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。     

四川汶川MS 8.0大地震地表破裂带的遥感影像解析

2008年5月12日发生于四川盆地西部龙门山断裂带的汶川MS 8.0级大地震造成巨大的人员伤亡和财产损失,并形成了空间上基本连续分布的地表破裂带（地震断层）。根据地表破裂带的解译标志及影像特征,我们充分利用震后中国科学院航空遥感飞机所获取的高分辨率航空遥感图像以及我国台湾福卫-2卫星遥感图像进行详细解译分析,并结合震后的多次野外科学考察与验证,初步查明了四川汶川MS 8.0级大地震所产生地表破裂带的空间分布特征。遥感解译分析表明汶川大地震产生的地表破裂带总计长约300 km,其几何学特征十分复杂,主要沿先存的NE走向活动断裂带呈不连续展布;变形特征以逆冲挤压为主兼具右旋走滑分量。按同震地表破裂带所在断裂带位置,可将其分为两条： 中央地表破裂带：沿映秀-北川断裂带分布,从西南开始呈北东向延伸至平武县水观乡石坎子北东一带,长约230 km,最大垂直位移量达6.0 m左右,最大右旋水平位移达5.8 m;山前地表破裂带：沿灌县-安县断裂带分布,由都江堰市向峨乡一带开始呈北东向延伸至安县雎水镇一带,长约70 km,以逆冲挤压为主,最大垂直位移量可达2.5 m。此外,遥感图像分析还表明上述地表破裂带与地质灾害分布在空间上具有十分密切的相关性,因此,挤压逆冲-走滑型地震断层的致灾效应研究是未来应该加以重视的研究课题。     

长江河口洪水造床作用

据多年实测资料统计 ,长江口年径流总量 92 4 0亿m3,年输沙量 4 .86亿t,洪季的径流量和输沙量分别占全年总量的71.7%和 87.2 %。如遇洪水年 ,当洪峰流量超过 6 0 0 0 0m3 s时 ,中、下游河道水位明显抬高而进入防汛警戒状态 ,河床有明显冲淤变化 ;洪峰流量超过 70 0 0 0m3 s时 ,新生汊道及切滩串沟频频出现 ,给河口治理及深水航道开发带来重要的影响。从长江河口河槽演变基本特征及南港、北槽底沙输移强度引证长江洪水在河口地区的造床作用     

长江河口南汇嘴潮滩近期演变分析

南汇嘴潮滩位于长江口和杭州湾的交汇地带,受长江口和杭州湾北岸两股潮流的控制,近年来由于低潮滩促淤围垦工程导致其水流和泥沙运移、沉积和地貌发生了显著的变化。根据近期水文泥沙观测资料及1993年、1998年、2003年、2005年的实测地形图资料,分析了南汇嘴潮滩近期演变特征。研究结果表明:1993-1998年为淤涨期;1998-2003年为冲淤调整期;2003-2005年呈现向外淤涨的趋势。而造成这一趋势的原因主要包括潮滩海洋动力作用、长江入海泥沙变化及近岸海岸工程建设等。     

珠江三角洲网河区水位变化趋势研究

根据珠江三角洲网河区29个验潮站的实测验潮记录,应用傅氏变换与最平滤波器串联的方法来消除月均序列的周期波动对确定水位变化趋势的影响,由低通序列一元线性回归分析确定各站水位的变化趋势;结果表明,周期波动对确定海平面变化趋势的影响是显著的.应用经验正交函数(EOF)对网河区的水位变化场进行分解,由相互独立的时间函数和空间特征函数表征网河区区域的水位变化特征;应用时间特征函数计算区域水位的平均变化率为0.02mm/a.根据验潮站的水位变化趋势,探讨网河区水位变化与河床冲淤的关系.     

台湾海峡1999年8月表层温盐的走航式观测

利用1999年8月台湾海峡的调查资料中走航式温盐仪的资料，对该海区的表层温盐分布进行分析。分析结果表明：调查期间在该海区存在多处上升流和冲淡水。台湾海峡调查海区的上升流区大致可分为两类：（1）海峡西部沿岸上升流区：平潭上升流区、东山上升流区和南澳上升流区；92）台湾浅滩附近的上升流区。冲淡水主要有九龙江冲淡水、珠江冲淡水和闽江冲淡水，此外还有粤东沿岸水。     

长江口崇明东滩及相邻区域地形演化与驱动因素分析

河口大型滩涂演化关系到航运通畅、生态保护以及近岸工程的安全性，是地貌学和工程界关注的热点。利用单波束测深系统对长江口崇明东滩进行高精度监测，并结合近年来周围环境因素分析其冲淤格局。结果表明:(1) 2011?2017年间崇明东滩和北港北沙基本以淤积为主，北港北汊河槽中央局部形成?2 m心滩，?5 m等深线包络面积基本稳定，整体呈“长高不长大”的格局；(2)海洋来沙是其淤积的主要物源，汊道涨落潮时空分异而形成的两大环流是塑造此地形的主要原因；崇明东滩和北港北沙的淤积直接挤压北港北汊的发展，沙体淤积可能会引起未来两大沙体的并靠；(3)崇明东滩、北支南沿的滩涂整治工程是促进北支萎缩和崇明东滩淤积的重要因素，另外横沙通道落潮分流增加,青草沙围水工程改变了北港河槽的曲率，也有利于北港北沙的淤积。     

应用数字地形模型方法分析漳州港海底冲淤变化

利用漳州港海域无围堰填海造地前后的水深测量数据，结合海域地质钻探、表层和柱状沉积物资料，用数字地形模型方法计算了该区海底的冲淤量，分析了冲淤变化及其影响因素，结果显示：（1）淤积主要发生在近岸海域，其主要原因是近岸3-10m厚的海底淤泥层在回填土的挤压和推移下发生形变，产生淤浅假象；另一个原因是回填时部分泥沙流失入海，淤积在近岸海域，致使淤积强度增大。（2）由近岸往外，淤积强度逐渐减弱，并过渡为产中刷状态。     

2000年8月长江口外海区冲淡水和羽状锋的观测

采用CTD、多参数环境监测系统 YSI等仪器设备 ,于 2 0 0 0年 8月在长江口外海区对长江冲淡水结构、羽状锋等进行了现场观测。 2 0 0 0年 8月长江冲淡水出口门后 ,朝东北偏北流动 ,而当年 8月为长江径流量偏小的月份。通过动力分析指出了近口门段长江冲淡水分布类型与径流量的关系。长江冲淡水主流在近口门附近朝东北偏北扩展后 ,在科氏力作用下朝东南扩展 ,在转向区域为沿水下河谷北上的高盐台湾暖流水。高盐的台湾暖流水和长江冲淡水混合 ,生成口外羽状锋 ,强度大 ,阻挡了长江冲淡水向东扩展 ,并使冲淡水在当年径流量偏小情况下朝东北偏北运动。部分台湾暖流水在中下层能穿越长江口外而向北流动。羽状锋主要存在于长江口外 1 2 2 .6°E附近的 1 5m水层之上。在浙江沿岸、长江口外水下低谷西侧、吕泗近岸存在着上升流现象