“7·20”华北强暴雨集合预报的中期预报转折和不确定性分析

中央气象台主观预报和数值模式对2016年7月20日华北强暴雨过程的中期预报出现了一定的误差,本文利用ECMWF(简称EC)集合预报和T639集合预报等资料对"7·20"华北强暴雨过程的中期预报效果进行了分析,结果发现:(1)EC集合预报在7月16日前后对降雨区及强度的预报出现了明显转折,其因是大尺度影响天气系统的预报发生了转折性变化,7月16日20:00起报的环流形势集合平均场对比15日20:00起报场显示,在河套地区附近500hPa低槽发展更深,其下游华北高压脊也更强,形成了移动缓慢"东高西低"的环流型,黄河气旋及中低层西南涡北抬加强,导致降雨预报更接近于实况;(2)集合敏感性分析发现对降雨中期预报敏感的区域与转折前后预报的环流差异的分布型一致,引起降雨预报转折的影响系统也是降雨中期预报不确定性的来源;(3)对于降雨预报最敏感的环流系统是黄河气旋,集合成员预报的黄河气旋偏西偏北,强度越强,则预报的京津冀地区降水量越大。     

改进的CLDAS降水驱动对中国区域积雪模拟的影响评估

积雪因为其特定的属性在气候变化和水文循环中扮演着重要角色,在大气和陆面之间起到了调节能量和水交换的显著作用,而陆面驱动数据的质量直接决定着模式对积雪的模拟效果。本文采用CLDAS(CMA Land Data Assimilation System)和改进后的降水驱动(CLDAS-Prcp)分别驱动Noah3.6陆面模式对积雪变量进行模拟,并对中国主要的积雪区东北区域、新疆区域、青藏高原区域的积雪覆盖率、雪深、雪水当量的模拟效果进行了评估。结果表明,CLDAS-Prcp改善了原有驱动在冬季由于低估降水所造成的模拟积雪量偏少的情况;东北区域模拟结果与观测的时间变率最为一致,积雪覆盖率、雪深、雪水当量的相关系数分别为0.42,0.78,0.93;而雪水当量的改进效果最明显,均方根误差和偏差分别减小了54.8%和83.1%,相关系数提高了0.47;同时,CLDAS-Prcp不仅能反映积雪变量的年际变率,而且能够较准确地反映出强度较大的突发降雪事件。     

青藏高原那曲地区夏季一次对流云降水过程的云微物理及区域水分收支特征

第三次青藏高原科学试验针对高原夏季云和降水物理过程开展了大量观测研究,为进一步揭示高原云微物理结构、云中水分转化和区域水分收支特征,本文采用中尺度数值预报模式（WRF）并结合高原试验期间的各种观测资料,对那曲观测试验区2014年7月5~6日的一次较为典型的夏季对流云降水过程进行了数值模拟研究。结果表明WRF模式能够基本再现高原夏季对流云的发展演变过程以及降水的日变化特征。模拟结果显示高原夏季对流云中具有较高的过冷云水和霰粒子含量,冰相过程在高原云和降水的形成和发展中具有十分重要的作用,地面降水主要由霰粒子融化产生。暖雨过程对降水的直接贡献很小,但在霰胚形成中具有十分重要的作用。霰粒子胚胎的形成主要来源于冰晶与过冷雨滴的撞冻过程,雪粒子和过冷雨水的碰冻转化及过冷雨滴的均质冻结贡献相对较小。霰粒子的增长过程在12 km（-40℃）以上层主要依靠对冰晶、雪粒子的聚并收集过程,而在其下层的增长过程主要依赖对过冷云水的凇附增长,对雪粒子的聚并收集和凝华增长过程较小。高原那曲地区净水汽收支为正,日平均降水转化率可达20.75%,接近长江下游地区,高于华北、西北地区。该地区日降水再循环率为10.92%,说明局地蒸发的水汽对高原降水的水汽来源具有一定的贡献,但高原降水的90%仍然由外界输入的水汽转化形成。     

