LQG-1型土壤电阻率远程自动测量装置研制

为了解决传统的野外土壤电阻率测量仪器设备未实现无人状态下土壤电阻率远程自动监测的技术难题,在4105A接地电阻测量表基础上,自主研发了土壤电阻率远程自动测量装置。详细阐述了该装置的测量原理、系统组成、工作流程、硬件软件研发思路。对该装置1年的野外试验研究表明：该装置运行稳定,数据质量可靠,解决了土壤电阻率的长期、连续、稳定、自动测量的技术难题,是一种结构简单、使用方便、重量轻、便于野外土壤电阻率长期、连续、稳定的远程自动测量装置。     

基于大气降水的华北地区土壤湿度预测模型

基于引入随机变量的机理性模型方法,利用华北地区2000—2008年气象台站观测数据,以大气降水为随机变量,并考虑其延迟效应,利用回归方法建立了预测时效为1旬的土壤相对湿度预测模型。利用预测率和干旱等级预报精度两个评价指标,结合2009年土壤湿度实际观测数据,验证了预测模型预报率均在90%以上,绝大部分站点的干旱等级预报精度均在70%以上,得出该预测模型在华北地区应用的合理性,从而建立了一套客观、动态的土壤湿度预测方法,有利于及时掌握农田旱情程度和分布,主动采取防旱、抗旱应对措施。     

区域降水分布定量测量及其在IMGRASS综合试验中的应用方案研究

在综合分析现有地基测量降水时空分布方法及设备条件的基础上,我们选择了雷达－雨量计联合测雨及雷达－辐射计联合遥感降水分布方法作为ＩＭＧＲＡＳＳ综合试验中的降水测量方案。除了介绍方法的原理、探测方案外,还讨论了误差来源及改进措施。     

宁夏土壤电阻率时空分布观测试验

通过在宁夏地区选择3种典型的土质结构,分别设置了3种不同结构的防雷接地体,经过1年的对比观测,用回归方法来分析平均气温和土壤湿度变化对不同土壤电阻率和不同结构接地电阻的影响,说明不同土质结构在不同时间（或季节）内、不同的温湿度条件下,对土壤电阻率的影响和不同结构防雷接地体的变化特点和规律,从而提出了防雷接地体的敷设和结构性能最优要求。     

微波链路测量降水研究综述

利用微波链路测量降水是降水测量的最新技术,具有作用于近地面大气、时空分辨率高等优势。文章总结了微波链路测量降水方法的发展现状和技术难点,结合微波通信的实际应用,分析了频段的选择依据、雨衰减量的精确测量和正演模型的精确建模需要考虑的因素,指出降水起始时间的准确识别和区域化反演算法是解决该方法实用化问题的关键技术,为利用微波链路测量降水的进一步研究提供了借鉴。     

高土壤电阻率下防雷装置的设计

为了明确在高土壤电阻率条件下雷达站防雷装置设计的不同之处,对福建省三明市新一代天气雷达站所处位置进行分析,结合其土壤电阻率极高的特点,探讨了其防雷装置的设计。该接地采用共用接地系统,且接地电阻设计值不大于4Ω。为达到该设计要求,该项目采取了接地散流网、钢管接地极、深井接地装置、外引环型接地装置等方法进行防雷装置的设计施工。探讨了深井法、笼式泄流坑等接地方式在高土壤电阻率地区的应用。复杂土壤环境下接地电阻的测试可采用零电位区漂移法。实践表明,三明市新一代天气雷达站已达到了防雷接地保护的要求,现已运行1年多,未曾受到雷电损害。该防雷装置设计可在高土壤电阻率下防雷装置的设计与施工中借鉴应用。     

多普勒雷达定量测量武夷山降水软件设计

利用Visual Fortran和Visual Basic编程语言及有关算法，研发了多普勒雷达定量测量武夷山九曲溪降水软件系统，利用2002-2004年建阳CINRAD雷达28个过程的回波强度资料和福建省中北部27个地面雨量站与武夷山九曲溪10个自动雨量站的降水资料，通过“最优化处理法”和“相关性检验”等算法确定了三个不同区域三种不同降水类型的9组最优A、b值。利用所得的最优A、b值与最优混合扫描的回波强度资料作为输入，其生成的三种降水产品，在运用雷达定量估测降水方面，比建阳CINRAD雷达的PUP降水产品效果更加明显。     

