基于支节容性加载的小型化低剖面超表面天线

本文对容性支节加载的小型化超表面天线进行了分析与设计.通过在方形贴片上引入一对容性负载支节,可以有效地降低超表面单元的工作频率,从而将传统方形贴片超表面单元的尺寸减小55%.在单元设计的基础上,设计了一款4×4阵列的超表面天线,并采用特征模分析（CMA）解释了超表面天线的辐射机制.为了验证设计思路,对天线进行了加工和测试,测量的-10 dB阻抗带宽为21.7%,并在工作频带内保持6 dBi的辐射增益.     

随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶对南京夏季降温效应的模拟分析

为缓解南京夏季城市热环境危机,利用天气研究和预报模式(WRF),模拟了3类屋顶(普通屋顶、高反照率屋顶、随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶)对南京夏季高温天气的影响。结果表明:(1)冷却屋顶(高反照率屋顶和随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶)均可通过削弱到达城市表面的太阳辐射而使城市降温,随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶白天平均降温为0.8～1.2℃,夜间平均降温为0.2～0.4℃,高反照率屋顶白天平均降温为0.6～0.8℃,夜间平均降温为0.2℃;(2)表面温度指数可表征冷却屋顶的热力性能,随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶的表面温度指数为0.16～0.43,高反照率屋顶的表面温度指数为0.05～0.26,表明随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶的冷却效果强于高反照率屋顶;(3)高反照率屋顶和随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶分别能将36.7%和47.1%的太阳短波辐射返回到大气层,分别比普通屋顶少吸收19.6%和34.8%的热量。     

基于神经网络技术的天气雷达超折射回波识别

基于SA多普勒天气雷达资料,从其基本反射率、径向速度和谱宽3个基本产品中提取出6个能反映它们之间差异的特征参量,并对它们进行概率统计分析,作为BP神经网络的识别因子。通过建立适当的训练集对神经网络进行训练,从而得到最优的网络结构,再利用测试集对经过训练的网络做进一步测试,对其识别效果进行评判。结果表明:当神经网络的输入层、隐含层和输出层的神经元个数分别为6、6、2时,能够对超折射回波达到最优的识别效果。最终通过实际个例对识别效果做再次验证。     

基于超融合架构的虚拟化技术在气象行业的应用效果对比

随着当前气象行业的硬件、数据、系统的集约化程度越来越高,气象基础设施资源云平台已经成为省级最重要的两个基础平台之一,为了让省级基础设施资源池在气象行业得到更好的应用,本文对传统虚拟化技术与超融合架构两种不同技术构建的资源池开展架构灵活性、扩展性、技术特点、差异性等方面的对比,重点分析在气象行业场景中的实际应用效果,得出超融合架构在虚拟化存储和安全方面优势明显,为省级基础设施资源池的技术选型提供参考。     

基于波导结构的紧凑型电介质加载双极化天线研究

本文提出了一款基于波导结构的紧凑型电介质加载双极化天线.通过采用在传统波导内加载电介质材料的方法,可以有效减小波导尺寸,从而达到天线小型化的目的.针对波导结构口径天线高后瓣辐射的问题,本文提出了一种在波导金属壁上添加矩形槽孔的方法,该方法的原理不同于扼流环结构.相比之下,矩形槽孔具有结构简单、尺寸小、加工方便等优点.通过电磁场全波仿真分析,可以发现所提出的天线具有阻抗带宽宽（大于40%）、增益高（8.6±0.6 dBi）、辐射性能稳定等优点,有很大的潜力,可以应用在如卫星通信等X波段的各种应用场景中.     

基于T213数值预报的西昌发射场高空风预报技术研究

航天发射试验是一项具有高风险的事业,高空风是影响发射试验活动的一个重要因素,做好发射场区(简称场区)高空风预报,降低发射风险,对航天发射试验任务具有重要意义。本文利用2011年1～12月T213数值预报产品和场区高空风资料,采用模式直接输出、绝对偏差修正、模式输出统计和最优化集成方法对数值预报产品进行解释应用,制作场区整层高空风预报产品。经过评估,高空风预报效果良好。     

基于传输线时域理论的同轴线中雷电波传播分析

针对雷电波在同轴线中传播特性的问题,通过对同轴线的暂态响应的理论分析,利用理论与试验相结合的方法,研究了同轴线对1.2/50 μs雷电波的暂态响应.结果表明:线终端负载上的信号由所传输信号的频率成分以及波导终端阻抗性质决定;1.2/50 μs雷电波信号频谱存在高于同轴线截止频率的成分,终端阻抗匹配情况下雷电波波头出现大量高次模成分;终端负载开路时,线终端信号的高次模是雷电波的入射波与反射波以及所激发的高次模之和;受雷电波频谱特征影响,雷电波激发出的高次模成分主要集中在波头部分;雷电波在线中传播的最终波形是各高次模分量之和,降低雷电波波头陡度可以减少高次模成分.在雷电过电压防护中应充分考虑到雷电波在线路中传播的畸变问题,这对于指导同轴线引入的过电压防护具有重要意义.     

