自然控制论

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长江中下游夏季降水异常变化与若干强迫因子的关系

首先,利用三次样条函数方法对1905～2000年长江中下游夏季降水量和太阳黑子、地球自转速率、赤道东太平洋海温和北极涛动等强迫因子序列进行年代际和年际尺度的分离,并分析了它们年代际尺度的位相变化特征.然后,使用30年滑动相关的方法,分析了长江中下游夏季降水量与上述各因子之间的相关随时间的变化.最后,利用旋转因子分析方法,对年代际及年际尺度因子的潜在结构对长江中下游夏季降水的影响进行了研究.结果表明,长江中下游夏季降水量和强迫因子序列均存在显著的年代际变化特征,它们之间的相关系数随时间变化呈现显著的阶段性,     

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控,但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性,定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数,并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2～3年和准5年的周期振荡,20世纪八九十年代后,由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强,致使副热带高压特征指数的2～3年周期振荡加强;从位相关系看,先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强,其后影响赤道东太平洋海温升高,同时暖水向东传,使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高,在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究,进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联,为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。     

一次梅雨锋特大暴雨中尺度气旋和MCS的分析

利用自动气象站、多普勒雷达、FY4A、ECMWF模式、NCEP再分析资料,对2020年7月17—19日特大暴雨过程进行分析。结果表明：特大暴雨出现在安徽大别山附近和庐江两地,是中尺度气旋扰动环境下准静止的中尺度对流系统(MCS)以及MCS中准静止的涡旋状单体所产生。特大暴雨在高能量、强不稳定背景下,由中部和东部的中尺度气旋传播所致。中尺度气旋传播过程中单体不断新生、合并增强且移动缓慢,配合急流、辐合、干侵入、垂直环流等因素对组织化的MCS发展演变起到相当作用。低层切变线南侧到华南的西南急流,将水汽输送到安徽并在此有强烈辐合;高空、低空和超低空都存在急流,高低空急流耦合加剧MCS的强烈发展;地面辐合线是前期MCS的触发机制,伴随干冷空气的入侵,加大了大气的斜压性和MCS的对流不稳定;梅雨锋南北两侧都有垂直环流圈,即对流与高空急流之间通过对流加热在高空急流入口处产生热成风调整,维持梅雨锋的发展演变,强的上升下沉运动促进MCS的加强和降水的连续发生;大别山地形抬升和上游狭管效应是两地特大暴雨诱因。     

东亚季风研究的进展

中国气象科学研究院曾长期组织和从事东亚季风及其对中国天气和旱涝影响的研究。该文对中国气象科学研究院在东亚季风研究方面取得成果进行综述, 并回顾了20世纪50年代以来国内有关季风的研究活动, 也回顾了影响我国天气气候、东亚季风环流系统的提出及其后续的有关东亚和印度季风系统的相互作用, 引发中国大陆暴雨生成的水汽输送, 表达中国大陆季风活动的季风指数设计等研究结果。综述了南海夏季风爆发、梅雨开始、中国雨季开始及传播等有关研究成果; 东亚季风系统中副热带地区低频振荡纬向和经向传播特征及与赤道地区不同之处, 东亚低频振荡对El Niño形成及夏季东亚热带和副热带季风爆发的可能影响, 东亚热带和副热带季风低频振荡对中国天气气候的影响等有关成果; 亚洲地区大气热源的计算及其分布, 青藏高原夏季热源对东亚夏季风及降水的可能影响, 青藏高原冬季冷源对El Niño生成的可能影响等有关成果; 东亚季风及降水的年际变化特征, 准4年年际振荡的分析及与ENSO形成间的相互作用, 极地对东亚夏季降水的影响及东亚季风年代际变化特征等成果。综述东亚季风系统形成的可能机制, 特别是亚洲大陆—西太平洋海陆热力差异及非洲、印度半岛、中南半岛及澳大利亚陆地与周围海洋对冬夏季风形成、印度和东亚季风系统形成、南海夏季风形成作用的结果。     

Response surfaces of vulnerability to climate change: the Colorado River Basin,the High Plains,and California

We quantify the vulnerability of water supply to shortage for the Colorado River Basin and basins of the High Plains and California and assess the sensitivity of their water supply system to future changes in the statistical variability of supply and demand. We do so for current conditions and future socio-economic scenarios within a probabilistic framework that incorporates the inherent uncertainties in the drivers of vulnerability. Our analysis indicates that the most sensitive basins to both current and future variability of demand and supply are the Central California and the San Joaquin-Tulare basins. Large sensitivity is also found for the Kansas basin of the High Plains. Within the Colorado River Basin, the Lower Colorado and Gila were found to be the most vulnerable and sensitive sub-basins. By accounting for future uncertainty within the above probabilistic framework, this study unveils and isolates the individual responses of a given basin to changes in the statistical properties of demand and supply and offers a valuable tool for the identification of policy strategies and adaptation measures.     

