关于发展人工影响天气数值模式的一些问题

人工影响天气的学科基础是中小尺度天气动力学与云降水物理学,需要将天气-动力-云降水物理耦合为一体。考虑到目前将天气动力学性质的基础数值模式用于人工影响天气中的问题,从数值模式动力方程、模式分辨率、云物理过程、数值求解方案、初边值条件等方面系统地探索了发展人工影响天气数值模式中一些需要重点解决、且不可忽视的特色问题,并举例对相关问题提出了解决思路和方法。期望提出的问题有助于构思更适合于人工影响天气数值模式,使数值模式功能真正向满足人工影响天气的要求靠近一步。     

山东地壳运动速度场模型建立与分析

建立高精度的地壳运动速度场模型是实现区域大地基准动态维持,反映地面形变,保障基础设施工程建设的重要途径。针对点位分布密集、精度可靠和多年连续重复观测等准确获取区域地壳运动速度场模型的关键问题,通过对山东及周边省份2010年1月—2015年11月连续近6a的130座连续运行参考站点在ITRF2008框架下进行处理,获取时间序列。首次完整建立了山东省地壳运动速度场模型。通过模型分析表明:水平方向,山东省地壳整体向东南方向运动,平均速率为34.3mm/a,运动方向为SE110.25°;垂直方向,鲁中山区及胶东半岛地区地壳较为稳定,鲁北、鲁西等华北平原地区存在显著沉降,最大沉降量位于广饶漏斗区,年沉降量81.6mm/a。     

利用北斗系统建立和维持国家大地坐标参考框架的方法研究

2000中国大地坐标系统（China Geodetic Coordinate System 2000,CGCS2000）的建立和维持主要依赖于GPS技术,不利于保障国家时空信息安全。中国北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）提供亚太区域服务,可满足中国及周边地区高精度定位导航应用需求,对建立和维持国家大地坐标参考框架具有重要意义。研究利用已建成的北斗基准站网观测数据,实现基于BDS技术、并与国际地球参考框架（International Terrestrial Reference Frame,ITRF）一致的国家大地坐标参考框架,为今后国家级和全球性北斗坐标参考框架（BeiDou Terrestrial Reference Frame,BTRF）的建立和维持提供理论基础和方法支撑。初步计算结果表明,积累2 a以上的观测数据,利用单独BDS数据可以获得与GPS精度相当的水平速度场,精度约为2~3 mm/a。基于单独BDS数据,测站残差平面和高程的重复性分别可优于0.8 cm和1.7 cm。利用BDS数据已可监测到测站高程方向的季节性变化。此外,还对单独BDS与GPS数据计算的坐标可能存在的与经纬度相关的系统误差进行了分析。总体来说,目前的北斗系统可满足建立和维持中国cm级大地坐标框架的需求。     

川滇地区近期地壳变形动态特征研究

基于1999年以来的GPS观测数据,重点分析了川滇地区近期的变形特征,计算给出了该区域主要断裂带的滑动速率,并结合GPS剖面初步识别了断裂带所处的孕震阶段。结果表明,红河断裂带始终处于弱形变区域,值得进一步关注;汶川地震后,由于研究区域应力场的调整和应变的重新分配,使得安宁河断裂带的活动变化较小,逐步趋缓,走滑分量存在明显趋缓现象,并且安宁河断裂带的闭锁深度在一定程度上有所增加;小江断裂带的走滑分量存在明显趋缓现象,显示存在强闭锁现象,小江断裂带平行于断层方向GPS速度剖面显示断裂带两侧变形平缓且变形范围较大;昭通、莲峰断裂的挤压和剪切变形积累均存在弱化现象,可能预示该区域挤压应变积累背景较高。     

西北太平洋TC移动速度异常及预报误差特征的分析

利用国家气象局和上海台风研究所(CMA-STI)整编的西北太平洋1970—2009年热带气旋(TC,Tropical Cyclone)及TC最佳路径数据集和2005—2010年的TC路径预报误差资料,应用百分位法,确定TC移动速度异常指标,分析了40 a来西北太平洋TC移动速度及其变化异常发生的时空分布特征,研究了TC速度预报误差对路径预报误差的影响及其与大尺度引导气流之间的关系。结果显示:1)西北太平洋TC移速及移速变化累积概率达95%(5%)分位数的阈值分别为10.8 m·s~(-1)(1.43 m·s~(-1))和2.42m·s~(-1)(-1.72 m·s~(-1))。2)快速移动及加速的TC大都出现在日本海地区,而缓慢的和减速移动TC主要出现在南海区域。3)TC移动速度异常的季节变化表现为,快速移动的TC在5月出现的频率达到最高,缓慢移动的TC在10月频率达到最高,加速移动的TC在6月频率达到最高。4)近6 a的TC移速预报误差对TC路径预报误差的贡献平均约为41.6%。5)对TC路径预报误差偏大,且移速预报误差贡献大的个例分析显示,该个例大尺度环境引导气流偏弱使TC移动速度偏慢。而如果预报的大尺度环境引导气流偏强,使预报的TC移速偏快,那么就容易导致大的路径预报误差。     