基于GaAs pHEMT实现的毫米波宽频带低插损单刀双掷开关

介绍了一种基于滤波器优化方法的双节枝毫米波开关拓扑架构,每个节枝由串联的1/4波长阻抗变换器及并联的开关器件构成,并将整体分布式结构视为一个滤波器问题进行处理,可以有效降低插入损耗.利用该方法采用0.15 μm GaAs pHEMT工艺实现了一款应用于毫米波通信频段的单刀双掷（SPDT）开关芯片,整体面积为2.1 mm×1.1 mm.测试结果表明,在23~30 GHz频率范围内,该开关芯片的整体插入损耗小于1.3 dB,隔离度大于23 dB,输入输出回波损耗均大于10 dB.     

低频扰动增量法在华南冬季低温延伸期预报中的应用研究

通过扰动物理量分解方法和增量预报方法,提出低频扰动增量的定义,分析冬季大气低频扰动信号与华南低温事件的可能联系,构建基于低频扰动增量的华南冬季低温延伸期预报模型,为低温延伸期预报提供科学参考依据。分析表明:(1)东半球500 hPa高度场低频扰动变化显著区域主要位于中高纬度45°×80°N地区,尤其在乌拉尔山脉附近及其以西的东欧地区和贝加尔湖以北的中西伯利亚地区;(2)500 hPa中高纬高度场和风场低频扰动增量的前两个EOF模态反映了周期为20 d左右低频振荡的传播型模态,EOF1反映的是导致中高纬度两槽一脊型的环流形势得以维持的低频扰动特征,EOF2反映的是中高纬度高空槽东移后出现的低频扰动特征,研究揭示了华南最低气温低频扰动增量与该低频传播模态的关系十分密切;(3)基于低频扰动增量的延伸期预报准确率明显优于直接应用原始场的延伸期预报,重点抓住大尺度环流的低频扰动增量及由其引起的预报量的扰动增量,可以提高延伸期预报的准确率。     

春季低温连阴雨灾害对农作物产量影响评估

依据河南省春季低温连阴雨灾害标准,对信阳市1971—2007年春季达到低温连阴雨过程标准的气象资料,分别从3月低温上,4月低温、连阴雨以及低温连阴雨,5月连阴雨等不同的致灾因子持续时间长短、对农作物造成危害程度的大小,将其划分3成个不同的灾害等级。用拉格朗日插值法计算作物的期望产量,用分离法将春季低温连阴雨灾害对作物造成的损失分离出来。结果发现,不同时段的春季低温连阴雨对水稻、小麦、油菜和茶叶造成的危害程度是不同的,以4月低温连阴雨和5月连阴雨危害最大。定量评估春季低温连阴雨灾害损失对防灾减灾和政府决策具有十分重要意义。     

多界面匹配高效微波整流天线设计方法

整流天线效率对远距离微波能量传输的整体效率至关重要.针对传输系统接收整流端效率提升的需求,提出了一种多界面匹配高效微波整流天线的设计方法.首先对整流天线的效率给出了数学描述,并据此在能量波束入射界面、能量转移界面、能量转换界面、直流合成界面提出了匹配原理和方法.多界面匹配联合就形成了高效整流天线设计方法.最后,根据相关匹配原理进行了实验验证,证实了对波阻抗匹配和输入阻抗匹配的分析.     

基于无人机低空遥感的广西甘蔗灾害监测应用研究

广西的甘蔗种植面积和蔗糖产量一直稳居全国首位,每年的极端天气事件,给广西甘蔗生产带来极大的损失。针对传统的灾情调查方法费事、费力,遥感调查手段时效性滞后等问题,本文从低空无人机遥感技术应用的角度,以广西扶绥县甘蔗双高基地为研究区,进行连续的甘蔗灾情观测,利用Pix4D Mapper软件进行航拍影像拼接及正射校正,基于遥感影像分类的方法,对受灾区域进行灾情提取和分析。研究结果表明,基于低空无人机的灾情调查手段,能够迅速准确地获取灾情信息,是广西甘蔗灾情监测的一个新的热点和趋势,能够有效提升广西甘蔗灾害的预警监测水平。     