气候可行性论证工作浅析

根据建设项目需要和气候可行性论证发展特点,提出了气候可行性论证的指导原则及要求,从工程建设的合理布局和保护气候环境的基点出发,对气候可行性论证的范围、内容,以及气候可行性论证分析与评价进行了探讨。     

气候可行性论证工作浅析

根据建设项目需要和气候可行性论证发展特点，提出了气候可行性论证的指导原则及要求，从工程建设的合理布局和保护气候环境的基点出发，对气候可行性论证的范围、内容，以及气候可行性论证分析与评价进行了探讨。     

关于加强基层防雷监管能力建设的探索与思考

该文基于贵州省防雷安全监管模式创新的理论和实践,参照防雷相关法规、监管体系建设相关论文研究,就贵州省基层防雷监管存在的困难和突出问题开展调查研究,收集整理和分析各市(州)县局的防雷监管基础数据,结果表明：一是统筹市(州)局技术优势弥补县局短板,促进市(州)和县局资源互补;二是要强化学习培训的组织管理和成效考核,解决学用结合率不高、重视不够的问题;三是优化监管岗位、人员和权责分配,在权责法定的基础上用制度进一步予以规范;四是探索基层法律顾问制度建设,加强基层法规预算管理,解决专业人才不足、法规预算不足的困难;五是要全面加强管理和服务能力建设,在履行好法定监管职责的同时,提升专业气象服务能力,增强基层基础保障能力。     

杭州地区酸雨分布特征及影响因素

利用2009年7月至2012年6月杭州地区7个观测站的酸雨资料并结合探空及大气成分资料,分析近3年来杭州地区的酸雨变化和分布特征,研究了气象条件和大气污染物对酸雨的影响。结果表明：杭州地区近3年降水平均pH值在437~523之间,酸雨污染空间上呈现“西重东轻”的格局,降水酸度和酸雨频率均呈现小幅波动且变化趋势不明显。酸雨污染总体上夏季最轻,秋冬季最严重,春季次之。降水量与pH值和电导率的关系各站不一,其中临安、淳安、建德和富阳等地的降水pH值与降水量成正比,杭州和桐庐相关变化关系不明显。萧山比较特殊,各地降水电导率与降水量均呈反比; 在850 hPa偏北风的输送影响下, 降水酸度及电导率较高;降水pH值与最低层逆温的高度成正比,与逆温的厚度成反比,强酸雨时在降水前半段均伴随较严重的灰霾天气,逆温对降水电导率的相关关系不是很明显; 污染物SO2、NO2、PM10、PM25的浓度与降水pH值呈负相关关系, 说明近地层污染物浓度对降水酸度有重要影响。     

天津市静海区暴雨灾害风险精细化评估

根据天津市静海区18个乡镇2009—2018年逐时降水量,以及社会经济、地理地形、水利设施等数据,结合历史受灾信息,分别对静海区的暴雨致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性及防灾减灾能力进行分析,采用GIS技术和统计方法多因子叠加,综合得出静海地区暴雨灾害风险精细化评估和区划。研究发现,静海区北部区域以及南部中旺镇及其周边风险较高,而静海地区中部的风险较低;暴雨灾害高风险区主要分布在致灾因子敏感性、承灾体易损性较高而防灾减灾能力较低的静海镇和梁头镇及其周边,应加强防灾减灾设施建设。     

