CERES-Wheat模型在我国小麦区的应用效果及误差来源

气候模型与作物模型耦合是评价未来气候变化对作物生产影响的常用方法之一, 但当两者结合时, 存在着空间和时间尺度差异问题, 将作物模型升尺度到区域是解决该差异的一种方法。将CERES-Wheat模型升尺度进行区域模拟, 利用区域校准后的CERES-Wheat模型, 模拟了1981—2000年全国各网格小麦产量, 与同期农调队调查产量相比较, 以探讨CERES-Wheat模型在我国小麦区的模拟效果及误差来源。结果表明:全国小麦产量的区域模拟值与农调队调查产量的相对均方根误差为27.9%, 符合度为0.75, 全国59.2%的模拟网格相对均方根误差在30%以内, 其中相对均方根误差小于15%的占26.3%;各区的效果不同, 种植面积最大的小麦种植生态2区, 模拟效果最好。总体来说, CERES-Wheat的区域模拟, 可以反映产量变化规律, 能为宏观决策提供相应信息, 尤其是在主产区; 但区域模拟中还存在一系列误差, 今后还需进一步研究。     

黑龙江省春季一次区域暴雪过程的数值模拟与诊断分析

利用常规观测资料和NCEP资料以及WRFV2.0模式模拟的结果,对2009年3月21～23日黑龙江省中南部地区的大到暴雪过程进行了分析.结果表明:WRF模式对这次大到暴雪的区域进行了很好的模拟.进一步对模式输出的物理量进行了仔细的分析发现:中低层的西南气流为此次区域暴雪提供了充足的水汽;总螺旋度的变化对降雪的强度变化有一定的指示意义:在这次降雪过程中,MPV2的作用大于MPV1,说明条件性对称不稳定加强,有利于暴雪的形成.     

有限区域流函数和速度势的3种求解方法在分析台风Bilis暴雨增幅中的比较研究

将有限区域流函数、速度势求解中常用的两种张驰法(即理查逊法和加速利布曼法)与调和—余弦谱展开法(H-C法)进行了比较,理论研究表明:H-C法单独考虑边界影响分量,物理意义明确,且不会丢失边界上的天气系统;从计算上看,H-C法重建的风场能精确还原原始风场,且计算效率明显高于两种张驰法,即收敛更快。通过在台风Bilis(0604)暴雨增幅过程诊断中的应用发现,常用的两种张驰迭代方法在求解有限区域流函数和速度势的问题上效果都不是很好,即:用理查逊法和加速利布曼法计算的流函数和速度势重建的风场与原始风场差别较大,不能准确还原原始风场;用H-C法不仅计算效率高,还原的风场与原始风场差异极小,且不受南边界较强的西南季风涌影响,在暴雨增幅前期能较好地反映与暴雨增幅相关的强辐合信号。因此,可用H-C法计算得到的无辐散风和无旋风对有限区域的天气系统进行更深入的动力结构分析。     

中国区域秋季旱涝特征预测

利用国家气候中心综合气象干旱指数(CI),以干旱日数为预报对象,以前期500 hPa高度场为预报因子,结合最优子集回归(OSR)方法建立回归预报模型,对1971-2007年期间中国区域秋季干旱形势进行交叉检验预报。针对秋季华西秋雨与华南干旱特征,分别建立以华西洪涝站数与华南干旱站数为预报对象的预报模型,研究OSR方法的预报技巧。研究表明:OSR预报方法对秋季中国区域的干旱日数具有较高的预报技巧,距平相关系数(ACC)在全国大部地区均通过α=0.05的显著性水平检验,中国东部地区整体预报水平高于西部地区,ACC在中国区域平均达到0.45。对于秋季华西洪涝站数与华南干旱站数,OSR方法也体现出较好的预报能力,ACC分别达到0.71和0.55。此外,对华南区域干旱站数的独立预报检验表明,模型能较好地预报出2003-2007年秋季华南地区偏旱的趋势,但对干旱范围的预报有所低估。     

