宇宙大尺度结构数值模拟的研究进展

宇宙的结构是由初始密度扰动发展而成的。在引力和宇宙膨胀的作用下,初始密度扰动不断增长,经过线性和非线性阶段,逐渐演化为现今的宇宙结构。在一个给定的宇宙学模型下,可以用一系列动力学方程来描述宇宙中暗物质和重子物质的运动及演化历史。在过去的几十年间,随着算法的完善和计算机技术的发展,从最初几十个粒子的纯引力模拟到1010个粒子在秒差距量级的多体加流体动力学模拟,大量不同的数值模拟技术被用来研究宇宙结构的形成和演化。在这个过程中,数值模拟的分辨率和精度不断提高,模型中对重子物质物理过程的描述也越来越完善。这些模拟技术与观测结果相结合,使人们对宇宙的大尺度结构以及星系团的形成和演化有了更深刻的理解,也在一定程度上影响了观测的发展方向和设备研发。不同数值模拟结果在纯引力研究方面得到了较好的统一,但不同的星系模型使得流体模拟的结果存在较大的差异。     

多普勒天气雷达产品在人工增雨效果检验中的应用

利用湖南省境内的多普勒天气雷达探测资料,结合湖南省中小尺度地面降雨量资料,对催化作业前后日标云与对比云的多普勒天气雷达参数(回波顶高、最大反射率因子、垂直积分液态水含量、回波面积等)的变化特征进行对比分析.结果表明,催化后,目标云体雷达回波参数值均增大,约20～30 min后都能达到最强,而对比云增大率比目标云要小;作...     

气象地理信息系统的设计与实现

微软.NET平台上采用C#语言编程, 从低层开发成功面向气象应用的专题型地理信息系统———气象地理信息系统 (MeteoGIS)。该系统以满足气象防灾减灾工作对GIS功能的迫切需求为目标, 实现了一个拥有自主版权的独立GIS内核, 不依赖于任何商业GIS系统及其二次开发接口。介绍了该系统开发的背景、目的、意义与若干关键技术, 简述了该系统的结构、功能与推广应用前景。     

湖南省人工增雨效果检验及效益评估系统方法之一——用五日滑动平均日平均降水选取对比区方法

提出了以日平均降水滤除自然降水的随机变动，同时以五日滑动平均降水寻找自然天气周期和者第二次平滑的办法选择对比区。同时，本文还就五日滑动日平均降水的正态性和正态化问题进行检验，说明经过二次平滑后的日平均降水值符合正态分布。因此，其回归分析和统计检验符合气候学和统计学原理。此方法可用于湘中、湘南阵性降水人工增雨的效果检验和效益评估。系统软件由VB5．0做成，在Windows95／98下运行。     

基于热结构图分析2009年湖南省的高温热害天气

尝试利用欧阳首承教授提出的信息数字化方法,对2009年湖南省的高温热害天气进行分析研究。结果显示:数字化方法不仅可以揭示高温、热害天气的特殊性和预报的客观依据性,而且具有超前2～3 d的预报期。具有实用性和可操作性,值得一线预报人员使用并推广。     

南方三类云系云结构预报和增雨作业条件分析

2013年夏季,我国南方出现了大范围高温干旱天气。8月1—22日,中国气象局人工影响天气中心利用人影数值模式为南方高温旱区开展云结构预报和人工增雨作业条件分析服务工作。文章简要回顾了2013年8月的旱情和天气过程,重点对2013年8月南方三类云系的云结构预报结果和增雨作业条件进行了分析。8月1—22日,我国南方高温旱区降水过程可分为3种类型。1—4日为台风外围云系降水;5—13日为副热带高压控制下局地对流性降水;14—22日为台风登陆后低压环流云系降水。人影模式对台风外围云系和低压环流云系降水的范围和强度基本预报正确,对云系影响时段和局地对流降水位置的预报略有偏差。利用卫星反演光学厚度、实测雨量和雷达回波检验模式预报结果,大范围云系与实况卫星反演结果比较吻合,而且能够预报出局地对流云团,以及与实况接近的云层性质和垂直结构。综合分析云带、过冷水、云垂直结构、降水等产品可知,台风外围云系和低压环流云系既有暖云降水、也有冷暖混合云降水,冷暖混合云中有最大值为0.3 g·kg-1过冷水,位于-10～0℃,冰晶数浓度较小,可能有较好的冷云催化增雨潜力;副热带高压内部局地对流云团基本为冷暖混合云降水,在初始发展阶段会出现最大值为1 g·kg-1过冷水,冰晶数浓度很少,上升运动大值区位于过冷水层下方,可能有很好的冷云催化增雨潜力。针对南方夏季积层混合云以及对流云的微物理结构和增雨条件的研究以及预报准确率还需加强和提高。     