地面气象观测无人值守系统的设计与应用

气象观测数据的传输率和可用率是气象预报服务及时准确的基础,是衡量通信系统运行可靠程度及运维保障能力的关键指标。长期以来,各级业务人员通过不间断值守班来保障气象观测数据的传输质量。随着现代化气象业务体系的不断发展,气象业务对资料传输的时效性、完整性要求也越来越高,对气象资料的综合监控能力也提出了更高的要求。在全国地面气象业务体制改革的要求下,广西率先在全国实行了基层台站无人值守业务调整,设计并实现广西地面气象观测无人值守系统。该系统集数据传输监控、数据传输时效统计于一体,通过自动监控告警、主备站资料(要素)智能识别替代、双条传输链路热备等设计,建立一套无人值守传输业务流程,从技术上支撑业务改革调整,大大降低基层业务人员工作强度。业务应用分析表明,无人值守系统运行可靠,业务质量保持高水平稳定,业务效益凸显。     

ECMWF极端天气指数在华东台风降水预报中的应用和检验

选取2015—2018年影响华东地区的13个台风个例,分析降水极端天气指数EFI(Extreme Forecast Index)和SOT(Shift of Tails)与台风降水之间的统计关系。结果表明：EFI和SOT与降水气候百分位之间存在明显的正相关关系。EFI和SOT越大,强降水发生概率越高。随着预报时效的增加,EFI和SOT指数对暴雨和大暴雨的预报效果逐渐变差。对于短期(72 h以内的时效),EFI预报技巧优于SOT,而随着预报时效的延长,SOT的预报技巧逐渐接近并超过EFI。以TS评分最大为标准兼顾合理的预报偏差,得到两种极端天气指数不同预报时效、不同等级暴雨的预报阈值。总体而言,事件越极端,EFI和SOT的预报阈值越大,对于暴雨和大暴雨,EFI指数的预报阈值随着预报时效的延长有减小趋势,而SOT的预报阈值基本保持不变。在台风极端降水预报中,EFI和SOT可以作为EC定量降水预报的补充,有助于减少强降水的漏报,并提早发出预警信息。     

中国东部季风区夏季雨型的划分及其环流成因分析

在总结前人关于中国夏季雨型划分的研究成果及其存在的主要问题的基础上 ,对中国夏季雨型的划分进行了新的尝试。根据东部季风区夏季 ( 6～ 8月 )降水的客观气候规律及业务预报应用需要 ,利用经验正交分解、主成分分析、奇异值分解、聚类分析等数理统计方法 ,结合经验分析 ,对中国东部季风区 1 880年以来 1 2 0多年夏季降水进行了客观分型 ,将中国东部季风区夏季降水划分为两类四型 ,并进一步分析了各类雨型的大气环流成因。     

闪电探测技术发展和资料应用

文中综述了闪电探测技术和方法的发展状况, 阐述了闪电监测资料在闪电预警预报、防护以及在灾害性天气监测等方面的应用, 探讨了我国闪电探测站网建设的技术和方法, 以及利用闪电探测资料开展雷电预警预报的方法与途径.闪电探测技术对雷电研究和雷电防护技术的发展非常重要, 特别是随着科学技术的发展, 闪电探测技术得到了快速发展, 这为雷电监测和预警提供了重要手段, 对减少雷电灾害具有重要作用.     

近58年华北地区初、终霜日及无霜期变化特征分析

基于华北地区90个气象站点1961-2018年地面0 cm日最低温度和平均气温资料,采用线性倾向估计、反距离加权、Mann-Kendall检验、累积距平法,研究了近58年华北地区初、终霜日和无霜期的变化特征.结果表明:(1)在年际和年代际尺度上,华北地区初、终霜日和无霜期均分别呈显著推迟、提前和延长的趋势,从20世纪8...     

声波对气溶胶和云雾粒子聚并影响研究进展

声波对气溶胶和云雾粒子聚并的作用和影响是当今云雾物理和人工影响天气领域研究的前沿科学问题。已有研究表明：声聚并机制主要包括同向团聚机制、流体力学机制（包括共辐射压效应、共散射效应和声波尾流效应）和声致湍流机制等;气溶胶粒子在声场中的聚并现象是在多种声聚并机制共同作用下出现的;低频强声波在声聚并机制作用下会增加云雾滴粒子之间的相对运动,促进粒子间的碰并过程,对云雾滴生长和降水过程有显著的影响。但由于声波聚并过程的复杂性、实验条件的多样性和理论的局限性,使声聚并效率最高的最佳实验条件和参数配置依然具有很大的不确定性,需要进行大量实验与数值模拟的综合研究。今后应加强声聚并对云雾滴作用的云室和数值模拟研究,并开展声波对云雾过程和降水影响的野外综合观测试验评估,这对发展人工影响天气（如人工消雾、增雨等）新技术有重要的科学意义。     

