基于MapReduce计算模型的气象资料处理调优试验

云计算技术使用分布式的计算技术实现了并行计算的计算能力和计算效率,解决了单机服务器计算能力低的问题。基于长序列历史资料所计算得出的气候标准值对于气象领域实时业务、准实时业务及科学研究中均具有重要的意义。由于长序列历史资料数据量大、运算逻辑较复杂,在传统单节点计算平台上进行整编计算耗时非常长。该文基于Hadoop分布式计算框架搭建了集群模式的云计算平台,以长序列历史资料作为源数据,基于MapReduce计算模型实现了部分整编算法,提高计算时效。同时,由于数据源本身具有文件个数多、单个文件小等特点,对数据源存储形式及数据文件大小进行改造,分别利用SequenceFile方式及文本文件合并方式对同一种场景进行计算时效对比测试,分别测试了10个文件合并、100个文件合并两种情况,使时效性得到了更大程度的提升。     

Effects of meridional sea surface temperature changes on stratospheric temperature and circulation

Using a state-of-the-art chemistry-climate model,we analyzed the atmospheric responses to increases in sea surface temperature （SST）.The results showed that increases in SST and the SST meridional gradient could intensify the subtropical westerly jets and significantly weaken the northern polar vortex.In the model runs,global uniform SST increases produced a more significant impact on the southern stratosphere than the northern stratosphere,while SST gradient increases produced a more significant impact on the northern stratosphere.The asymmetric responses of the northern and southern polar stratosphere to SST meridional gradient changes were found to be mainly due to different wave properties and transmissions in the northern and southern atmosphere.Although SST increases may give rise to stronger waves,the results showed that the effect of SST increases on the vertical propagation of tropospheric waves into the stratosphere will vary with height and latitude and be sensitive to SST meridional gradient changes.Both uniform and non-uniform SST increases accelerated the large-scale Brewer-Dobson circulation （BDC）,but the gradient increases of SST between 60°S and 60°N resulted in younger mean age-of-air in the stratosphere and a larger increase in tropical upwelling,with a much higher tropopause than from a global uniform 1.0 K SST increase.     

南海台风模式对“海燕”移动路径的预报

超强台风"海燕"是2013年最著名的台风。分析中国南海台风模式对"海燕"整个过程的预报,发现模式基本预报出"海燕"的快速穿过菲律宾和登陆越南后北翘东折的移动路径,但也存在一些不足,例如强度预报偏弱。通过高分辨率数值模拟分析了"海燕"的变化机理,发现高层暖心、高中低层一致东风气流是其超强发展和快速西移的主要特征。进一步的模式预报试验中,探讨了模拟技术对提高台风预报水平的影响作用。分析结果表明,准确的模式物理参数化(如边界层、积云对流和地形参数化)和模式初始大气构造等,以及提高模式分辨率有助于提高台风预报水平。     

中国雨季的一种客观定量划分

从客观分析角度出发,利用有序样本最优分割法对中国610个台站的气候平均（1961—2010年）候降水序列进行有序分割,给出中国不同区域的雨季定量划分。根据中国13个区域候降水量的气候平均值分布特征,并基于有序样本最优分割法的划分结果需同时满足分割段内波动小、段间差异大的要求,确定了各区域的合理分割数,通过制定3种雨季划分方案,对中国区域雨季进行了细致的定量划分。第1种方案将全年降水划分为雨季和旱季,结果表明,雨、旱两季差异明显的地区出现在华南西部沿海和新疆邻近区域;第2种方案将全年降水划分为雨季相对干期、雨季相对湿期和旱季3个降水阶段,这种特征出现的区域为华南大部分地区、江南地区、长江中下游地区、西南地区东部和南部,以及西北地区中东部;第3种方案将全年降水划分为春雨季、主雨季、秋雨季和旱季,出现这种特征的区域为长三角及淮河流域、黄淮和华北地区、东北地区、西北地区中部、内蒙古地区西部、青藏高原中东部及其以东地区。与已有的中国不同区域降水特征研究结果的比较表明,有序样本最优分割法不仅对中国雨季的划分客观有效,且其划分结果合理并具有明确的气象意义。     

