闽南沿海地区不同日观测次数大气稳定度的对比

本文通过地处闽南沿海地区崇武气候站不同日观测次数大气稳定度的对比分析表明 :采用 8个时次和 4个时次观测记录所统计的稳定度频数 ,误差较小(与 2 4个时次比较 ,下同 ) ,对重要结论无大影响 ,能够较准确地描述大气稳定度的状况和特征 ;而采用 3个时次观测资料分析 ,其误差大 ,甚至导致相反的结果 ,实际应用时必须慎重。     

一般气候站用P-T法分析大气稳定度系统误差方法的改进

使用一般气候站资料，用P－T法分析大气稳定度，其系统误差的大小主要在于缺少夜间的观测记录。本文针对这一资料特点，提出4种逼近夜间02:00实际情况的方法。经验证，4种方法都能保证基本结论不发生变化，达到与4时次记录相当的水平，系统性误差得到缓解，对实际工作有一定的参考作用。     

E1 Nio形成期热带西太平洋上空大气热结构

本文根据1982年12月至1987年2月中美热带西太平洋海-气相互作用联合调查观测资料计算了大气边界层的块体理查森数和温度结构系数,分析了大气边界层热力稳定度、几个标准等压面热力状况和风场的分布特征,并与1985年底至1986年初的观测资料作了对比,得出E1 Nino形成期热带大气热结构的一些特征。     

台湾海峡西岸中部大气稳定度频数分布特征及其成因

本文采用稳定度的国家行业标准分类法,使用福建崇琥气象站１９９１－１９９４年逐日２４ｈ资料,分析了台湾海峡西岸中部大气稳定度频数分布特征。结果表明,由于该地区的地方性气候特点,导致其大气稳定度的两个明显地域性特征;（１）中性类频数大于其他２地区;（２）稳定类和不稳定类频数在夏季同时达到一年中最大。     

青岛混合层高度变化特征及与空气污染的关系

选取青岛2000—2015年逐日地面观测资料和环境监测中心站2011—2015年逐日主要大气污染物浓度资料,分析了青岛大气混合层高度和大气稳定度的变化特征,对青岛日最大混合层高度与空气污染物浓度进行相关分析。结果表明:近16a来,青岛大气混合层高度年际变化呈逐渐减小的趋势,日变化呈现单峰结构;大气稳定度以D类的出现频率最高,深秋到初冬大气较为稳定,4—8月A,B,C类稳定度较其他月份升高;清晨和傍晚大气以中性层结为主,中午弱不稳定发展,夜间稳定层结明显增强。空气污染物质量浓度与日最大混合层高度有明显的负相关关系,污染物质量浓度越大,日最大混合层高度越小;反之,污染物质量浓度越小,日最大混合层高度越大。     

关于海面上大气稳定度的计算问题

本文提出仅需若干特定层次的风速与气温的观测(或计算)值便可算出大气稳定度的5个简化式。计算结果显示:(1)所论海区可沿用风速的对数律,而(气温—表面水温)的对数律是有条件地被采用;(2)R_1=R_2,R_1=ζ_2和ζ_3=ζ_2。     

利用船载走航涡动相关资料分析北黄海海域大气湍流特征

利用船载涡动相关系统的走航观测资料,分析了北黄海海域大气边界层湍流特征,并初步讨论了走航观测方式的可行性。观测资料中,风速脉动功率谱有异常高值,经船体运动校正后可以去除。北黄海海域大气边界层中无量纲风速标准差与稳定度之间存在1/3次方关系;依据走航资料得到的拖曳系数与定点观测结果之间存在一定差异,但它们与风速之间的关系具有一致性。依据相似性理论并通过与定点观测结果的对比可见,走航观测方式能够获得海洋大气边界层的湍流特征,但走航观测资料在船体运动校正后出现低频功率谱值增大的现象,这可能与船体平移的低频变化未能被完全去除有关。     

冷空气过程对黄海东海区域海洋大气边界层结构影响的个例分析

利用一次冷空气过程的14组GPS探空数据,采用位温梯度法确定了冷空气过境前后大气边界层高度,并分析了冷空气过程对大气边界层结构的影响。结果表明:冷锋过境加大了海洋大气边界层的静力不稳定度,使边界层内对流活动增强,且锋面过后距离锋面越近的区域边界层的静力不稳定度越大;冷锋过境使边界层的平均高度升高,边界层顶处逆温梯度增大。结合ERAInterim再分析资料,分析认为大气边界层高度与静力稳定度(海气温差)存在显著的正相关关系(相关系数达0.73),海气温差越大,大气边界层高度越高。     