自动观测替代人工观测对气象要素资料均一性的影响分析及订正

利用t检验法对青海省海西所属7个站气温、气压、相对湿度、平均风速、0~320cm地温年平均值序列进行显著性检验;在人工与自动观测资料对比差值分析的基础上,建立人工与自动观测要素间的回归方程,对年序列差异显著的要素进行回归订正和效果对比分析。结果表明,自动替换人工观测对海西7个站各气象要素年平均值序列均一性产生了不同程度的影响,多个站多个要素不连续;统计人工与自动观测要素资料月平均对比差值,用一元线性回归法进行订正,订正后的序列基本消除了自动观测替换人工观测的差异,实现了观测资料的均一性和延续性。      

川西地区一次人工防雹的分析与研究

人工防雹是指为避免或者减轻冰雹引起的气象灾害,在适当的天气条件下,通过人工干预,对冰雹云的物理过程进行影响,实现防雹活动。本文对雅安市汉源县2016年5月6日发生的一次冰雹过程进行人工防雹作业,通过分析人工防雹作业前的天气背景,作业情况和冰雹实况,以及利用雷达、卫星、雨量来分析防雹效果,并对如何提高本地防雹作业效益提出一些针对性的对策建议。      

盆地沉降史研究的新方法—波动分析

波动分析方法为前苏联学者提出，认为沉积地的演化过程受不同的周期波所控制。介绍了该方法的产生过程，基本原理，工作方法和所能解决的南持问题，最后对该方法进行了评价。     

海南岛人工与天然红树林重金属污染、 富集与转运能力比较

以海南岛东寨港、清澜港与三亚河3个红树林自然保护区为研究区,综合比较了人工与天然红树林6种重金属（Cd、As、Cu、Cr、Pb和Zn）的地累积指数、潜在生态危害指数、生物富集系数与转运系数的差异。结果表明：1）研究区红树林沉积物中,Cd呈现强度—极强度污染,As为中度—强度污染,Cr属中度污染,Zn为轻度污染,Cu与Pb表现为无至轻度污染;从区域空间看,Cd污染表现为：东寨港（强度—极强度）＞清澜港（强度）＞三亚河（无污染）,As污染表现为：清澜港（中度—强度）＞东寨港（中度—强度）＞三亚河（中度）;Cr污染表现为：东寨港（中度）＞清澜港（轻度）＞三亚河（无污染）。2）东寨港人工无瓣海桑、天然白骨壤、人工与天然桐花树、人工与天然海莲,清澜港的天然桐花树Cd的值（单一重金属潜在生态危害系数）属较强潜在生态风险,东寨港与清澜港的天然正红树林、清澜港的人工无瓣海桑、天然杯萼海桑和天然海莲Cd的值属中等潜在生态风险,其余红树植物6种参评元素的值与RI值（多重金属总潜在生态风险指数）均属轻微级;综合而言,Cd、As、Pb和Cr似乎更易引发海莲、桐花树与无瓣海桑的健康风险问题。3）人工与天然红树植物各器官对6种参评重金属的富集系数大体表现为：根＞枝＞叶;红树植物植株平均富集系数总趋势为：三亚河人工红树林＞三亚河天然红树林＞清澜港天然红树林＞东寨港天然红树林＞清澜港人工红树林＞东寨港人工红树林。4）人工与天然红树林的重金属转运系数都显示出：叶—枝＞枝—根＞叶—根;植株平均转运系数总趋势：三亚河人工红树林＞三亚河天然红树林＞东寨港天然红树林＞东寨港人工红树林＞清澜港天然红树林＞清澜港人工红树林。5）红树植物与林下沉积物重金属含量之间具有强的正相关关系,这表明控制沉积物重金属含量和减少外源重金属污染是维护红树林湿地生态系统健康重要而有效的环节。6）同一地区同种红树植物在吸附重金属能力上人工林略强于天然林,这可能与人工红树林的营林环境、人为扰动存在一定关联。     

基于三维GIS的内蒙古人工影响天气电子沙盘系统设计及应用

基于国内自主知识产权的EV-Globe三维GIS平台,结合高分辨率遥感影像和数字高程模型,设计研发了内蒙古人工影响天气电子沙盘系统,实现了内蒙古人影作业装备和观测站的布局展示,卫星云图、雷达回波及降水量等天气监测信息的三维可视化分析展示,实际人影作业过程及作业方案的三维仿真模拟等功能,体现了人影空地立体作业模式,为用户提供形象直观的地理场景、飞机穿云及催化播撒效果,对提升人影指挥决策能力和作业能力起到积极作用。