基于Denauit-Hartenbery的高分辨Kirkpatrick-Baez镜成像结构设计与控制方法研究

针对在高能等离子体X射线诊断中的Kirkpatrick-Baez （KB）高分辨显微控制较困难的问题,基于Denauit-Hartenbery （DH）原理,率先提出了双5自由度KB镜成像结构,分析了双机械手的各个连杆坐标系和位姿结构的运动学方程,从理论上分析双5自由度KB镜的像差.在此基础上搭建双5自由度KB镜光路系统,编制了KB镜控制流程,并获取了清晰的十字成像.实验结果表明,该方法设计的双5自由度机械手控制方法可以实现KB镜的精确控制,从而得到高精度分辨成像效果.     

2018年7月15—17日北京极端强降水过程三类对流风暴及其强降水特征分析

2018年7月15—17日,北京遭遇当年入汛以来最强降水过程。该过程具有持续时间长、累计雨量大、局地雨强强等特点。针对小时降水量阶段性减弱的特征,对该过程不同阶段三类对流风暴及其强降水特点进行了对比分析。结果表明： 16日凌晨副热带高压边缘暖区强降水主要由低质心型对流风暴造成,该时段暖湿层结深厚,垂直风切变较弱;对流系统具有类似热带强降水型风暴特征,加之“列车效应”影响,导致北京密云出现极端强降水;高质心型对流风暴出现在16日至17日凌晨,受高空槽和副热带高压共同影响,中层有干空气侵入,整层垂直风切变较强;对流系统存在悬垂结构特征,但局地性强、移速快,其造成的最大降水量要弱于低质心型对流风暴;混合型对流风暴对应17日高空槽过境的强降水,该时段能量和水汽条件较前期明显减弱;对流风暴的强度和降水量级在三类风暴中最弱。不同类型对流风暴对应的环境条件、结构特征及其移动传播特点决定了该过程不同阶段的降水强度和量级。     

Trend and Interannual Variability of Chinese Air Pollution since 2000 in Association with Socioeconomic Development: A brief Overview

air pollution, trend and variability, socioeconomic development, satellite measurements, bottom-up emission inventories, top-down constraints     

1953～2017年黄河源区气温变化的多尺度特征

基于黄河源区8个站点的年平均气温序列,利用集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）方法,揭示了以玛多站为代表的黄河源区1953~2017年气温演变的多时间尺度特征,探讨不同时间尺度上的周期振荡对气温变化总体特征的影响程度,分析了黄河源区不同时间尺度的气温变化与海温指数,尤其是与北大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）间的关系。结果表明:（1）1953年以来黄河源区玛多站年平均气温以0.31 ℃/10 a的变化率表现为明显的增暖趋势,20世纪80年代后期开始转暖,尤其是进入20世纪90年代后期变暖更加明显。（2）1953~2017年,黄河源区年平均气温呈现3 a、6 a、11 a、25 a、64 a及65 a以上时间尺度的准周期变化,其中以准3 a和65 a以上时间尺度的振荡最显著,准3 a的年际振荡在21世纪以前振幅较大,而进入21世纪后年际振荡振幅减弱,65 a以上时间尺度的年代际振荡振幅明显加大。（3）1998年气候显著变暖以前,以准3 a周期为代表的年际振荡在气温演变过程中占据主导地位,1998年气候显著变暖以后,65 a以上时间尺度周期振荡的贡献率增加近5倍,与准3 a周期振荡的贡献相当。（4）气温与Nino3.4指数和PDO（Pacific Decadal Oscillation）指数的同期相关均不显著,但当气温领先PDO指数22 a时正相关最大且显著,不同于PDO指数,气温原始序列及其3个年代际尺度分量滞后AMO指数3~7 a或二者同期时相关性最高,这就意味着AMO对黄河源区气温具有显著影响。（5）AMO的正暖位相对应着包括中国的整个东亚地区偏暖,黄河源区只是受影响区域的一部分,20世纪60年代至90年代初期AMO的负冷位相期、20世纪90年代中后期至今AMO的正暖位相与黄河源区气温距平序列的负距平、正距平相对应,气温在65 a以上时间尺度的变化与AMO指数相关性更高,可见,AMO是影响黄河源区气温变化的一个重要的气候振荡,这种影响主要表现在年代际时间尺度上。     

揭阳市低温的气候变化特征

选取了揭阳市4个市县1966-2015年50年国家站地面观测气温资料,采用线性回归、Mann-Kendall非参数检验和Morlet小波分析等方法,分析了揭阳市低温的气候变化特征,结果表明:50年来,揭西县低温日数最多,最主要影响时段在1月份。低温日数呈显著减少趋势;低温初日呈延后的趋势,低温终日则是提前的趋势。揭阳市区低温日数在1981年出现突变;揭阳市的低温期下降趋势不显著;揭阳市区低温日数在13年尺度上,平均周期约为8年,约经历了4个周期的从多到少的振荡,在2004年之后表现较平稳;在4年的尺度上,20世纪70年代之前经历了4个周期的从多到少的振荡,1978年之后振荡幅度变小,周期变化不明显。     

