地理空间信息智能分发模式探讨

针对目前的分发模式不能满足地理空间信息的应用需求的现状,本文提出一种适应地理空间信息个性化检索和主动分发服务的智能分发模式。它是以需求驱动的查询方式,代替传统的以数据驱动的查询方式,结合用户偏好模型表达用户信息需求,通过资源监控与分析,在适当的时机将信息整合后的地理空间信息分发给用户,从而更好地支持地理空间信息的主动分发服务。     

TOPOGRAPHIC DEPENDENT HORIZONTAL LOCALIZATION SCALE SCHEME IN GRAPES-MESO HYBRID EN-3DVAR ASSIMILATION SYSTEM

Based on the GRAPES-MESO hybrid En-3DVAR (Ensemble three-dimension hybrid data assimilation for Global/Regional Assimilation and Prediction system) constructed by China Meteorological Administration, a 7-day simulation (from 10 July 2015 to 16 July 2015) is conducted for horizontal localization scales. 48h forecasts have been designed for each test, and seven different horizontal localization scales of 250, 500, 750, 1000, 1250, 1500 and 1750 km are set. The 7-day simulation results show that the optimal horizontal localization scales over the Tibetan Plateau and the plain area are 1500 km and 1000 km, respectively. As a result, based on the GRAPES-MESO hybrid En-3DVAR, a topography-dependent horizontal localization scale scheme (hereinafter referred to as GRAPES-MESO hybrid En-3DVAR-TD-HLS) has been constructed. The data assimilation and forecast experiments have been implemented by GRAPES-MESO hybrid En-3DVAR, 3DVAR and GRAPES-MESO hybrid En-3DVAR-TD-HLS, and then the analysis and forecast field of these three systems are compared. The results show that the analysis field and forecast field within 30h of GRAPES-MESO hybrid En-3DVAR-TD-HLS are better than those of the other two data assimilation systems. Particularly in the analysis field, the root mean square error (RMSE) of u_wind and v_wind in the entire vertical levels is significantly less than that of the other two systems. The time series of total RMSE indicate, in the 6-30h forecast range, that the forecast result of En-3DVAR-TD-HLS is better than that of the other two systems, but the En-3DVAR and 3DVAR are equivalent in terms of their forecast skills. The 36-48h forecasts of three data assimilation systems have similar forecast skill.     

全球集合预报位温系统偏差和随机误差结合的模式倾向扰动方法

传统集合预报模式扰动方法通常用来描述物理过程随机误差,但模式不可避免会存在系统偏差,为了减少模式系统偏差对集合预报的影响,利用中国气象局全球集合预报系统（CMA-GEPS）,通过经验正交函数（Empirical Orthogonal Function,EOF）分解方法获得系统偏差倾向,在积分过程中将系统偏差倾向扣除法与传统的随机物理倾向扰动法（Stochastically Perturbed Parameterization Tendency,SPPT）相结合,构建了全球集合预报系统偏差和随机误差结合的模式倾向扰动方法（Bias correction of bias tendency based on SPPT,SPPT-B）,设计并开展了集合预报试验来探究该方法对全球集合预报的影响。结果显示：（1）经验正交函数分解的第一模态能较好地体现系统偏差的主要特征,即随预报时效线性增长、对流层高层的系统偏差比中、低层大。（2）系统偏差倾向扣除法和SPPT-B方法均可以有效降低南、北半球和热带地区高层和低层的系统偏差,且SPPT-B方法能明显改善热带地区集合离散度。（3）两套方案对对流层高层的集...     

GRAPES区域集合预报系统模式不确定性的随机扰动技术研究

为进一步描述GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)区域集合预报系统(GRAPES Me—soscale Ensemble Prediction System,GRAPES—MEPS)中GRAPES—Meso模式的不确定性特征,本研究在GRAPES—MEPS系统中引人了模式物理参数化倾向随机扰动方案(Stochastically Perturbed Parameterization Tendencies,SPPT),随机扰动型的产生是基于-阶马尔科夫链,其具有时间相关性特征,并服从正态分布,另外经过谱展开随机场具有空间结构特征,在水平结构上较平滑和连续。本文开展了基于SPPT方案的GRAPES—MEPS集合预报试验,针对SPPT方案中随机场的扰动幅度和时间相关尺度参数开展了一系列敏感性试验,并对试验结果进行了较全面的集合预报客观检验,此外,针对一次强降水过程,分析了SPPT方案对降水预报的影响。试验结果表明,引入SPPT方案能在一定程度上提高GRAPES—MEPS系统的预报技巧,降低系统的漏报率;且能显著改进预报后期大雨量级降水的预报技巧。通过敏感性试验发现,对于GRAPES—MEPS系统,SPPT方案的效果与随机扰动场幅度的范围,及扰动场的时间相关尺度选择相关,需经过敏感性试验确定出较适合的参数。     

观测误差对GRAPES区域集合预报影响的敏感性试验

通过设计3组不同的观测误差均方差,对2012年8月1日—29日进行了基于GRAPES-M EPS(Global/Regional Assimilation and Prediction System-Mesoscale Ensemble Prediction System)的集合预报敏感性试验,研究观测误差均方差对集合预报初始扰动场结构、扰动量及垂直扰动总能量发展的影响,评估集合预报结果的差异,并分析了一次典型的江淮流域强降水个例。结果显示,模式变量扰动结构和扰动振幅对观测误差均方差较敏感,较小的观测误差均方差使得温度和风等模式变量的初始扰动量增大,扰动总能量增长更快,降水集合预报效果更优。因此在GRAPES-MEPS中,可以考虑对观测误差均方差进行适当的扰动,以体现观测误差均方差的不确定性对集合预报的影响,提高GRAPES-MEPS的集合预报技巧。     

