北斗探空系统研发及其测风性能初步分析

高空气象观测是综合气象观测系统的重要组成部分,对天气预报、气候变化等业务科研具有重要的作用。基于北斗卫星导航系统研发了北斗探空仪及地面接收系统,目前试验样机生产已初步完成。北斗探空仪可采取单北斗、单GPS、北斗与GPS混合定位测风等3种测风模式,试验结果表明:北斗探空仪采用混合定位测速方式测风与GPS标准探空仪相比, 北向速度标准差为0.05 m·s-1,平均偏差为-0.05 m·s-1; 东向速度标准偏差为0.03 m·s-1, 平均偏差为-0.01 m·s-1; 高度标准偏差为6.88 m,平均偏差为7.48 m。北斗探空仪测风性能与GPS探空仪相当。     

热带气旋低层水平流场的平面动力系统分析

利用中国气象局上海台风研究所整理的热带气旋最佳路径资料,热带气旋云图、气象雷达回波图资料,ECMWF ERA-Interim再分析风场资料;并用大气运动方程和天气学原理分析得到热带气旋低层水平流场结构,根据流场建立平面非线性自治动力系统。结果表明,TC在成熟阶段或发展很强时期,由两组二维驻定微分方程组解确定水平流场,TC眼区以内气流沿顺时针方向流动,TC眼区以外气流沿逆时针方向流动。TC眼区内外相反方向风场之间为风向切变圆环,圆环上不断有气旋形成,并存在低空急流,是狂风暴雨出现区域。结论与合成雷达回波观测结果一致。      

基于CALIPSO卫星资料的华东地区气溶胶垂直分布特征

基于2010年12月1日—2011年11月30日美国国家航空航天局云—气溶胶激光雷达与红外探测者卫星搭载的激光雷达CALIPSO的监测数据,通过分析消光后向散射系数、体积退偏比和色比,得到了华东地区垂直方向上气溶胶粒子的散射能力、尺度、规则程度随高度的变化及其季节变化特征。结果表明:随着高度的增加华东地区大气的散射能力减弱。整层大气不同季节粒子的形状大小不同,春季不规则、大粒径粒子所占比例与其他季节相比较大。夏季较规则、小粒径的粒子较多。各高度层的后向散射系数值分布范围为5×10-4~20×10-4 km-1·sr-1。对不同高度消光后向散射系数、体积退偏比和色比随时间变化的研究表明,春季受沙尘输送的影响,0~4 km大气层中不规则大粒径粒子较多;4~8 km大气层由于所含气溶胶粒子较少,大气散射能力随季节变化不明显;而8~10 km大气层中粒子含量最少,导致大粒径粒子所占比例较高,此外该高度层在秋季不规则、大粒径粒子相对较多,冬季规则、小粒径粒子相对较多。     

泽当、景洪大气气溶胶粒子的物理、化学特性

利用 1 997～ 1 999年在西藏泽当、云南景洪观测地飞得到的大气气溶胶资料 ,分析了气溶胶粒子的物理化学特性 ,包括质量浓度、数浓度、光学吸收系数和化学组成 ,初步讨论了有关的影响因子 ,并同国内外其它地区的观测结果进行了比较。结果表明 ,大气气溶胶粒子在以上两地以及与其它地区之间存在明显的差异     

城市空气污染持续维持机制研究 I.2002年西安市空气污染持续维持过程分析及其气象成因

为研究城市大气污染持续过程的形成机制及区域输送问题, 利用 2002 年西安市环境监测站 SO2、NO2和PM10日平均污染物浓度资料分析了西安市大气污染的时空分布特征及其与气象条件的关系。分析结果表明: 一年中西安出现3天以上空气质量为3级以上的持续污染过程18次, 累计污染超标日为192天, 出现3级以上的概率为53%。西安市区的污染物以可吸入颗粒物为主, PM10污染超标日较多。重点分析了2002年1月9~12日造成西安市持续污染过程的气象条件及天气形势, 可见4天的气象条件有着共同的特点: 平均风速小, 气温较低, 出现逆温, 相对湿度较大。西安地处高压后部, 气压较低, 高空为较平直的西北气流, 天气形势持续稳定。     

安徽北部中、新生代沉积盆地分析

安徽省北部主要有阜西。黄口、蒿沟、固镇、嘉山和合肥６个侏罗纪至早第三纪沉积盆地，总面积约４．４万ｋｍ￣２，其间充填山前冲积扇、平原河流湖泊和内陆成水湖相以及火山沉积。盆地类型有扩张披覆型、收缩镶嵌型、迁徒型和单一型４种。盆地形成于印支期中朝板块与扬子板块拼合以后的中国东部大陆边缘活动带发育阶段，其形成机制受燕山期郯庐断裂带大规模左行平移和喜马拉雅期中国大陆地壳向东南蠕动、扩散的控制和影响。盆地中发育有岩盐、石膏和煤成气等矿产；也是寻找石油和天然气的有利地区。     

