NIM稳频激光器在FG5-112绝对重力仪上的测试分析

利用中国计量科学研究院（NIM）研制的碘稳频He-Ne激光器替换FG5中使用的Winters Model 100碘稳频He-Ne激光器,并进行对比观测实验。实验表明,NIM的碘稳频He-Ne激光器能使FG5绝对重力仪正常工作,完全能够替代Winters Model 100碘稳频He-Ne激光器。     

湖北省两类强对流天气云地闪特征及其环境条件对比研究

选取30次短时强降水天气和10次冰雹、雷雨大风天气个例,对云地闪特征及其环境条件进行对比分析。结果表明:以降水为主的强对流天气,负地闪占绝大多数,闪电频数较多,其10分钟云地闪频数过程最大值在50次以上,云地闪与雷达强回波区吻合得较好,且分布比较集中,而以冰雹、雷雨大风为主的强对流天气,正地闪与负地闪频次相当,甚至超过负地闪,闪电频数较少,云地闪并非分布在雷达强回波区,而是零散地分布在冰雹回波下风方向的云砧处。两者在环境条件上也存在差别,以冰雹、雷雨大风为主的强对流天气较之以降水为主的强对流天气,具有较低的整层比湿,较厚的零度以下层结厚度(冷云厚度)以及较大的垂直风切变。     

绝对重力仪双采样过零检测中量化噪声的影响分析

利用高速采集系统完整记录绝对重力仪棱镜自由下落的干涉条纹波形,能够获取更多的重力信息。详细讨论了干涉条纹电压信号幅值与ADC相关参数,如等效位数、参考电压、采样频率等对重力测量的影响。结果表明,通过参数优化设计可以将ADC量化的影响限制在0.01 μGal。     

海洋非潮汐变化对时变重力场的影响

基于全球海洋数值模式，估计了海水质量非潮汐变化对低阶地球引力场季节性变化的贡献。激发模型预测的大气、地表水、海洋潮汐和非潮汐变化对引力场的组合影响被用来与卫星激光测距(SLR)的观测值进行比较。结果表明，在季节性变化时问尺度上，为克服海洋数值模式的体积守恒近似而采用的质量守恒改正对△J2具有较明显的影响，对△J3的影响可以忽略，SLR观测的△J2周年和半年振幅介于海洋、地表水、大气(IB)和(NIB)的组合结果之间。     

全球海洋角动量变化及其大地测量的约束

海洋角动量变化与洋流、海水质量分布变化密切相关。基于美国马里兰大学SODA海洋同化资料 ,研究了 1985～ 2 0 0 1年期间全球赤道海洋角动量的变化。从数月到年际时间尺度 ,固体地球、大气、陆地水和海洋总角动量守恒。从固体地球角动量变化中扣除大气和陆地水角动量变化的影响 ,可以为海洋角动量的变化提供约束 ,用于检验所得全球海洋角动量变化的准确性。季节尺度上的分析比对显示 ,在赤道的格林尼治方向上 ,海洋角动量变化大于大气角动量变化 ,并与约束序列的变化具有高度一致性 ;在赤道东经 90°方向上 ,海洋角动量变化比大气角动量变化小一个数量级 ,并与 1985～ 1992年的约束变化呈现出一定的相似性     

湖北省西南气流型暖区暴雨相关特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和其他常规观测资料,对湖北省西南气流型暖区暴雨相关特征进行分析,结果表明:该类暖区暴雨主要发生在鄂东南地区,容易形成极端暴雨;低空急流是最主要的一个影响系统,低层强烈暖平流配合中层小股弱干冷空气,形成上干冷下暖湿层结,是本类暖区暴雨主要的不稳定建立机制;主要水汽输送通道有3条,水汽输送高度主要位于850 hPa附近,水汽辐合高度则位于850 hPa以下;暴雨发生过程中,0～1 km和0～3 km垂直风切变增长明显,其中0～3 km垂直风切变平均值可达11.6 m/s以上,对暴雨区的指示作用更显著;主要动力启动机制是低层风速辐合,而动力加强机制则来自于高低空急流耦合,在这个过程中,高空辐散加强,次级环流形成,从而形成强烈上升运动。     