区域集合预报扰动方法研究进展综述

集合预报方法是解决单一数值预报不确定性问题的有效手段,而针对强天气预报的中尺度区域集合预报技术已逐渐受到国内外的重视。对于区域集合预报而言,由于其不确定性来源较为复杂,如何发展有效的扰动方法是研究的热点和难点。本文根据国内外区域集合预报的研究进展,从初值扰动、模式扰动以及侧边界扰动三个方面进行了总结和回顾,并对扰动方法的发展趋势进行了介绍。对于初值扰动,较为主流的方法有动力降尺度,沿用传统的由全球集合扰动方法发展而来的技术为区域集合产生初值,以及专门为区域集合设计的扰动方法。鉴于这些方法各有利弊,目前对于初值扰动方法的研究已经开始发展充分包含大尺度和小尺度不确定性信息的混合扰动方法。区域集合预报模式扰动的研究以物理过程扰动为主,典型方法为多物理过程组合以及随机物理过程扰动,其中多物理过程组合方法简单有效,而随机物理过程扰动方法的物理意义更为明确,是物理过程扰动的趋势。通过多模式组合进行模式扰动的方法也开展了一些相关研究,且对于台风等强天气预报均显示出相对于单模式集合较好的效果。侧边界扰动的主流方法是由大尺度集合预报场来为区域集合提供不同的侧边界,研究结果表明此种侧边界扰动方法简便易行,且有助于提高区域集合预报较长预报时效离散度和预报技巧。     

WRF模式不同地形平滑方案对降水预报的影响

基于重庆市气象局中尺度数值预报业务系统,开展不同地形平滑方案对模式降水预报的影响研究,详细对比WRF模式中不使用地形平滑方案以及使用s-d-s和1-2-1两种平滑方案生成的静态地形高度场的差异,开展不同地形平滑方案批量平行试验并选取典型强降水个例进行对比分析,结果表明:不同地形平滑方案生成的静态地形高度场之间有明显的差异,特别是在地形较为陡峭的高原和山脉等地区,最大绝对偏差可达462.56m;s-d-s和1-2-1两种地形平滑方案主要平滑掉了模式地形中较小尺度的地形特征,且总体而言1-2-1方案的平滑效果比s-d-s方案明显。连续一个月批量平行试验降水预报检验结果表明,进行模式地形平滑对大雨及以上量级降水预报有正面影响,且使用1-2-1平滑方案的预报结果优于使用s-d-s平滑方案的预报结果;降水个例对比分析结果表明:采用不同的地形平滑方案会造成垂直速度和水汽通量散度预报的明显差异,这样的明显差异会进而影响强降水预报的落区和强度。     

空间信息多级网格索引技术研究

空间信息多极网格(SIMG)是一种适合网格计算环境下空间信息表示的新方法,介绍了SIMG的核心思想及其空间数据组织原理,基于现有空间索引技术和SIMG相对量表达特点,提出了一种SIMG-R树空间索引技术,可实现SIMG细部地物的快速查询。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田奥陶系马家沟组中下组合沉积模式*

碳酸盐岩是鄂尔多斯盆地古生代重要的油气储集层。综合利用岩心、薄片和测井资料,在鄂尔多斯盆地大牛地气田奥陶系马家沟组中下组合识别出蒸发台地、开阔台地和局限台地沉积亚相类型,详细分析了不同沉积亚相特征,建立受海平面升降控制的大牛地气田马家沟组中下组合沉积模式。马一段至马三段沉积时期海平面较低,沉积了蒸发台地相,其中马一段和马三段的盐湖微相主要分布于东南部,膏湖微相分布于盐湖外围,而马二段海平面略有上升,随之沉积了覆盖全区的泥云坪微相和膏云坪微相;马四段形成于最大海泛期,沉积开阔台地相,自下而上依次形成覆盖全区、稳定分布的灰坪微相和云灰坪微相;马五段形成于海退—海侵—海退过程,主体沉积局限台地相,马五_7-10亚段的云坪微相覆盖全区,马五₆亚段自西北往东南发育大面积的泥云坪微相,马五₅亚段中部以灰坪微相为主,云坪微相围绕灰坪分散分布。     

基于GIS和区间直觉模糊集的铁路线网规划评价

为了综合全面地反映城市群高速铁路规划线网的总体性能,评价比选出最优规划方案,针对复杂多因素约束条件下评价指标信息的非“二分法”特性,本文在GIS技术支持下,尝试提出了基于区间直觉模糊集的城市群高速铁路线网评价模型。该模型从区间直觉模糊数的几何意义出发,基于熵值最大化原理,求出指标的权重,获得不同决策者对各个方案的评价值。最后,综合不同决策者意见得出各个方案的最终评价值。以辽中南城市群高速铁路线网规划评价为例,进行了基于区间直觉模糊集的城市群高速铁路线网方案评价。分析表明提出的方法能够描述决策者判断过程中的犹豫程度,可以更细腻、更全面地描述评价指标的自然属性,从而使评价结果更符合客观实际情况。