云凝结核浓度对北京一次降水过程影响的数值模拟

利用WRF v3.6.1模式,采用Thompson云微物理参数化方案对北京奥运会期间的一次降水过程进行了模拟,通过3组数值试验对比分析了高、中、低云凝结核浓度对降水的影响。数值试验结果显示:(1)在云凝结核浓度较低的情况下,云凝结核浓度增加使24 h累积降水量增加,且增加的幅度相对较低;在云凝结浓度较高的情况下,云凝结核浓度增加使24 h累积降水量减少,且减少的幅度相对较高。(2)从地面雨强分布来看,不同的云凝结核浓度对暴雨、大雨、中雨、小雨的影响均体现在降水强度上,对降水位相的影响不显著。(3)云凝结核浓度的变化对低云量的影响与其对降水的影响相一致,故低云量是影响降水的一个重要因素。     

全球1.5℃和2.0℃升温对中国小麦产量的影响研究

采用部门间影响模式比较计划（ISI-MIP）的气候模式,确定全球升温1.5℃和2.0℃出现的时间,并结合农业技术转移决策支持系统（DSSAT）模型模拟小麦的产量,最终选取4套数据对比研究中国小麦区温度和降水变化特征以及各区域小麦产量变化趋势,综合评价了不同升温情景对中国小麦产量的影响。结果表明：(1)在全球升温1.5℃和2.0℃背景下,我国小麦生育期内温度相对于工业革命前分别升高1.17℃和1.81℃。两种升温情景下我国春麦区升温幅度大于冬麦区升温幅度。春麦区中新疆春麦区升温幅度最大,西北春麦区升温幅度最小;冬麦区中温度变化最大和最小的麦区分别为西南冬麦区和黄淮冬麦区。(2)在全球升温1.5℃和2.0℃情景下,我国小麦生育期内降水相对于历史时段(1986—2005年)分别增加9.1%和11.3%。从各麦区来看,两种升温情景下春麦区降水增加幅度略大于冬麦区的增加幅度。所有麦区中只有新疆春麦区降水低于历史时段降水。春麦区降水增加幅度最大的麦区为北部春麦区。冬麦区中降水增加较大的麦区为北部冬麦区和黄淮冬麦区,降水增加较小的麦区为华南冬麦区和西南冬麦区。(3)两种升温情景下,我国小麦单产相对于历史时段(1986—2005年)平均减产分别为5.2%和4.6%,两种升温情景对中国小麦产量并没有显著的差异。在全球升温大背景下我国春小麦主要呈现增产趋势,冬小麦主要呈现减产趋势。减产幅度较大的麦区为华南冬麦区和青藏春麦区,增产幅度最大的麦区为西北春麦区。从各麦区产量减产面积比例上看,我国各麦区减产面积所占比例趋势为从北向南由多变少再变多,其中华南冬麦区减产面积所占比例最大,北部冬麦区最小。     

Spatiotemporal correlation in WebGIS group-user intensive access patterns

Group-user intensive access to WebGIS exhibits spatiotemporal behaviour patterns with aggregation features and regularity distributions when geospatial data are accessed repeatedly over time and aggregated in certain spatial areas. We argue that these observable group-user access patterns provide a foundation for improved optimization of WebGIS so that it can respond to volume intensive requests with a higher quality of service and improve performance. Subsequently, a measure of access popularity distribution must precisely reflect the access aggregation and regularity features found in group-user intensive access. In our research, we considered both the temporal distribution characteristics and spatial correlation in the access popularity of tiled geospatial data (tiles). Based on the observation that group-user access follows a Zipf-like law, we built a tile-access popularity distribution based on time-sequence, to express the access aggregation of group-users with heavy-tailed characteristics. Considering the spatial locality of user-browsed tiles, we built a quantitative expression for the correlation between tile-access popularities and the distances to hotspot tiles, reflecting the attenuation of tile-access popularity to distance. Moreover, given the geographical spatial dependency and scale attribute of tiles, and the time-sequence of tile-access popularity, we built a Poisson regression model to express the degree of correlation among the accesses to adjacent tiles at different scales, reflecting the spatiotemporal correlation in tile access patterns. Experiments verify the accuracy of our Poisson regression model, which we then applied to a cluster-based cache-prefetching scenario. The results show that our model successfully reflects the spatiotemporal aggregation features of group-user intensive access and group-user behaviour patterns in WebGIS. The refined mathematical method in our model represents a time-sequence distribution of intensive access to tiles and the spatial aggregation and correlation in access to tiles at different scales, quantitatively expressing group-user spatiotemporal behaviour patterns with aggregation features and a regular distribution. Our proposed model provides a precise and empirical basis for performance-optimization strategies in WebGIS services, such as planning computing resource allocation and utilization, distributed storage of geospatial data, and providing distributed services so as to respond rapidly to geospatial data requests, thus addressing the challenges of volume-intensive user access.     

