RegCM4中陆面过程参数化方案对东亚区域气候模拟的影响

利用区域气候模式RegCM4.0分别选取其陆面参数化方案CLM3.5与BATS1e,针对东亚地区进行约44 a(1957-2001年)的模拟试验(分别取名为R-CLM与R-BATS),以研究陆面过程参数化方案对区域气候模拟的影响.结果表明,R-CLM地表气温比R-BATS平均高3.6℃,均方根误差比R-BATS约减少44％,其中,以中国华南、西北等地区的偏高改进最为明显;降水平均减少0.17 mm/d,均方根误差约减少6.9％,其中,在中国华南、东北等东部地区误差减少最多;表层10 cm土壤湿度平均增加0.008 m3/m3,并在中国东北等中高纬度地区偏大最为明显.分析表明,R-CLM模拟的土壤湿度在中高纬度地区比R-BATS偏高是由于其蒸散与地表径流较少使得陆地水储量相对较高所致,因而该地区的产流机制仍需改进以改善其土壤湿度模拟;R-CLM的地表气温模拟普遍较高主要是由于其陆表吸收辐射量模拟较高潜热通量模拟较弱所致;另外,R-CLM中较弱的蒸散与较高的地表气温引起了大气环流场的改变,导致R-CLM在模拟区尤其是中国东部地区模拟的垂向及水平水汽输送较弱,大气可降水量较少,因而在中国华南、东北等大部分地区降水相对偏少,并在一定程度上增加了到达地表的辐射量,进而影响其地表气温模拟.     

基于边缘计算的海洋观测要素自匹配方法

在对海洋观测数据进行大规模集成时,需要对现有数据源的观测要素与集成系统的观测要素之间建立匹配映射关系,由于海洋观测数据源存储结构复杂,数据转换计算量大,造成海洋观测要素匹配耗时长、错误率高等问题,阻碍了异构海洋观测系统的大规模集成。文中提出了一种新的海洋观测要素自匹配方法,采用边缘计算降低网络传输数据量;采用分组快速搜索算法和ω-KNN算法提高要素匹配准确性和效率。利用实际的海洋观测数据集搭建原型系统,对海洋观测要素自匹配方法进行验证,结果表明该方法执行效率提高2.67倍,准确率达到96%,在保证海洋观测要素匹配准确性的同时,进一步提高了要素匹配效率。     

降水入渗补给滞时的确定及其在泉流量模拟与预测中的应用

由于岩溶含水系统的调蓄作用,降水入渗补给泉水具有明显的滞后,滞后时间视具体水文地质条件而定.本文以济南泉域为例,利用逐步回归方法确定降水对泉水入渗补给的滞时为一年,说明不仅当年的降水量对泉流量有贡献,前一年的降水量对表流量也有明显的贡献,并得到了相应的泉流量模拟与预测模型,得到了较好的模拟与预测精度,证明考虑降水入渗补给滞时的泉流量模拟与预测模型比不考虑的模型精度要高.     

GNSS载噪比反演船载气象要素传感器距水面高度

船载气象要素传感器距水面高度是使用块体参数化方法预测近海面大气折射率廓线的必要参数,对于海面蒸发波导等无线电气象系统监测结果的准确性具有重要意义. 利用全球卫星导航系统(GNSS)载噪比(CNR)时间序列反演船载气象要素传感器距水面高度. 该方法提取船舶GNSS接收机输出的卫星信号CNR,采用Lomb Scargle周期谱分析GNSS直射信号与反射信号相干性,反演天线相位中心距水面高度. 根据GNSS天线与气象要素传感器几何关系换算船载气象要素传感器距水面高度. 利用趸船实验数据对该方法进行验证,统计有效反演次数,分析海况对反演结果的影响以及反演高度时均变化. 结果表明:利用该方法反演船载气象要素传感器距水面高度是可行的.      

航行船舶真风误差源分析

真风对海上航行的船舶有重要的气象导航意义,若真风测算不准确,会给导航员造成误判,影响船舶安全航行,但在船舶等运动平台上真风无法直接测量,只能依靠矢量模型计算间接获取。根据真风解算模型和误差传播规律,推导了船舶真风误差模型。在矢量模型中,航行船舶真风误差主要来自于船风和相对风的计量误差,船风的计量误差主要是由于航速航向的选取问题导致的误差,相对风的测量误差主要包括传感器自身精度、安装误差、平台姿态影响和系统性干扰误差等几个方面。以船舶转向过程为例,分析了航行风与相对风的变化规律,结合船体运动姿态,加入运动补偿修正量,建立了船舶转向式真风补偿模型。     

船体纵横摇工况下海面风测量数据偏差分析

采用CFD方法模拟船体纵横摇工况下船舶海面风测量过程,分析船体、上层建筑造成的气流畸变以及船体摇摆对海面风测量数据偏差的影响规律,利用海上实船实验数据对仿真结果进行验证,结果表明:考虑船体摇摆工况的仿真结果更接近实验数据;船体、上层建筑对海面气流的影响不可忽略,仅通过船体姿态校正相对风测量数据是不充分的;船体纵横摇工况下测风点处平均相对风速偏差不仅与迎风角度有关,还与海况有关。随着相对风速增大,同一迎风角度条件下的平均相对风速偏差趋于稳定,船体周围瞬态气流场在时间平均后呈现雷诺数无关性。     

陆面水文—气候耦合模拟研究进展

陆面水文过程是全球/区域气候模式十分重要而又十分薄弱的环节。本文通过科学文献计量法,分析了陆面水文—气候耦合研究的发展状况及研究热点和趋势,并进一步对研究中存在的问题和挑战进行综述和探讨。现有多数气候模式中的陆面模式主要基于一维垂向结构设计,缺乏对流域尺度水文过程的精细描述,尤其缺乏下垫面人类活动影响的描述。因此,为了科学认识水文过程与气候变化的相互反馈作用机制,大量研究主要通过耦合流域水文模型与气候模式,研究不同时空尺度下水文过程变化的气候反馈效应。陆面过程模式中水文过程的改进和大尺度水文模型发展为陆面水文—气候耦合模拟奠定基础,在此基础上,陆面水文—气候耦合研究正从传统的单向耦合研究逐步发展为考虑气候—水文反馈的双向耦合研究。然而,双向耦合研究远未成熟,其问题集中表现为陆面水文—气候模型耦合过程如何匹配并提高系统稳定性、研制有效的尺度转换方案、完善参数化方案并评估参数不确定性、研制有效参数移植方法并提高模型适用性以及高分辨率甚至超分辨率模拟等方面,逐步解决上述问题并提高模拟精度是未来水文—气候耦合模拟研究的重要发展方向。     

蓝色日记——全国青少年“走向海洋”夏令营纪实

8月8日,星期六,天气晴。今天是夏令营开营的第一天,隆重的开营式就在码头上举行。我们将要乘座的海洋探秘之船“海监22”号停靠在码头边,这艘船比我想象的还要大好几倍,船身是白色的,船长约50多米,这是我国最先进的海洋监测船。大约9点钟,在优美的乐曲声中,开营式开始了。参加开营式的领导有全国政协委员、原国家海洋局局长严宏谟伯伯,国家海洋局海洋出版社、第一海洋研究所和北海分局的领导,还有青岛市委和市政府的领导。在开营式上,夏令营营长袁业立院士将营旗交给旗手,旗手与护旗手庄严入列。联合国教科文组织政府间海洋学委员会还给我