西宁曹家堡机场雷暴统计特征分析

基于2006—2015年西宁曹家堡机场的雷暴观测资料,从雷暴日（次）数、持续时间、初现方位、伴随天气现象和雷暴初终日特征方面对该高原机场的雷暴特征进行统计分析。结果表明,曹家堡机场年平均雷暴日数为34.7 d,主要发生在5—9月,夏季是该机场雷暴的集中爆发期;雷暴具有明显的日变化特征,集中发生在午后至夜间（16—22时）,持续时间在2 h以内;雷暴初现方位以偏西、偏北为主,偏西、偏北的对流云团发展是该机场飞行保障的关注重点;雷暴伴随天气现象以干雷暴和小阵雨为主,而少数伴有中、大阵雨的强雷暴主要发生在夏季;雷暴初终日平均间隔为173.2 d,并且初雷能充分体现该机场的典型雷暴特征。     

1961—2017年辽宁省旱涝急转现象时空演变特征

利用1961-2017年辽宁省61个气象站逐月降水数据,以5-8月为研究时段建立旱涝急转指数（drought-flood abrupt alternation index,DFAI）序列,采用线性倾向法、趋势分析、阶段性分析、T检验、ArcGIS空间插值等方法对辽宁省降水集中期的旱涝急转现象进行时空特征分析。结果表明：1961-2017年辽宁省降水集中期DFAI总体以-0.7/（10 a）的速率下降,有13 a出现旱转涝,有19 a出现涝转旱;DFAI强度以0.1/（10 a）的速率略呈上升趋势。近57 a,辽宁省旱转涝多发生在20世纪60年代,涝转旱多发生在20世纪70年代和20世纪初之后,1989年出现了涝转旱的突变,发生频率呈增多趋势,1994年又出现旱转涝的突变,发生频率呈减少趋势。典型旱转涝年（2013年）,DFAI的高值区分布在中、西部地区;典型涝转旱年（2014年）,DFAI绝对值的高值区分布在东北部和中西部地区。DFAI变化率在空间分布上具有明显的中、北部增多,东、西部减少的趋势差异。     

低层偏南气流对一次暴雨过程的动力作用分析和数值模拟

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2010年7月22-25日四川盆地西部出现的一次暴雨过程进行了诊断分析.结果表明:暴雨出现在对流层低层南海至四川盆地一直维持偏南气流的环流背景下,暴雨与这支偏南气流的风速演变密切相关,降雨强度随南风气流的增强而增强,南风气流增强所形成的风速辐合及正涡度平流是暴雨的主要动力触发因子,暴雨与低层辐合和正涡度平流区域有很好的对应关系.WRF数值模拟试验进一步表明:850 hPa层3h风速演变对中尺度对流系统的发展具有很好的指示意义,在3h风速增大区域的下风方,未来3h对流云团将迅速发展;盆地西部形成的气流辐合与其西侧的高原地形密切相关.     

闽南沿海地区低能见度事件变化特征分析

利用2005-2010年闽南沿海地区9个气象站(厦门、同安、漳州、东山、漳浦、龙海、诏安、晋江和崇武)的日常观测能见度、相对湿度等气象资料,采用统计方法,探讨了闽南沿海地区低能见度事件的年、季和日变化等变化特征规律.分析发现,闽南沿海地区低能见度事件的年平均能见度一般在6 km左右,且低能见度在霾时总体要好于(轻)雾时;上半年低能见度事件持续时间较长且多发,下半年低能见度事件持续时间短且出现频率低于上半年.通常,08时的能见度最差,14时和20时转好,02时的能见度较08时要好,只有沿海测站东山站和崇武站在冬春季02时能见度较08时差.霾是造成闽南沿海地区出现低能见度事件的主要原因,(轻)雾次之,反映出该地区经济快速发展对能见度的影响.     

一次致灾大暴雪的多尺度系统配置及落区分析

利用高时空分辨率T6390场预报资料、FY-2C卫星资料和Doppler雷达产品,详细分析了2010年2月23日发生在新疆天山北坡中部致灾大暴雪的多尺度系统和物理量场配置以及发生时间和落区.结果表明,南北支短波槽的合并、加强使得冷暖空气强烈交汇是造成大暴雪的主要环流背景,低空急流、辐合线和切变线是大暴雪的主要触发机制,低空急流输送的大量水汽和高低空急流的有利配合有助于低层上升运动加强,为暴雪强度的增强提供了有利条件.大暴雪发生在南北支短波槽交汇处、高空急流入口区右后方辐散区、低空西南暖湿急流出口区左侧辐合区、辐合线前部、切变线南侧以及地面冷锋附近的重叠区域内.大暴雪期间中高层辐散大于中低层辐合,上升运动强盛且深厚,水汽辐合强烈、湿层深厚.中-α和中-β尺度冷云团是造成大暴雪的主要系统,降雪强度、范围和持续时间与冷云团强度、面积及其生命史呈正相关,大暴雪发生在冷云团内部局地增强及强中心维持阶段,并位于TBB≤-65℃的中-α尺度和TBB≤-70℃的中-β尺度冷云团边缘的TBB梯度最大处.强降雪时段雷达回波呈带状分布,回波移动方向与带状长轴方向一致,使得降雪时间较长;回波强度演变、强中心范围与降雪量分布及强降雪中心范围基本一致,强降雪中心的回波强度达35～40 dBz,回波强度梯度大,“S”形速度场曲率大,垂直累积液态水含量有短时的跃增过程,回波演变具有短时弱对流特征.