Climate change and the long-term viability of the World’s busiest heavy haul ice road

Theoretical and Applied Climatology - Climate models project that the northern high latitudes will warm at a rate in excess of the global mean. This will pose severe problems for Arctic and...     

区域自动气象站温度传感器检测仪的研制与应用

此温度传感器检测仪采用半导体制冷技术制作温度发生器,采用智能PID温控技术设计了温度控制装置,通过单片机来实现数据采集和检测过程智能控制功能。经试验验证其各项指标均达到了野外检测的技术要求。对比检测仪与常规实验室检定装置和国家级自动气象站现场校准装置的业务试用结果,3种检测结果基本一致。且此检测仪升温和降温速度快,操作简单,方便携带,检测的精度可满足区域自动气象站的温度探测数据的质量评估要求,为区域自动气象站温度传感器的现场检测提供了有效且可行的技术保障。     

基于参与式调查与主成分分析的金塔绿洲变化驱动力分析

内陆河流域绿洲变化驱动机制是旱区绿洲学研究的核心内容之一。利用1963~2010年的Keyhole存档相片、KATE-200卫星航片、Landsat遥感影像等多源数据,获取了金塔绿洲空间分布及面积变化信息。在此基础上,结合参与式调查和主成分分析方法定量分析绿洲变化的驱动机制。研究表明：近47 a来金塔绿洲总体呈现增长的趋势,绿洲规模不断扩大,至2010年绿洲面积高达539.47 km²。其主要原因是气候变化、人口增加、水资源的开发利用与科技进步、社会经济发展及政策等因子的相互交织作用。气候变化是背景因子,人文因子是绿洲变化的主成分因素,且在不同历史社会背景下,其主导人文因素也不同。     

东北现象再解析和东北振兴预判研究——对影响国土空间开发保护格局变化稳定因素的初探

从“东北现象”的新近表现,提出影响国土空间开发保护格局变化的3个稳定因素：资源环境承载能力、地缘关系、文化和体制机制。分别对3个稳定因素在东北地区的特征状况进行了解析,结果表明东北资源环境承载能力本底强,但开发利用效益不佳,突出表现在优化开发区和重点开发区面积过小、限制性开发区收益较低、资源环境承载力预警超载低;位于全球三大经济圈之一的东北亚核心区,地缘优势突出,但未能转换为经济优势,突出表现为外向型经济比重过小、对日韩贸易地位不凸显;文化和体制机制成为限制东北地区发展的核心障碍,突出表现在产业结构不合理、国有经济比重过高。以五大发展理念为指引,结合东北振兴的问题导向,着重对东北地区提高科技创新能力解决发展驱动力的转型、创新国有企业改革模式和促进多种所有制经济协调发展、围绕“一带一路”战略实现开放经济的转型以及腾出国内市场促进东北优势产业继续保持活力、以共享发展理念消除城市贫困增进东北地区民生福祉、采取经济社会生态效益相统一的原则实现东北地区按照主体功能定位进行发展等开展预判研究。