SWOT宽刈幅干涉测高卫星数值模拟：以南海海平面变化监测为例

以中国南海及周边区域为例,利用ECCO2海洋模式数据模拟的SWOT观测数据评估SWOT的海平面长期观测能力。分析SWOT模拟误差表明,相位误差和横滚误差占主导,并且距离星下点越远误差越大。通过空间平滑对模拟的误差进行消除,南海地区SWOT的观测与海洋模式真值的均方根误差从4 cm降低到2 cm。对SWOT的观测和海洋模式信号进行分析发现,SWOT观测误差的空间分布基本呈南北条带状,这主要受卫星宽刈幅沿轨观测方式的影响,与海平面变化信号强度无关。进一步提取SWOT一条轨迹进行滤波和10 km×10 km网格插值,结果表明,2 km空间分辨率的地转流估计结果受噪声影响较大,而10 km分辨率结果更接近真值。     

日长亚季节变化的振幅调制与厄尔尼诺现象

利用Ｈｉｌｂｅｒｔ变换解算了１９６２年至１９９６年日长亚季节振荡的包络变化．结果显示,日长亚季节变化的振幅调制不仅具有一线性增长趋势,而且包含一个超前厄尔尼诺变化历程的年际变化．分别研究日长亚季节准５０天包络变化以及准１２０天包络变化后发现,这种超前性来自日长亚季节准５０天的振幅变化,这一结论与大气的研究结果一致．日长亚季节准１２０天的振幅变化在１９７２年附近发生了位相１８０°反转,因此日长亚季节准１２０天的振幅变化自１９７６年以来与厄尔尼诺的历程正好同步,１９７２年以前则截然相反．众所周知,日长变化在亚季尺度上具有显著的易变性,然而上述的非线性调制现象不仅表明了日长亚季节变化的内在规律性,而且证实了地球自转运动在不同时间尺度上存在极明显的非线性相互作用．同时也表明,日长变化作为全球风系变化的一个有价值的信息指标,将逐渐成为研究气候系统全球状态的有效手段之一．     

赤道海面高亚季节变化的时空特征

本文对赤道海区Topex/Poseidon卫星(1992.10-1998.10)测高资料进行最小二乘法分区拟合,扣除周年和半周年信号之后,再用Vondrak滤波得到30天至150天的亚季节信号。小波振幅谱结果显示了海平面高度变化的亚季节时频时空特性与厄尔尼诺事件存在一定的相关性。     

基于残余星间速度法精确和快速反演下一代GRACE Follow-On地球重力场

基于新型残余星间速度法（RIRM）反演了120阶GRACE Follow-On地球重力场. 第一,由于GPS定轨精度相对较低,通过将激光干涉测距仪的高精度残余星间速度（测量精度10^-7 m·s^-1）引入残余轨道速度差分矢量的视线分量构建了新型RIRM观测方程. 第二,基于2点、4点、6点和8点RIRM公式对比论证了最优的插值点数. 如果相关系数和采样间隔一定,随着插值点数的增加,卫星观测值的信号量被有效加强,而卫星观测值的误差量也同时增加. 因此,6点RIRM公式是提高下一代地球重力场精度的较优选择. 第三,相关系数对地球重力场精度的影响在不同频段表现为不同特性. 随着相关系数的逐渐增大,地球长波重力场精度逐渐降低,而地球中长波重力场精度逐渐升高. 第四,基于6点RIRM公式,通过30天观测数据和采样间隔5 s,分别利用星间速度和残余星间速度观测值,在120阶次处反演下一代GRACE Follow-On累计大地水准面精度为1.638×10^-3 m和1.396×10^-3 m. 研究结果表明：（1）残余星间速度观测量较星间速度对地球重力场反演精度更敏感;（2）GRACE Follow-On地球重力场精度较GRACE至少高10倍.