利用FY-3C折射率对大气边界层高度的反演与分析

2013年中国发射了首颗进行全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)掩星观测的气象卫星风云3号C星(Fengyun-3C,FY-3C),且已发布自2014年6月以来的FY-3C掩星大气产品,但目前还未见将其应用于大气边界层的相关研究。首次尝试利用FY-3C折射率产品确定边界层高度并进一步进行空间分布分析。结果表明,在小波协方差变换法基础上,进行尖锐度约束,能够确定FY-3C掩星低层大气折射率廓线中可能存在的突变,反演边界层高度。所得到的2015―2018年各年边界层高度全球分布在不同纬度及海洋和陆地上的差异基本体现了边界层与地表气候及地形的关系,但FY-3C折射率产品在低层大气的精度和垂直分辨率相对较低。因此,反演成功率总体上较低,反演结果对边界层高度空间分布细节特征的呈现仍有待提升。     

利用FY3C与FY3D GPS掩星资料研究中低纬地区偶发E层形态的比较

偶发E层(sporadic E, Es)是主要发生在90~120 km高度的电子密度显著增强的电离层薄层,Es层的存在会导致掩星观测中全球导航卫星系统信号强度和相位的强烈波动。利用2019-01—2021-12风云三号C（Fengyun-3C,FY3C）和风云三号D(Fengyun-3D,FY3D)卫星GPS（global positioning system）掩星观测的50 Hz信噪比数据提取Es层信息,进而对两颗卫星数据分别反演得到的60°S~60°N中低纬地区Es层发生率的时空分布及季节变化进行比较。结果发现,虽然两颗卫星掩星资料得到的Es层发生率分布形态基本一致,均反映了Es层的发生率与地磁场和中性大气背景风场的相关性,但在大部分季节和地区,由FY3D得到的Es层发生率低于由FY3C得到的结果,北半球夏季中纬地区尤为明显,而FY3C反演结果与基于电离层与气候星座观测系统掩星数据的反演结果更为接近。导致差异的可能原因包括两颗卫星信噪比廓线的上边界高度分布和地方时覆盖上的差异、两颗卫星掩星接收机噪声水平的差异等。上述结果表明,后续融合两颗卫星的掩星数据进行Es层相关研究时,可能需要顾及两颗卫星接收机的不同噪声水平,在Es层发生的判定策略上进行针对性调整。     

西北太平洋反气旋涡的Argos浮标观测结果分析

结合卫星高度计异常资料和2003年10月上旬投放在西北太平洋的25个Argos表层漂流浮标资料,分析观测海域的中尺度涡特征及浮标漂移路径上的温度和流速变化,结果表明:(1)7个浮标受强劲的黑潮流影响直接进入台湾岛以东黑潮表层的主流轴;(2)16个浮标在反气旋涡内旋转,并随中尺度涡向西运动,到达黑潮的东边界,由于中尺度涡旋的消亡,浮标脱离其影响后由黑潮带动向东海运动,浮标的移动轨迹呈螺线型;(3)仅有2个浮标在(123°E、20°N)附近通过吕宋海峡进入南海,且41490号浮标受台湾岛西南外海反气旋涡的影响作了2周旋转后再进入南海。比较分析表明,黑潮在冬季应该存在入侵南海的分支,但浮标能否顺利进入南海受多种随机因素控制,如风生流、潮流和波浪等。另外,西北太平洋向西传播的中尺度涡难以越过强劲的黑潮流屏障继续向西传播通过吕宋海峡进入南海。     

乐清湾水交换特征研究

采用EFDC模式模拟研究了乐清湾水交换的三维过程和时空变化特征,并通过计算水示踪剂质量浓度分析水体置换过程。结果表明,乐清湾水交换主要是由鹿西岛两侧流入的外海水体与湾内水体的交换,以及乐清湾口门西侧附近的湾内水体与瓯江北口径流冲淡水之间的交换。从口门到湾顶,水交换能力差别较大。以最窄的连屿至打水山断面为界,以南水体1个月基本可以完全交换,而以北水体2个月后仍然无法交换至湾口水平。连屿至打水山断面以北地形复杂,岛屿较多,污染物主要通过岛屿间的潮汐汊道输运,断面的瓶颈效应也使得断面以北的水体交换能力稍弱。在口门附近90%以上的水体被外海置换所需时间不到5 d,而此时湾顶水质未有太大改变;15 d左右,80%湾内水体被外海水置换;90%湾内水体被置换仅需40 d;70 d时的水体置换率达97%。     

