用卫星资料探讨有云情况下的地面辐射收支

对晴空和有云情况进行了研究，用辐射理论导出了这两种情况下卫星测值和地表太阳总辐射、净辐射的关系，将卫星测值与地面辐射观测站的实测值进行拟合，建立了几种利用卫星测值估算地面太阳总辐射和净辐射的模式，经研究比较选出几种最佳模式。据此利用卫星资料估算晴空和有云情况下的太阳总辐射和净辐射，以弥补我国辐射测站稀少，资料短缺的不足。     

利用MODIS产品分析东北地区积雪覆盖状况及冬季气候特征

利用Terra卫星MODIS产品提取了东北地区2000-2005年积雪覆盖率信息,给出了近5a积雪覆盖率的时空变化和可信度信息,可以作为流域融雪径流预报模型的输入参数使用,也可以作为区域性积雪对气候反馈的研究依据.依照积雪覆盖的时间序列图及分布图分析了各年份冬季冷空气强度及变化和次年春季融雪状况.     

中国东部地区夏季对流层大气辐射加热的研究

应用TOVS资料及MORTRAN3模式，研究中国东部夏季对流层的太阳短波辐射和红外辐射对大气的加热状况。考虑不同纬度，不同大气状况下12个站点43个样本的太阳加热率和红外冷却率情况，分析发现：在夏季的对流层，太阳加热率随着距地面的高度增加而减小，它的大小及变化率与纬度、天顶角及当时大气的状况有关，同时，太阳加热率也存在日变化。红外冷却率在对流层中、高层有极小值，它的大小及变化率与当时的大气状况及纬度有关。将本文的结果与前人的结论及实况相比较，发现本文较为真实地反映了中国东部地区夏季对流层的辐射加热情况，利用卫星资料计算的结果基本可信，     

“鱼尾”状地形热力效应对天山降水系统及水资源的影响

利用卫星遥感资料、逐月2.5°×2.5°和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料、逐月1°×1°CRU降水资料,以青藏高原与天山山脉相连区域的热源为切入点,重点探讨高原与天山山脉相连区域的热源、天山区域大气水份循环和云水资源的相关特征,计算了整层水汽、水汽输送、水汽相关矢及视热源等动力、热力诊断物理量,分析了天山区域夏半年降水的时空分布和变化特征。结果表明,天山区域降水和整层水汽集中区位于天山西部;天山区域强垂直运动能够描述出地形效应引起的气流爬升特征。分析天山地区的大气视热源与水汽汇的垂直结构揭示了天山西部充沛云水资源和高原与天山山脉相连的类似"鱼尾"区域的视热源存在显著相关。利用对"鱼尾"地形的整层视热源与整层水汽输送通道的相关矢分析,追踪影响夏半年天山地区丰富云水资源的远距离海洋水汽源,结果发现,夏半年天山地区的水汽源主要来自南部的大西洋、孟加拉湾、阿拉伯海和北部的北冰洋。天山地区水汽、降水和"鱼尾"地形热源具有12年的显著周期,在该周期上,20世纪50年代至末期,"鱼尾"地形热源的周期变化比天山地区的整层水汽的周期变化提前3~4年,而在50-80年代天山地区的整层水汽比降水提前3~4年,之后至末期提前1~2年。天山区域云水资源的年际变化特征一定程度上反映了该区域大气水份循环结构对"鱼尾"地形热源的响应机制。     

土壤水分的垂直运动对黄土高原糜田土壤温度的影响

利用2005年8月21—23日黄土高原塬区地表过程野外试验加密观测土壤温度数据,通过耦合热传导对流方法计算得到糜田0.05～0.1 m浅薄土壤层的热扩散率为2.950×10^-7～3.015×10^-7m^2.s^-1,液态水通量密度为1.738×10^-6～2.197×10^-6m^3.s^-1.m^-2。在此基础之上,利用耦合热传导对流方程和传统热传导方法对土壤温度进行模拟,结果表明：由于传统热传导方法没有考虑土壤水分的垂直运动,模拟振幅偏大0.4 K、位相后移0.140 7 rad,与观测值的协方差分别为2.99、2.14;耦合热传导对流方法模拟振幅与观测值的协方差为2.13,模拟结果较理想。     