Representation of tropical subseasonal variability of precipitation in global reanalyses

Tropical subseasonal variability of precipitation from five global reanalyses (RAs) is evaluated against Global Precipitation Climatology Project (GPCP) and Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) observations. The RAs include the three generations of global RAs from the National Center for Environmental Prediction (NCEP), and two other RAs from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) and the National Aeronautics and Space Administration/Goddard Space Flight Center (NASA/GSFC). The analysis includes comparisons of the seasonal means and subseasonal variances of precipitation, and probability densities of rain intensity in selected areas. In addition, the space–time power spectrum was computed to examine the tropical Madden-Julian Oscillation (MJO) and convectively coupled equatorial waves (CCEWs). The modern RAs show significant improvement in their representation of the mean state and subseasonal variability of precipitation when compared to the two older NCEP RAs: patterns of the seasonal mean state and the amplitude of subseasonal variability are more realistic in the modern RAs. However, the probability density of rain intensity in the modern RAs show discrepancies from observations that are similar to what the old RAs have. The modern RAs show higher coherence of CCEWs with observed variability and more realistic eastward propagation of the MJO precipitation. The modern RAs, however, exhibit common systematic deficiencies including: (1) variability of the CCEWs that tends to be either too weak or too strong, (2) limited coherence with observations for waves other than the MJO, and (3) a systematic phase lead or lag for the higher-frequency waves.     

北斗三号MEO卫星非保守力建模

非保守力模型精度不高是制约BDS-3卫星定轨精度的主要因素之一。本文针对BDS-3 MEO卫星构建了地球辐射、天线辐射和箱体-两翼（BW）太阳光压模型,对典型的经验光压模型（ECOM1和ECOM2）进行补偿得到多个非保守力模型,收集全球观测网的数据进行定轨试验,通过轨道重叠互差和激光测距残差分析比较不同轨道模型的优劣。试验结果表明,经验光压模型是影响轨道精度的主要因素,在名义偏航模式下,ECOM2具有更好的表现,但ECOM1对卫星的姿态模式更不敏感。地球辐射和天线辐射会引起北斗卫星轨道径向约3 cm的系统性偏差,对二者建模后,几乎可以完全消除卫星C29和C30的激光残差系统偏差,但卫星C20和C21的系统偏差反而增大。此外,增加box-wing模型对于提高轨道精度也是有益的。     

山东省曹县城区地热资源地质条件综合研究

曹县城区地处鲁西南黄泛平原地区,该区地表被巨厚的第四系和新近系松散层覆盖,区域断裂构造十分发育,地热成矿地质条件有利。可被利用的热储层主要有2个,分别为新近纪明华镇组热储和奥陶纪热储,二个热储层地热资源各具特点。对该区可利用热储层地热资源地质条件进行了分析研究,为下一步曹县城区地热资源的开发利用提供参考性地质依据。     

四酸溶矿——电感偶合等离子体发射光谱法测定钼矿中的钼

为了适应地质找矿和地质大普查工作对矿样测定速度和正确度的要求,对钼矿样品中的钼的测定方法进行试验,探讨在敞开体系中用盐酸+硝酸+氢氟酸+高氯酸的四酸溶矿体系消解钼矿样品,使用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-AES)测定钼的方法。     

北京昌平十三陵钻孔地应力测量与实时监测在断层活动危险性分析中的应用探讨

本文尝试运用北京昌平十三陵钻孔98 m深度原地应力测量和实时监测数据,依据弹性力学应力张量叠加原理,计算得到不同时段地应力结果;根据断层滑动摩擦准则,探讨南口山前断裂活动性,对了解该区地震危险性有重要的意义。原地应力测量与实时监测计算结果表明:在2010年1月初和2013年3月31日,最大水平主应力平均值分别为5.30 MPa和7.56 MPa,呈增加趋势;最大水平主应力方向也由NNW逐渐过渡到NE至近EW向。断层面上剪应力与正应力的比值结果显示:在2010年1月初和2013年3月底,平均比值分别为0.12和0.22,虽均没有达到断层面临界滑动摩擦系数0.6,但其显示出的增加趋势在一定程度上反映了该地区构造活动有增强的迹象,该现象值得关注。