1998年冬季南海环流的三维结构

利用1998年11月28日至12月27日南海的调查资料,采用三维海流诊断模式,计算了冬季南海三维海流,所得结果如下:(1)冬季南海环流系统方面:1)南海北部,在吕宋西北海域分别存在一个气旋式、反气旋式涡.2)南海中部,在越南近岸存在较强的、南向的西边界射流.其以东海域出现较强的气旋式环流.南海中部东侧海域存在一个较弱的反气旋式环流.3)南海南部,一般流速较弱.在112°E以西受反气旋式环流所控制,加里曼丹岛西北海域存在气旋性环流.由于受调查海域所限,这两个环流只部分出现.(2)上述环流系统与200 m层水平温度、密度分布对应较好.(3)南海冬季环流垂向速度分布方面:1)表层,南海北部,在吕宋西北为范围较大的上升流海区.而在东沙群岛附近海域出现了下降流.海南岛以南及东南海域也存在下降流.南海中部,越南以东海域出现范围较大的下降流,其以东为上升流海域,而在巴拉望岛西北海域又出现下降流.南海南部,基本上被上升流海域所控制.2)次表层与表层不同,例如在次表层,海南岛东南部海域出现上升流.中层和深层垂向速度分布与次表层相似.(4)关于南海垂向速度分量分布的动力原因:在表层,风应力旋度场起着主要作用;在次表层,β效应与斜压场相互作用是重要的动力因子,而风应力旋度场和β效应与正压场相互作用也有一定影响;在南海中部等区域的中层以及在南海的深层,主要受B效应与斜压场相互作用和B效应与正压场相互作用的共同作用.     

隔河岩大坝GPS形变监测数据分析

针对隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统提供的数据资料，用逐步回归分析法进行数据分析，研究了大坝短期和长期的形变规律。     

变分资料同化中不同的变分求解方法

在应用变分资料同化方法时面临着两方面的难题:一是背景场误差协方差矩阵的求逆问题;二是与背景场误差协方差矩阵相关的计算与存储问题。为了解决这两方面的问题,不同的求解方法便被提出来了。对主要的变分求解方法,包括增量法、运用空间滤波算子的变分分析法、预处理化法、物理空间统计分析法、谱统计插值法等进行了系统的回顾,对它们的优缺点进行了分析与讨论,并指出了变分资料同化中各种求解方法的适用条件。     

乐清湾的潮位、潮流和余流特征

2008年7月至2009年4月在乐清湾进行了代表春、夏、秋、冬4个季节的航次调查,设置了Y4、Y14、Y15和A共4个连续观测站位,共得到12组实测的海流流速和10组CTD数据。采用潮汐调和分析法分析了距江厦潮汐能试验电站3 km处的潮汐站位连续19个月的潮位资料,结合调查数据特性和乐清湾潮汐特点,引入M2与S2、O1与K1、M4与MS4、2MS6与M6分潮之间的差比关系,对连续观测站位的潮位和潮流进行准调和分析。潮位的统计和准调和分析结果显示:Y4、Y14、Y15站位和潮汐站位8个分潮振幅和的航次调查平均值为3.75,4.02,3.94和4.03 m,(HO1+HK1)/HM2的航次调查平均值为0.32,0.28,0.32和0.24。Y4、Y14、Y15和潮汐站位的M4、MS4、M6和2MS6浅水分潮振幅的航次调查平均值分别为0.20,0.31,0.35和0.25 m,M6和2MS6浅水分潮振幅的航次调查平均值分别为0.03,0.15,0.17和0.15 m。不同航次调查4个连续观测站位涨潮最大流速的平均值为81.5 cm/s,落潮最大流速的平均值为103.1 cm/s。Y4、Y14和Y15站位潮流的M2和S2分潮振幅百分比分别为86%,65%和68%,浅水分潮振幅百分比分别为11%,29%和25%。M4、MS4分潮振幅之和分别是M6、2MS6分潮振幅之和的2.1,1.2和1.7倍。由潮位和潮流的分析结果可知:从乐清湾湾口至湾顶,潮汐逐渐增强,半日潮比率逐渐增大,半日潮型的特性更为明显;浅水分潮强度逐渐增加,其中M6和2MS6分潮强度增强更为明显。位于湾口的Y4站位在秋季(2008年10月)航次调查时的日平均余流流向为西南偏南方向,冬季(2009年1月)和春季(2009年4月)航次调查时的余流流向为东南偏南方向。Y4站位余流受灵霓大坝影响,大坝建成后湾口余流改变方向,向南流出乐清湾。位于湾顶的Y14站位,余流流速变化不大,但方向变化明显,夏季(2008年7月)为西南方向,秋季为西南偏南方向,冬季为西南偏西方向,春季又为西南偏南方向。Y15站位余流流速较小,但方向变化明显。A站位两个航次调查时的余流流向均为东北方向。     

全球定位系统(GPS)技术的最新进展 第六讲 GPS气象学

介绍了地基GPS气象学及空基GPS气象学的概念、基本原理、方法以及它们在数值天气预报和气候变化研究中的应用。     

利用Huffman算法对RINEX格式GPS观测文件进行压缩

针对RINEX格式的GPS观测数据文件，实现了利用Huffman算法进行数据压缩的软件编制并进行了成功的试验，数据压缩的比率在44％－50％之间，优于一般压缩工具如Winaip、Compress等。