硫酸盐气溶胶间接效应对中国东部冬季气候的影响

气溶胶间接效应通过对云的作用来影响气候,其过程复杂且不确定性较大。本研究利用美国国家大气研究中心（NCAR）的公共大气模式CAM5.1,通过改变模式中硫酸盐气溶胶转化为云凝结核数浓度的数量,设计了硫酸盐气溶胶间接效应的敏感性试验,通过与控制试验对比来研究其间接效应对中国东部地区冬季云、降水和季风强度的影响。结果表明：在东亚地区云凝结核形成过程中,硫酸盐气溶胶占绝对的主导地位。硫酸盐气溶胶间接效应导致中国东部地区冬季云凝结核和云滴数浓度显著增加,海洋和陆地低层的云滴有效半径减小和总云液水路径的增加,导致了云反照率的增加。引起的负辐射强迫使地表和大气降温,海平面气压升高,增加的海陆气压梯度导致中国南方地区东亚冬季风增强,总降水率减少。硫酸盐气溶胶间接效应可能不是东亚冬季风在20世纪80年代中期年际变率减弱的原因。     

"黑碳的农业与生活源排放对东亚气候、空气质量的影响及其气候-健康效益评估"项目中期研究进展

国家重点研发计划“黑碳的农业与生活源排放对东亚气候、空气质量的影响及其气候-健康效益评估”课题的中期研究进展可归纳如下:1)针对观测和实验平台,课题组进行了针对飞机气路的重新设计和改装,加装了用于航测的大气黑碳(BC)、气溶胶光学、细颗粒物粒径谱、颗粒物组分及气体组分来源示踪相关仪器,对飞机设备进行了质量控制,并设计了针对课题研究的新飞行方案。搭建了多套源排放模拟燃烧实验平台和监测系统。2)开展了基于飞机和飞艇的针对华北、华中、长三角及山东地区的黑碳垂直廓线观测。通过空地联合观测,捕捉到了华北和华中等地跨区域的黑碳大气传输过程,探讨了传输的机制。3)组织了多次农村能源消耗调查。基于室内实验初步研究了民用燃料(煤和生物质)排放气溶胶的数浓度和单颗粒气溶胶(包括黑碳)组成、混合状态、实时演化特性。初步构建了中国民用燃煤和生物质燃烧的多污染物(包括黑碳)1 km×1 km排放清单。4)建立了黑碳的光学特性和混合特性模型。采用在线大气化学耦合模式(WRF-Chem)针对黑碳气溶胶对气象要素和边界层发展的影响进行模拟,探讨了黑碳-边界层相互作用机制对地面臭氧浓度的影响,揭示了黑碳对空气污染加剧/减弱影响的物理和化学机制。改进了地球系统模式,为后期开展黑碳气溶胶辐射效应的研究打下了坚实的技术基础。5)在北京和成都市开展了黑碳浓度对居民中不同类人群的呼吸及循环系统死亡率的影响研究,开展了黑碳浓度对居民急诊就诊人数的影响研究,分析了黑碳的健康效应。     

苏州-无锡-常州城市带热岛效应个例研究

应用WRF（weather research and forecasting）及其耦合的多层城市冠层模式BEP（building energy parameterization）,对2013年8月13日长江三角洲地区一次高温天气过程进行了模拟.此次过程盛行东南风,风向与苏州-无锡-常州城市带走向一致.模拟结果表明：苏州-无锡-常州城市带热岛效应明显,热岛强度向下游城市逐渐增加;在东南风作用下,三座城市的热岛连成一片,形成了一个更强大的热岛环流.夜晚,边界层逐渐趋于稳定,热岛环流减弱,有利于热岛温度向下游地区输送.热岛效应导致城市边界层高度明显上升.白天太湖产生强盛的湖风对其周边城市影响显著,来自太湖的冷气团导致无锡和常州边界层内热岛强度明显下降,抑制城市热岛向上发展,削弱了无锡与常州两城市热岛间的联系.白天太湖使得无锡和常州边界层高度明显下降.     

老虎嘴水电站右坝肩边坡稳定性研究

岩土高边坡稳定性问题一直是水电工程研究的重难点之一。本文以老虎嘴水电站右坝肩边坡稳定性作为研究对象,针对边坡卸荷显著、节理发育、施工安全稳定问题突出的特点,采用数值分析软件FLAC3D,结合点安全系数法,对天然情况、导流洞泄洪洞开挖工况、边坡分级开挖分级加固工况以及开挖完成后降雨工况等不同状况下的相应稳定性问题进行了分析研究。结果表明,老虎嘴水电站右坝肩边坡在无支护加固状况下稳定性较低,不能保证施工期的安全,但在严格分级加固后各工况处于稳定状态,满足工程设计标准下的工程稳定要求。