基于卫星资料的全球闪电定位系统探测效率评估

基于2005-2010年间OTD/LIS闪电观测数据,评估了同期全球闪电定位系统(World Wide Lightning Location Network,WWLLN)的平均探测效率,分别就全球和三大闪电高发区的闪电活动特征,对WWLLN的探测效率进行了讨论分析。OTD/LIS探测得到的全球闪电密度最高值在非洲地区,为160.7km^-2·a^-1;而WWLLN探测到的闪电密度的最高值在北美洲为15.7km^-2·a^-1。由于WWLLN探测系统子站在全球布网不均匀,在全球不同区域,WWLLN的探测效率不同。在东南亚地区,WWLLN的探测效率为8.62%;在非洲地区,WWLLN的探测效率为1.86%;在南北美洲,WWLLN的探测效率为7.18%。除此之外,随着月份的变化,不同地区WWLLN的探测效率也不尽相同。如在东南亚,12月的探测效率最高为13.78%;非洲地区2月探测效率最高为2.49%;南北美洲地区,10月探测效率最高为8.44%。随着站点的逐年增多和定位方法的改进,WWLLN的探测效率也在不断提高。3大闪电高发区WWLLN的探测效率呈现明显的逐年增高。     

基于BGM框架的短期集合预报扰动典型规律研究

采用增长模培育(Breeding of Growing Modes,BGM)法开展有限区域模式短期集合预报研究,亟需解决的问题是集合预报扰动的发展及演变。因此论文结合经典的适时缩放培育思想,利用增长模培育法,基于WRF3.6模式(采用WRF-ARW),开发和构建了一个包含水平风场、垂直速度、位温扰动、位势扰动和水汽混合比共6个基本物理量的区域短期集合预报系统(WRF-EPS)。在此基础上,以2016年6月整月我国南方大范围暴雨为样例,针对扰动发展与演变的典型问题进行了探讨。试验结果表明:1)模式大气高、中、低三层的物理量扰动增长可以分为两个阶段,第一阶段为扰动快速线性增长,该阶段内扰动快速完成全部涨幅;第二阶段为非线性稳定阶段,从快速线性增长过渡到非线性稳定阶段大约需要24 h。2)各物理量的扰动增长率、相关系数以及增长模进入非线性稳定阶段的时间大致相同,但对于同一等压面不同物理量或同一物理量不同等压面,每个参数达到非线性稳定后的数值大小及演变规律存在差异,且随时间演变均伴有日内振荡现象。3)对于扰动振幅相同但初始随机模态不同的初值集合,不同随机模态对扰动培育的影响主要是在扰动的非线性稳定阶段,而在快速的线性增长阶段,它们之间的差异很小。4)对于初始随机模态相同但振幅不同的初值集合,不同扰动振幅对扰动演变的影响主要是在扰动的快速线性增长阶段,而在非线性稳定阶段,它们之间的差异很小,并且不同初始振幅对扰动进入非线性稳定阶段的时间基本没有影响。     

基于多源资料的一次弓状强飑线成熟结构研究

利用局地分析和预报系统(Local Analysis and Prediction System, LAPS),结合多源资料,分析了2018年3月4日暖区强飑线成熟阶段的热动力结构和大风形成机制。结果表明：暖区内层结不稳定范围向东扩展和强的垂直风切变,驱动飑线组织化加强并向前移动和发展。成熟阶段飑线热动力结构呈现出两支强入流和冷池的典型特征,即前侧入流在低层(0～3.0 km)辐合上升,部分气流在高层翻转流向系统前侧,无后向流出;后侧中层(4.0～5.5 km)入流进入云体后部,在水凝物强烈相变降温作用下,密度增大转而下沉;下沉气流区降雨蒸发冷却增强了雷暴冷池。相比于飑线南段单一的对流线,北段弓形特点突出,后侧入流下降,加之存在尾随层状云,有更大的潜在冷却作用,促进气流加速下沉增强地面雷暴高压,最终导致更强的极端大风。     

基于概率加权估计的中国极端气温时空分布模拟试验

建立可监测、可预报的雨涝危险性指数与暴雨洪涝受灾人口的关系模型,对暴雨洪涝灾前、灾中、灾后人口受灾情况快速评估具有重要意义。以湖北省为例,利用小时降水、日最大降水量、累积降水量与暴雨持续天数等气象资料以及水系、高程等孕灾环境资料,构建了雨涝危险性指数。结合历史洪涝受灾人口资料,建立基于雨涝危险性指数的暴雨洪涝受灾人口灾损曲线。按照重现期划分雨涝危险性等级,并通过计算不同重现期雨涝危险性指数的致灾阈值,建立危险性等级与受灾人口的定量关系模型。结果显示：（1）湖北省暴雨高危险区主要位于江汉平原以东,其次是鄂西南南部、江汉平原南部。（2）通过历史暴雨过程受灾情况比较,包含小时雨量和孕灾环境的雨涝危险性指数更能呈现暴雨过程的受灾程度。（3）湖北省暴雨洪涝受灾人口与雨涝危险性指数呈幂函数关系,年及暴雨过程实际受灾人口与拟合受灾人口的相关系数分别达0.800和0.891。（4）利用5 a、10 a和20 a三个重现期将雨涝危险性指数划分为三个等级,当雨涝危险性指数超20 a一遇时,预计受灾人口将达12万人以上。