域最为富集,沉积物可能来自于通过东部海域自西向东进入研究区的远源物质;研究区南部水深增加,又出现一水下岸坡,其下地形趋于平坦,该区域在黄海环流体系的作用下,接受了较多来自包括山东半岛水下三角洲的粗颗粒物质。     

风廓线雷达垂直径向速度应用初探

利用北京风廓线雷达五波束探测中的垂直波束资料,进行了垂直速度在预报中的应用研究。通过对垂直速度的分级显示,配合地面气象记录,对不同的天气个例进行分析,结果表明:平稳晴空的天气风廓线雷达所测量的垂直速度很小,基本上在±1m·s~(-1)范围内;而有降水时,风廓线雷达所测得边界层的垂直速度基本上都是朝向地面的,不同相态降水粒子的垂直下落速度有明显的差别。分析表明风廓线雷达垂直速度的探测对研究晴空大气的垂直运动、判断降水粒子相态和降水预报有应用价值。     

WRF_Lake湖气模式对我国太湖的湖温模拟应用评估

文章把一维热扩散湖模式成功地耦合到中尺度天气研究和预报模式WRF3.2中,建立了湖气耦合模式。并用太湖区梅梁湾获得的2010年8月11—28日的观测资料对该耦合模式模拟湖温的能力进行了初步评估。设计了3组方案进行对照试验,分别为:(1)没有加入湖模块的WRF模式试验(WRF);(2)没有对参数进行优化的原始耦合模式试验(WRF_Lake_Old);(3)对3个参数进行优化后的耦合模式试验(WRF_Lake_New)。结果表明耦合了湖泊模块并且参数优化后的湖气耦合模式(WRF_Lake_New)比没有包含湖面方案的WRF模式对太湖水温的模拟能力有了很大的改进。WRF_Lake_New能够合理地模拟出太湖梅梁湾上湖表温度的日变化,模拟的湖表温度误差范围平均在±1℃左右,模拟的空气温度平均误差范围在±0.5℃以内,模拟的感、潜热通量也与观测更为接近。该耦合模式在太湖的初步评估结果表明,该湖气耦合模式为下一步研究湖泊过程和湖气相互作用提供了重要的工具。     

太阳能光伏发电预报方法的应用效果检验与评价

基于湖北省气象新能源研究中心光伏电站一年完整的发电数据与同期气象资料,对辐射和发电功率短期预报方法进行检验分析,结果表明:(1)太阳辐射度预报与实况有很好的对应关系,相关系数在0.77以上,均通过a=0.001的显著性水平检验。(2)光伏发电功率预报的短期方法中,以模式辐照度订正值代入光电转换模型的方法最优,预报第一天的相对均方根误差为0.16。(3)太阳辐射预报及光伏发电功率预报随太阳高度角变化而呈一定的规律性,冬季中午误差最大,夏季晚上误差最小;阴雨天气误差明显高于晴天。如何降低阴雨天气预报时的误差将是下一步工作中需要研究的重点。     

华北区域冰雹天气分型及云系特征

基于地面加密观测资料、FY-2E静止气象卫星观测资料和NCEP分析资料,选取2010—2012年华北区域内27次冰雹过程,按大气环流背景、主要影响系统和云系的云型特征等将其分为冷涡云系尾部型、低涡槽前型和偏北气流控制型3种类型。分析结果表明:3种天气型下冰雹对流云系特征存在差异,但90%以上的冰雹过程发生在对流云团的快速发展阶段中,降雹集中出现于准圆形或椭圆形对流云团边缘或带状对流云系的传播前沿区域,对应于云顶亮温梯度的大值区。在掌握背景环境的前提下,综合分析红外图像中对流系统的发展演变、水汽图像暗带和暗区变化等信息,对冰雹的监测和预警有一定的参考价值。定量统计分析表明,大的亮温梯度值 (不低于8 ℃/0.05°) 是辅助判断冰雹能否发生的重要参量,而当冰雹云同时具备低云顶亮温和大亮温梯度的情况下,更有利于大于10 mm大冰雹的发生。     

利用时空信息的单波段地表温度遥感反演

地表温度被认为是影响生态系统的关键因子之一,它与许多地表过程有关。目前,热红外卫星遥感技术是获取有关区域和全球尺度地表温度信息的一个有效、可行的手段。针对不同卫星上搭载的热红外传感器,许多学者开展了大量的研究,其中针对单波段热红外的特点(如Landsat TM/ETM+,CBERS和HJ-1B)提出了单通道(或单窗)算法。该类算法需要准确的地表比辐射率和大气参数(如大气水分含量)。这些参数在现实中又很难轻易获得,从而在一定程度上限制了现有算法的应用。针对HJ-1B高回访频率的特点,本文提出了利用多时相影像的时空信息来直接反演地表温度的Multi-Temporal and Spatial Information-Based Single Channel(MTSC),以解决现有算法对地表比辐射率和大气参数的过度依赖性。实例分析结果显示,基于MTSC法由HJ-1B反演得到的地表温度结果与MODIS地表(陆表和海表)温度产品具有很好的空间一致性;HJ-1B的陆表温度结果总体上被高估了约1 K,而海表温度结果总体上被高估了0.5 K;同时,MTSC法得到的HJ-1B地表温度结果具有更好的细节和空间完整性。最后,通过分析和讨论指出了一些可能的完善途径,如相似像元的确定、修改优化求解中的目标函数、参数的自适应初始化等,以便提高MTSC法的反演精度和实用性。