GPS/LEO掩星观测的变分同化技术

在简单介绍GPS/LEO掩星探测大气的发展历史和科学意义之后,详细阐述了反演的基本原理;分析了标准反演中存在的问题,并说明一维变分同化(1DVAR)在反演方法中的重要性;给出了一维变分同化中价值函数的求解,以及各种同化因子;简单介绍了对当前气象学中普遍使用的四维变分同化(4DVAR);重点讨论了各种同化方法,以及使用各种同化因子的优缺点。最后,通过CHAMP卫星的观测实例分析,验证了GPS数据在数值天气预报(NWP)中的作用,以及相对于标准反演法一维变分对气象要素的改进。     

上海天文台GPS掩星技术研究现状

简要地介绍了GPS／LEO卫星无线电掩星技术的基本原理、意义以及国际上的最近动态，列举了几个主要的LEO卫星计划；重点分析了GPS掩星探测地球大气技术中需要注意的若干问题，并推出可能采取的改进方案和相应的技术路线。上海天台在GPS／LEO空基气象学中已经成功地提出：通过通约LEO／GPS轨道方法，实现掩星地面观测点控制的新思路。作为一个应用实例，针对东中国海洋上空大气状况对中国东部经济发达的地区特别是上海地区的天气有着重要影响的背景，提出利用通约LEO／GPS卫星可对该地区大气实施监控。为了充分利用GPS／LEO掩星观测资源，上海天台开展了振幅反演的计算方法研究；提出了在振幅反演中存在着无线电信号几何衰减和物理衰减两种不同的衰减机制，并考虑了它们的数学模型以及对反演结果的影响。简要地叙述了掩星质量因子的定义和计算方法。作为国内天地球动力学研究中心，上海天台将与国内外一些合作单位考虑建立GPS／LEO掩星技术观测处理的软件系统。作为空基GPS气象学的推广，还考虑进行山基和飞机载掩星观测实验，论证用这些方法监测局部大气剖面的可行性以及它们在国民经济和科学研究上的作用。     

GPS掩星技术低轨卫星计划的现状及进展

主要介绍了几个国际上已经实施的GPS掩星计划（GPS／MET，Φrsted,Sunsat,SAC-C,CHAMP)和在研的（COSMIC，ACE）低轨卫星计划的现状及取得的进展。通过总结可知，下一代GPS掩星接收器应具有体积小、质量轻（几百克）、低功耗的特点；能提供实时的卫星物理状态参数；飞行器上的自主计算和控制；星上数据通信和命令解释；所有跟踪数据应符合厘米级精密定轨的要求；能提供掩星和海洋反射实验的测量。     

基于遥感分析的延安新区平山造城工程地面沉降及植被恢复特征研究

湿陷性黄土地区岩土工程往往涉及大量挖方填方工程，极易引发一系列的地面沉降和植被破坏问题。本文基于SBAS-InSAR技术结合遥感数据处理对延安新区平山造城工后地面沉降及植被恢复特征进行了分析。首先，通过目视解译及DEM提取，获取工程基本特征；随后，基于SBAS-InSAR技术对新区工后地面沉降进行探测；最后，利用遥感提取新区的NDVI时序数据。结果表明:(1)延安新区建筑工程建设滞后挖填方工程约2a，填方区域沿着原始地形的沟谷展布，挖填方体最大厚度均超过90m；(2)延安新区主要沉降区为填方区域，2017~2018年最大沉降速率达45mm ·a-1，主要建筑工程所处的挖方区无明显地面沉降，工程边坡大多处于稳定状态；(3)延安新区2013~2015年NDVI平均值增长230%，2015~2018年增长50%，植被恢复明显。延安新区平山造城工程的规划建设合理的规避了地面沉降及缓解了生态环境恶化，研究成果可为类似工程建设提供科学参考依据。     

西藏谢通门县大骨节病与地质环境的关系

2010年6月中国地质调查局启动了西藏大骨节病区地下水调查与供水安全示范项目,谢通门县作为示范项目县率先开展工作。以谢通门县大骨节病为例,重点探讨该地区大骨节病分布与地形地貌、地层岩性、元素地球化学、土壤以及饮用水之间的关系,初步探讨大骨节病区的形成原因,并据此提供改水建议,为缓解病区病情提供一定的地学依据。     

我国大风机理研究和预报技术进展

大风作为常见且影响严重的天气现象,可在各类天气系统和地形综合影响下产生。全面认识其机理和预报方法,对风灾防御和风能利用都有很大帮助。本文梳理了我国气象观测和业务预报关于大风定义、大风分布特征以及雷暴、台风等主要灾害性系统大风分布情况。之后简述雷暴、台风、冷空气等系统产生大风的机理,以及复杂地形下垫面的热力和动力作用对局地大风的影响,概括了不同系统大风预报技术的研究进展。最后总结大风研究现状和不足。     

GAIM电离层同化方法进展

电离层是复杂的空间层结,其变化受太阳活动强度、地球磁场等因素影响。随着空间技术发展的需求,电离层天气变化成为目前空间天气预报最重要的内容之一。最近10年,人们利用卫星在电离层观测方面取得了重大进展,尤其引人注意的是:无线电掩星观测技术正走向应用的新阶段,加上已经建立的全球大量的地基GPS观测网,它们不仅为电离层动力学模式研究提供了丰富的电离层资料,而且为电离层预报提供了很好基础。因此,电离层天气预报成为当前重要的、前瞻性的研究方向,电离层资料同化是电离层预报最重要的研究内容之一。该文系统介绍这方面国际动态,重点是美国的USC/JPL和犹他州大学开展全球电离层同化模型研究、全球电离层同化研究的进展,以及在电离层天气预报中应用的初步成果。     

低高度角大气静力学延迟修正的改进

进行低高度角观测是GPS(Global Positioning System)气象学的发展趋势,其中发展高精度的低高度角的大气静力学延迟修正是主要的关键技术.比较了3种计算无线电波从空间到地面接收机的大气静力学延迟修正方法:(1)在大气球对称假设下用探空气球资料路径积分得到大气静力学延迟;(2)在大气球对称假设下用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料得到大气静力学延迟;(3)用Niell的大气静力学映射函数得到大气静力学延迟.与2001年中国地区89个探空气球站资料计算得到的大气静力学映射函数比较结果显示:NCEP再分析资料路径积分的方法在低高度角(5°以下)的精度好于Niell映射函数模型约5倍.     

不同尺寸煤颗粒分选机理的研究

针对不同用户对煤炭粒径有不同的要求,煤颗粒粒径在4mm以下,其中0.125mm粒径以下的颗粒不能超过10%的无烟煤精粉有大量的出口需求,而目前所用设备产品质量不能满足要求,而且效率低的状况,对煤颗粒粒级分选设备的工作原理进行了分析并提出改进方案。基于流体力学理论对改进的设备的工作原理进行了数学建模和算例分析,得出随粒径不同,沉降时间不同,因而在风流中沉降距离不同,从而可以利用风流达到对煤粒进行分选的目的。     

基于潮汐变化的潮滩淹没模型构建

潮汐的变化带来海岸线的不断演变,位于潮间带的潮滩在潮汐作用下,会产生周期性的淹没与干出。从研究潮汐变化模型与潮滩地形模型入手,对两种模型进行运算、融合,构建出基于潮汐变化的潮滩淹没模型。实验表明,此模型可以很好满足潮滩淹没三维可视化仿真的需要。