用垂向光学辐照度测量数据计算雾能见度的方法和验证

大气能见度是描述雾的重要物理参数。目前测量大气能见度是采用主动光源测量水平方向的可视距离,本文提出了用垂直方向测量的自然光光学数据计算能见度的方法,该方法通过测量两个不同高度上的谱辐照度,计算谱衰减系数,然后将自然光参数转换为标准光参数,按照大气能见度的定义计算能见度,形成了由垂向光学测量获取大气水平能见度的合乎规范的理论和实际可行的计算方法。在2016年5月5日,作者采用2台光学辐照度计(Trios)和1台能见度仪进行了9h的观测,获得了一个完整的雾生成和发展过程的观测数据,对本文提出的算法进行了检验。针对环境干扰因素可能导致虚报雾的情形,本项研究提出,先从光谱数据本身定性判断是否有雾,再通过本文提出的理论方法计算能见度。研究发现直射光和散射光在594和674nm的特异性,用归一化光谱之差作为判据,成为能见度是否小于2 000m的可靠判断方法。结果表明,光学观测的计算结果在能见度小于1 000m的均方根误差为173m,在能见度小于2 000m的均方根误差为471m。与通常使用的用550nm单一谱段衰减系数计算大气能见度的方法比较,精度有很大提高。尤其对于能见度小于2 000m的情形,与实测能见度有很高的一致性。用垂向光学辐照度观测结果计算能见度是可行的方法。     

近岸陆地与海面风速关系分析研究

分析了近岸陆地与海上风速同步观测资料(1989年5—12月),发现海上风速与陆上风速之比并非总大于1。海、陆风速之比值不仅有明显的日变化,也随季节不同而异。进一步研究指出,海、陆风速比值是陆地地面粗糙度、大气稳定度、测站离岸线距离以及海面风速等因素的函数。利用大气边界层的理论和已有实验结果解释了海、陆风速比值的观测事实,并给出了该比值变化规律的一些定性结论。     

水面上大气稳定度的作用

讨论了水-气交界面上大气稳定度对C_D与U_(10)和U.与U_(10)等关系的影响,还探讨C_D如何受制于大气稳定度参量(TV)。指出大气稳定度的效应是明显的。由于所得的方程是以湖泊、内陆海、海湾和海洋的实测资料为基础的,且数据达605组之多,故文中方程较具普遍性。所提方程都经初步验证。     

海气界面大气湍流通量传感系统设计

海气界面大气湍流通量监测对研究海气交换意义重大。通过对湍流通量观测技术方法研究,设计了一套监测传感系统。该系统采用主从结构,由超声风速仪、温湿传感器、232连接模块和主控机构成,满足了湍流观测的要求。     

海面风应力偏离风向的观测与分析

针对海气界面风应力方向与风向不一致的现象,2015年2月4日至3月12日在南海博贺观测平台开展了综合观测,利用涡动相关法计算了海气界面风应力,并在3类大气稳定度条件下分析了风应力矢量偏离风矢量的角度变化,进一步讨论了大气层结稳定时两者角度之差与风速的参数化关系。结果表明:在大气层结稳定条件下,风应力矢量偏向风矢量左侧,且偏离角度随逆波龄和风速增大而减小;当大气层结不稳定时,风应力矢量一般偏向风矢量右侧。海气界面风应力矢量受海表面风、波浪以及大气层结的共同调制。     

海洋-大气二氧化碳通量的观测技术

大范围稳定地获取海洋-大气系统中二氧化碳的精确数据,是海洋科学、大气科学以及全球变化科学和可持续发展科学计划中的重要任务.准确评估海-气CO2通量需要对海洋和大气中相关参数的同步精确连续观测,需要发展和建立海-气CO2通量的立体观测平台.该观测平台包括岸基、船基、航空、卫星和浮标等系统,主要技术包括走航大气和海水观测技术、浮标海-气CO2通量观测技术、极区海洋-大气CO2通量的观测技术和遥感海洋-大气CO2通量观测和评估技术.     