长沙冬季降水过程的微波辐射计反演参量特征分析

利用微波辐射计、探空气球、天气雷达和地面雨量等资料,对2020年1-3月长沙国家站5次降水过程的微波辐射计和探空温度廓线、水汽密度进行检验的基础上,分析了 5次降水过程中微波辐射计反演的水汽含量、液态水含量与雷达资料、降水量的变化特征.结果表明,微波辐射计反演的大气温度、水汽密度廓线精度较高,其反演的大气水汽资料可以作...     

Hadley环流上升支演变特征及其与低纬大气臭氧变化的关系

利用最新的NCEP/NCAR的逐月平均风场资料及ECMWF的逐月多层臭氧质量混合资料,通过定义Hadley环流上升支强度指数(HAI),用质量流函数的方法研究了纬圈平均Hadley环流上升支的演变特征及其与低纬地区不同层次大气臭氧变化的关系。结果表明,①冬季和夏季HAI较大,最大值出现在2月和8月,春、秋季HAI较小,最小值出现在5月和11月;Hadley环流上升支的位置随季节和强度变化;冬季Hadley环流上升支所跨纬度最宽,夏季最窄。②各季节代表月份的HAI具有一定的年代际特征,即1月、4月具有负距平-相持-正距平的年代际特征,线性增强趋势明显;7月、10月则表现为距平的正-负-正变化,但7月HAI在2012年以后有明显减弱趋势。总体上各季节HAI从1990年代中后期开始逐渐增强。③除春季外,Hadley环流上升支对低纬对流层臭氧的动力输送作用显著,Hadley环流上升运动越强,上升支所对应纬度带对流层臭氧浓度越低,南北两个下沉区对流层臭氧浓度越高。④ HAI表现为强指数年时,低纬对流层臭氧整体表现为增加,平流层中下部臭氧减少,体现出彼此的长期综合影响。      

水文频率分析中抽样误差的统计试验研究

基于统计试验方法,探讨水文频率分析中抽样误差的分布问题。试验结果表明:小样本容量时,设计值抽样误差存在"系统性"偏小,误差均值小于零,随样本容量的增加,偏差逐渐缩小,趋于零均值正态分布;当Cv、Cs值较大时,抽样误差明显增大,小样本情况下还须额外考虑抽样误差均值的修正。     

1968—2017年湖南省冰雹时空分布特征

基于湖南省92个站点1968—2017年冰雹观测资料,采用回归分析、小波分析、主成分分析等方法,研究了湖南冰雹时空分布特征。结果表明,湖南近50年冰雹天气年际下降趋势显著,近20年来有记录的冰雹天气发生频次明显降低。湖南初次降雹的时间都集中在1—3月。冰雹月季变化显著,一年中以3月冰雹最多,2月的次之,从5月份起雹日骤然减少。春季是降雹最多的季节,占雹灾总数的56.06%,冬季的次之,夏季和秋季冰雹发生频率分别仅为全年的2.53%和0.69%。年冰雹日数主要存在4~5 a和19 a左右的振荡周期,20世纪90年代前还存在明显的9~10 a的振荡周期。各季节冰雹日数振荡周期不一。湖南冰雹空间分布呈自湘西北向湘东南递减的规律,年冰雹日数的空间分布特征与春季、冬季冰雹分布特征相似。湘北和湘中地区冰雹天气年际变化以下降趋势为主,湘南地区其气候趋势变化不明显。对湖南近50年冰雹日数进行主成分分析的前3个主要模态,在空间向量场上分别呈现出全省一致型、地势主导型和南北呼应型。