Evaluating the Capabilities of Soil Enthalpy,Soil Moisture and Soil Temperature in Predicting Seasonal Precipitation

Soil enthalpy(H) contains the combined effects of both soil moisture(w) and soil temperature(T) in the land surface hydrothermal process. In this study, the sensitivities of H to w and T are investigated using the multi-linear regression method.Results indicate that T generally makes positive contributions to H, while w exhibits different(positive or negative) impacts due to soil ice effects. For example, w negatively contributes to H if soil contains more ice; however, after soil ice melts,w exerts positive contributions. In particular, due to lower w interannual variabilities in the deep soil layer(i.e., the fifth layer), H is more sensitive to T than to w. Moreover, to compare the potential capabilities of H, w and T in precipitation(P) prediction, the Huanghe–Huaihe Basin(HHB) and Southeast China(SEC), with similar sensitivities of H to w and T,are selected. Analyses show that, despite similar spatial distributions of H–P and T –P correlation coefficients, the former values are always higher than the latter ones. Furthermore, H provides the most effective signals for P prediction over HHB and SEC, i.e., a significant leading correlation between May H and early summer(June) P. In summary, H, which integrates the effects of T and w as an independent variable, has greater capabilities in monitoring land surface heating and improving seasonal P prediction relative to individual land surface factors(e.g., T and w).     

一次强降水模拟中土壤湿度初值的影响研究

为了分析WRFV3.3.1模式中土壤湿度初值对降水模拟的影响,在4个陆面方案的分析对比基础上,采用中国区域土壤湿度同化系统（CLSMDAS）输出的土壤湿度替换模式初始场中的土壤湿度,对2010年6月19日江西出现的一次强降水过程进行模拟,分析改进后的土壤湿度初值对模式模拟降水的影响。结果表明,耦合Noah方案的模拟结果要优于SLAB、RUC、PX方案;通过对比试验发现CLSMDAS输出的土壤湿度初始条件下的模拟结果比NCEP资料的模拟结果更接近于实况,能够很好地模拟出24 h累积降水的范围与强度,对应地表能量的响应也更为明显,表现出很好的区域波动性,能够捕捉到细节降水信息,且统计检验结果中各量级降水的TS评分基本都要高于NCEP土壤湿度初值条件下的结果,空报率、漏报率和预报偏差进一步减小,说明准确的土壤湿度初值能够提高模式的模拟预报能力。     

归一化植被指数与降水量,土壤湿度的关系

归一化植被指数是描述植被绿度及生长状况的指数，由于植被生长依赖于环境条件因此ＮＤＶＩ与环境参量的关系是应用ＮＤＶＩ监测环境状况的基础。分别应用位于中国北部的干旱及半干旱地区的降水量资料对ＮＤＶＩ与降水量之间的关系地分析，结果表明仅在干旱半干旱地区生长季末的累积降水量与累积ＮＤＶＩ存在着显著的非线性关系，相关系数为０．７８。     

西南地区短时强降水的气候特征分析

利用国家级地面气象站逐小时和日降水数据集资料,对西南地区短时强降水的气候特征进行了分析,并对近30年来强短时强降水和强暴雨的变化趋势进行了分析。结果表明:西南地区短时强降水主要集中在4-10月;三个高发区分别位于贵州东南部、四川盆地西南部和云南东南部,年均发生次数约5～6次;强度一般为20～30 mm·h~(-1),其中贵州30 mm·h~(-1)以上的小时降水强度所占比例最高,四川盆地西部边缘地区小时降水最强,超过80 mm·h~(-1),极端小时降水达123.1 mm·h~(-1);短时强降水具有明显的夜发性,02时左右为发生频次的峰值时段。从近30年西南地区超过第90百分位的强短时强降水与强暴雨的长期变化趋势来看,强短时强降水呈现频次增加、强度增强的变化趋势,强暴雨则变化不明显。     

过程降水与土壤水渗透深度试验分析

在田间试验基础上，统计和分析了长治县过程降水量与不同土壤类型土壤水分渗透深度的关系，为山西省各县湿土层厚度的分析与预测提供了科学依据。     

降水气候变化对人工降水效果评价的影响

采用不同的统计分析方案分析福建省降水气候变化对人工降水效果评价结果的影响。分析结果表明：在福建省降水偏多年份开展人工降水使效果评价结果产生“正噪声”,在降水偏少年份开展人工降水使效果评价结果产生“负噪声”。不同试验方案对降水气候变化的反应有明显的差异,序列试验反应最为明显,历史回归试验次之,多因子分层回归试验产生的“噪声”最小。此外,还对不同试验方案效果显著的临界值进行了估算。     