人工神经网络在感热通量计算中的应用

感热通量计算方法的研究是边界层研究中最重要的内容之一。基于中日JICA计划项目中青藏高原东缘四川盆地温江站的边界层铁塔观测资料初步研究了使用人工神经网络(ANN)计算边界层感热通量的方法,并将ANN和经验公式法计算得到的感热通量分别和真值作相关和误差分析。对2009年4月和5月的两个个例研究的结果表明:ANN计算结果和真值的相关性都高于经验公式法且趋势变化和真值更加吻合,ANN计算的2009年4月的感热通量与真值的均方根误差(RMSE)稍大于经验公式法,但2009年5月的RMSE明显小于经验公式法。     

基于径向基函数网络的云自动分类研究

采用 GMS- 5红外 ( 1 0 .5～ 1 2 .5μm)和可见光 ( 0 .55～ 0 .9μm)两通道资料 ,采集了 1 999年 7— 1 0月中国东南沿海 57区、58区和 59区包括晴空在内的 1 2类云目标样本 2 91 2个 ,采样窗尺寸为 8× 8像素 ,随机生成训练和测试两个样本子集。对径向基函数网络 ( radial base function neural network,RBF)在云分类问题研究中的应用价值进行了全面的测试与分析 ,得到了肯定的结论 ,提出了优化设计的方法。对6类云型分类试验 ,平均正确率为 86 % ;对 1 1类云型分类试验 ,平均正确率为6 7%。采用自组织竞争神经网络实现寻找 RBF神经网络的隐层神经元中心。在特征空间生成过程中 ,采用小波包分解算法实现模式特征抽出。结果表明 ,小波包分解特征能很好地描述不同云型的差异。     

利用TOVS资料计算我国东南地区的太阳直接辐射和散射辐射

根据多次散射理论--离散纵标法，将极轨卫星产品资料（TOVS资料）作为初始资料，利用中分辨率大气传输模式MODTRAN3分别计算出晴空和有云情况下5个层次的观测波段的太阳直接辐射和散射辐射，与国家一级探空探测的大气温、湿廓线计算出的辐射值进行比较。发现晴空状况下基本一致，有云时存在一定误差，表明由卫星的TOVS资料估算我国东部地区的晴空辐射资料，可以弥补我国辐射资料的不足。     

晴空或少云状况下紫外辐射强度及指数预报模式

在大气辐射传输理论的基础上，利用中分辨率大气辐射传输系统，应用可测得的实际大气物理参数，建立睛空或少云天气状况下石家庄市紫外波段（280-400nm)辐射强度及指数预报模式，考虑了臭氧的两个吸收带。晴空条件下的散射主要考虑了分子和气溶胶的多次散射，少云时还考虑了云对紫外辐射的影响。其中多次散射的计算采用子离散坐标法。且对由于臭氧实时资料的短缺造成的误差进行了系统订正，并将订正结果与实况资料进行了对比。结果表明，由模式客观预报紫外辐射强度是可行的。     

高斯权重法在温度场插值中的应用研究

对于1km分辨率的温度插值，在高斯权重插值法的基础上，提出加入地形因子的两种应用方案，并给出相应的误差订正和逐步订正方案，并以长江流域中上游2001年189个测站的5月1日的平均温度、最高温度、最低温度资料为例，通过比较选取一种简便的、精度高的、与地形吻合更好的复杂地形温度的空间插值方案。利用这种方法所得到地形吻合较好的分辨率为1km的温度场栅格图，且日平均温度、日最高温度和日最低温度，插值平均绝对误差均提高了1．2℃左右(对于平均温度，插值平均绝对误差为0．43℃)，插值平均误差平方的平方根均提高了1．5℃左右(对于平均温度，插值平均误差平方的平方根为0．56℃)，对全年，日平均温度平均绝对误差可达0．77℃以下。