北半球冬季温带反气旋活动的统计特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过客观判定和追踪反气旋的方法统计分析了1948~2013年北半球冬季温带反气旋的时空分布、周期和生命史等气候特征。结果表明,北半球冬季温带反气旋主要活动在东北太平洋、北大西洋、北美落基山脉东部和加拿大、美国东部、欧洲、亚洲中部和东亚地区。太平洋和大西洋上反气旋的生成区分布较分散,于大洋西部生成,在中、东部达到成熟期,最后主要在大洋东部和大陆西岸消亡。大西洋上反气旋消亡区域的大值区从大西洋中部到欧洲西海岸呈西南—东北带状分布,而太平洋上的反气旋消亡区域的两个大值区独立分布。大陆上反气旋多生成于较高纬度和极地地区,主要向东、向东南方移动。北半球各区域反气旋数均具有显著的2~3年周期变化特征,欧亚地区则具有显著的16~18年周期的年代际变化特征。除了欧亚大陆,其他三个区域的反气旋偏强时,其运动轨迹偏北。北美地区反气旋越强,其运动的纬度范围越大;而欧亚大陆反气旋越强,其运动的纬度范围越小。生命史越长的反气旋数比例越少,只有不到10%的反气旋生命史超过一周。     

历史纸质气象档案数字化技术策略初步分析

利用安全扫描和光学字符识别技术实现气象档案数字化是对纸质气象历史档案拯救和开发利用的有效途径。该文在对数字化技术进行调研和试验的基础上, 提出了历史纸质气象档案数字化的建设思路, 针对气象档案记录内容的特点, 对OCR (optical character recognition) 手写体数字识别技术应用进行了分析, 提出了气象档案OCR识别的解决策略, 为业界的纸质气象档案数字化建设提供一种技术思路和有效的技术参考。     

Complex studies of hydrometeorological and ice conditions on the northwestern shelf of the Caspian Sea based on satellite and expedition observational data and model calculations

In accordance with the contract of the LUKOIL Oil Company, a cooperation of the Roshydromet organizations (Planeta Research Center for Space Hydrometeorology, a main contractor, Hydrometeorological Research Center of the Russian Federation, Arctic and Antarctic Research Institute, and State Oceanographic Institute) carried out in 2008 complex studies of the hydrometeorological and ice conditions for the Filanovskii oil- and gas-field facility construction on the northwestern shelf of the Caspian Sea. Three expeditions were organized and conducted within that project: a helicopter ice research expedition (specialists from the Arctic and Antarctic Research Institute carried out a huge volume of measurements of physicomechanic properties of level, rafted and hummocked ice, and morphometric characteristics of ice piling, hummocks, and stamukhas); specialists from the State Oceanographic Institute organized a ship expedition on studying sea ground exaration formed due to impacts of ice formations (hummocks and stamukhas) using hydro-radar and echo-sounder surveys as well as a complex hydrometeorological and hydrochemical expedition with five autonomous buoy stations mounted in two months. From the moment of ice formation to the end of the expedition activity, an operational space monitoring of the northwestern Caspian Sea was carried out at the Planeta Research Center for Space Hydrometeorology. Based on the NOAA, TERRA, and AQUA satellite data, corrected and geographically fixed satellite images of the area of activity were issued with a periodicity of 6 times per day; index maps on the ice situation (twice a week) and ice situation forecasts (lead-time of 1–7 days). Besides, long-term series of satellite data on the northwestern Caspian Sea are collected and processed: their results are used for estimating seasonal and interannual variability of the drift ice and fast ice. Specialists of the Hydrometeorological Research Center of the Russian Federation completed the work on processing and analysis of library materials, research/technical reports, handbooks, expedition observational data, and on hydrodynamic and probability modeling of long-term series of hydrological, meteorological, and partly ice data. In particular, basic characteristics of the hydrological regime (sea level, currents, and waving) are calculated for the place of the oil platform location and along the pipeline routing. Tentative local specifications on the hydrometeorological regime in the Filanovskii field are worked out based on the results of the work performed.