攀西地区月降水时序非线性特性分析

在介绍相空间重构理论的基础上,以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例,研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先,运用定量的G-P关联维方法,探讨了非线性分析的主要定量指标,具体而言有,饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵,计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次,结合定性的功率谱分析方法,进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验,从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。     

巴州北部山区汛期降水趋势的时间序列预测法

用时间序列法分析了巴音布鲁克、巴仑台两地汛期各阶段的降水规律，并做出预报方程、进行历史检验，结果表明拟合效果较好，说明这种预测方法有一定的实用性。     

降水对接地电阻的影响

为了了解降水对接地电阻值的影响,对柳州市气象局国家基本观测站自2012年4月至2013年7月的日降水量和接地电阻值数据进行了分析得出：在少雨季节,降水量对接地电阻的影响表现为负相关性,在多雨季节降水量对接地电阻的影响比较复杂,有负相关也有正相关,降水对接地电阻恢复到降水前值的恢复时间主要取决于降水时间和降水量,但由于受到温度、日照等其它气象因素的影响,同样的降水对接地电阻恢复到降水前值的恢复时间的影响也各有不同。     

多维时间序列交叉谱分析在降水场诊断中的应用

在经典时间序列的交叉谱分析基础上,建立多维交叉谱矩阵,对某一感兴趣的频率段交叉谱矩阵作特征值和特征向量分析.作为初步应用,在获得云南5月雨量存在准4.5年的显著耦合振荡周期的前提条件下,对相应的交叉谱矩阵进行特征值和特征向量分析后发现,用前3个相应协谱和正交谱的特征向量就可反映云南5月雨量场在4.5年耦合振荡周期上的大部分空间分布信息,并得到了一些具有天气气候学意义的结论.结果表明应用多维时间序列的交叉谱分析来研究云南5月雨量场的演化特征是可行的.     

利用人工降水效果统计量评价人工降水效果

采用统计数值模拟方法研究人工降水增雨效果统计量的分布及特征,结果表明：人工降水地量服从正态分布（正态拟合概率〉０．７０）,增雨效果统计量的均值与增雨效果相关密切（ｒ〉０．９９,ａ〈０．００１）,一元线性回归方程显著,可信度达９９％以上,利用这一规律,通过统计增雨效果统计量可以求出人工增水效果。     

淮北平原麦田机械化农事活动土壤湿度和降雨量指标

为确定麦田机械化农事活动实施的气象指标,利用多年农事活动与同期降水和土壤湿度观测记载资料,采用数理统计方法,确定了安徽淮北平原麦田主要机械化农事活动的土壤湿度和降雨量指标。结果表明,麦田适宜整地（施肥）、播种和收获活动的土壤相对湿度指标分别为578%～870%、643%～899%、≤467%。麦田土壤相对湿度在50%和55%时,一次降雨过程结束后,适宜进行整地（施肥）、播种和收获活动的雨量指标分别是10～25 mm、20～25 mm、≤3 mm和3～20 mm、5～25 mm、≤3 mm;麦田土壤相对湿度在70%和80%时,适宜整地（施肥）与播种活动的雨量指标分别为3～5 mm、3～10 mm和3 mm以下、5 mm以下,但麦田土壤相对湿度在80%以上时,发生任何量级的降雨后,均不适宜开展收获、整地(施肥)和播种活动。     

我国东北地区降水空间分布及干湿驰豫时间的研究

根据东北地区24个典型测站1951—2001年的降水量资料,利用EOF方法分析了我国东北地区的降水空间分布;同时,通过子波诊断技术结合突变点数建模技术,研究了我国东北地区的降水演变周期特征,并对干湿态之间转换的驰豫时间做了定量的研究。结果表明：东北地区的降水空间分布具有整体一致的性质,同时还存在南北及东西的差异;大部分站点都具有干→湿的驰豫时间长于湿→干的驰豫时间的特征,体现了东北地区容易维持干旱状态的特性。