近年来华东地区大气气溶胶的时空特征

利用2000年2月—2008年12月的AERONET（AErosol RObotic NETwork）地基观测数据对MODIS/TERRA Collection 005气溶胶光学厚度（aerosol optical thickness;AOT）在华东区域的适用性进行了验证,并利用验证后的MODIS气溶胶产品对华东区域气溶胶光学厚度和尺度分布特征进行了分析。结果表明,（1）通过验证比较,MODIS的AOT在华东区域与AERONET站陆基观测到的AOT具有非常好的一致性,满足美国NASA的设计要求。（2）华东区域的气溶胶光学厚度存在明显的时空分布特征。时间上,在春季和夏季达到最大,而在秋季和冬季最小,表现出明显的季节变化规律。空间上,气溶胶光学厚度受地形影响明显。其高值区主要分布在平原地区,而低值区主要在海拔较高的山区。（3）该区域的气溶胶尺度分布也存在显著的变化特征。在冬、春由于沙尘输送的影响,整个华东区域气溶胶粒子的尺度都比较大,主要以自然生成的沙尘粒子为主。而在夏、秋季由于夏季风和降水的影响,气溶胶粒子的尺度都比较小,以工业排放的人为气溶胶粒子为主。     

基于矩形扩张的ROI区域标记算法

为了满足实时性的要求,在运动目标检测与跟踪领域引入感兴趣区域(Region of Interest,ROI)的概念,提出了基于矩形扩张的ROI区域标记算法.通过与传统算法比较发现,矩形张算法具有较高的效率和准确度.实现结果表明:矩形扩张算法能够快速准确地对二值图像中的运动目标区域进行标记,实现运动目标与复杂背景的分离,进而提高运动目标跟踪的效率.     

冬季影响北疆高速公路行车安全的气象要素特征分析

利用1961—2007年长达47a高速、高等级公路沿线气象站的资料,重点研究北疆高速、高等级公路沿线冬季影响车辆安全行驶的气象要素的气候特征,分析该路段降雪、积雪、结冰、冻雨等气象要素的时间和空间分布,并依据气候分布特点从气候的角度将北疆高速、高等级公路沿线路段按降雪、积雪、结冰、冻雨等对行车安全影响程度划分为极易打滑路段、较易打滑路段、易打滑路段和不易打滑路段,为公路管理部门提供科学的、合理的防御和减少冬季交通事故的理论依据。     

GRAPES区域模式水汽平流方案的比较与改进

与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会造成预报值的过饱和或者是负值,需要进行特殊处理。比较GRAPES模式的准单调半拉格朗日方案(QMSL)和高精度正定保形方案(PRM),分析模式的降水预报、形势预报,同时初步总结了两方案的优缺点。在参考LCSL(Linear Constraint Semi-Lagarangain)方案的基础上,改进QMSL方案,通过连续试验运行,表明新方案基本稳定可靠,对于降水预报、形势预报有一定的改进,在台风预报试验中也有良好的表现。     

东北区域暴雪天气分析及数值模拟

2007年2月14日和3月6日中国东北先后出现暴雪过程,降雪过程范围之广、强度之大都超出了有历史记录以来的极限,给国民经济和人民生活造成极大的损失.在收集大量降水、T213和地面高空气象报告等资料基础上,分析了东北东部这两场大暴雪过程的环流成因并利用GRAPES进行了数值模拟.这两次暴雪过程由于500hPa上空冷空气强度和入侵路径的差异,分别是由蒙古低槽东移和西南涡东北上(对应地面为蒙古气旋和江淮气旋)引起的,后者的天气形势与东北夏季暴雨的一种形势有很大的相似.GRAPES对这两次暴雪过程模拟的结果表明,不仅能够成功地预报天气尺度的主要环流形势演变和影响系统的移动路径,还能够预报出与主要降雪区域相对应的低空中尺度辐合系统,比仅用高空观测报告分析的结果有很大的改善;对降雪强度变化和落区移动状况也能够很好地作出预报,但是有时预报量有偏大的弱点.可以认为GRAPES提供的各种预报产品对日常业务实时应用是很有价值的.     

一个区域地气耦合柱状模式的发展及其对半干旱区的模拟

在现有的区域气候模式的基础上构建了用于研究地气耦合模拟的区域柱状模式,其中包括了详细的物理过程,可以作为研究半干旱区地气相互作用过程的工具。通过区域柱状模式与不同陆面模式的耦合,检验了不同陆面模式在非耦合和耦合两种情况下对半干旱区的模拟性能。结果表明,陆面模式在耦合后对感热的模拟偏差放大,而潜热的模拟效果得到了改进,不同的陆面模式对区域柱状模式的模拟性能影响较大,耦合了CoLM后的区域柱状模式对地表气象要素的模拟得到了较大的改进。