基于海战环境的大气波导观测方法研究

海上作战一旦遇到大气波导,可使船载电子信息系统之间的短波通信距离增大数倍,同时通信距离范围内的部分区域会出现电磁盲区。该文以海上战场环境为背景,阐述了海上大气波导对未来海上作战的重要性。通过对大气波导的形成机制和影响机理进行研究,系统化概括了蒸发波导、表面波导和抬升波导的观测原理及常用观测方法。通过对比分析传统大气波导的观测方法,发现其在观测手段、观测精度、观测范围和观测成本方面存在局限性。基于此,该文提出一种多物理场协同探测的大气波导观测方法,该方法通过集合海上浮标网、船联网、星联网和岸基网等各类观测仪器和设备,可实时获取海上大气参数,构建海上大气波导预报系统。最终,通过该预报系统可实现海上大气波导大范围、高精度、实时性预报,对海上作战掌握制空权具有重要意义。     

海温数值预报资料同化试验Ⅰ.客观分析的最优插值法试验

利用最优插值法发展了一个海温短期数据预报的资料同化系统，并进行了一些客观分析试验。这个同化系统具有下述几个特点：（１）由于海温的保守性，在对海个时次的船舶报ＳＳＴ资料进行同化时，加入了前后相差６ｈ的相邻资料作为同时资料，增加了资料密度，较好地解决了海洋资料相对稀疏引起的问题；（２）利用模式的一系列后报试验结果来估计模式预报误差的标准差，这比常用主观猜测的方法更加客观；（３）对观测资料进行检误的质量     

海温数值预报资料同化试验：Ⅰ.客观分析的最优插值法试验

利用最优插值法发展了一个海温短期数据预报的资料同化系统，并进行了一些客观分析试验。这个同化系统具有下述几个特点：（１）由于海温的保守性，在对海个时次的船舶报ＳＳＴ资料进行同化时，加入了前后相差６ｈ的相邻资料作为同时资料，增加了资料密度，较好地解决了海洋资料相对稀疏引起的问题；（２）利用模式的一系列后报试验结果来估计模式预报误差的标准差，这比常用主观猜测的方法更加客观；（３）对观测资料进行检误的质量     

大气的可预报性:有数学理论吗?

长期以来,人们公认天气预报经常是不准确的。目前大多数人们认为,造成这种不准确性的原因,不单纯是由于缺乏最好的预报技能,而可能由于大气某些内在的不可预报性所致。当前对大气可预报性的研究,一般以假定的相对于小振幅扰动的大气不稳定性为基准,以没有任何误差的大气观测的不可能性作为前提。如果大气的几个状态几乎是相同的,以致于没有根据来描述某一种实际存在的大气状态,即使这些状态纵然取决于相同的规律,最终必定在不同的过程中发展,归根结底将不存在从几个有显著差别的状态中选择预报的根据。 大多数可预报性的研究,建大在数值模式的基础上,通常的做法是由“正确的”初始状态和一个或更多个“不正确的”初始状态确定出解,观察这些解的离散速率,依据加倍时间,对小振幅误差结果进行总结。     

渤、黄、东海表层余流场的一种客观分析--应用物理模型法

海洋的上混合层可近似为温度、盐度和余流的垂直均匀层,如同大气的充分混合层一样.稳定度很大的跃层可看作是流的一个物质面,由此推理混合层内的余流通量可视为是水平无辐散的.本文以物理模型的方法设计了在渤、黄、东海海域求解多连通区域无辐散流的数值解法,研制了一个适用于上混合层积分模式的余流客观分析方法,并用多年平均的8月的余流和混合层深度的观测资料求解了无辐散流场,结果与被海洋学者认知的基于实测资料分析的渤、黄、东海环流图较好地一致.     

一维综合孔径微波辐射计遥感海面温度的敏感性分析

一维综合孔径微波辐射计能够有效提高观测的空间分辨率,其观测入射角通常在0°~55°范围内变化。为了开发适用于一维综合孔径微波辐射计的海面温度反演算法,需要评估其观测亮温对海洋大气环境要素的敏感性。利用海面发射率模型和大气辐射传输模型,构建了适用于一维综合孔径微波辐射计的微波海洋大气辐射传输模式,研究了C波段垂直和水平极化微波辐射亮温在不同入射角下对海洋大气环境要素的敏感性变化情况,并定量计算了相应的敏感系数。结果表明:垂直和水平极化亮温对海洋大气环境要素的敏感性表现出不同的特性。随着入射角的增大,垂直极化亮温对海面温度的敏感性增强,对海面风场的敏感性相对减弱;水平极化亮温则相反。由大气水汽含量和云液态水含量误差引入的垂直和水平极化亮温误差随入射角增大而增大,但是,即使在55°的大入射角下垂直和水平极化亮温误差仍小于0.12 K。对于海面温度反演精度优于1 K的要求,一维综合孔径微波辐射计的测温精度需优于0.6 K。研究结果对于一维综合孔径微波辐射计海面温度反演算法的研究和载荷设计具有一定的理论指导意义。