ASSIMILATION OF OBSERVED SURFACE WIND WITH GRAPES

With the advances of numerical weather simulation and reduced data assimilation updating cycle, surface observation data assimilation becomes more and more important in data assimilation systems. It is widely accepted that a better data assimilation system should contain the restriction of thermodynamic processes in the surface layer. Therefore, in this paper, a new surface wind observation operator is utilized in Global and Regional Assimilation PrEdiction System_3D-Variance (GRAPES_3D-Var), with the restriction of thermodynamic process in the planetary boundary layer (PBL). In order to research the ability of this new surface wind observation operator in assimilation and forecasting, a series of experiments are operated by using the GRAPES model. The main results indicate that this new method of surface wind observation operator has positive impact on the forecast with the GRAPES model.     

浙江省地闪特征及致灾危险性分析

基于2007-2018年浙江省ADTD闪电监测资料,分析该区域地闪时空分布特征,进而选用地闪密度和强度作为致灾要素,进行致灾危险性评估.结果表明:落雷日数和正地闪比例的年际变化均呈增长趋势,全年地闪集中发生于6-9月的12:00-20:00.春季正地闪比例高,地闪多发于傍晚和夜间;夏季日地闪落雷面积广、密度极值高,午后...     

海洋三维遥感与海洋剖面激光雷达

本文从海洋与气候变化等重大前沿科学与应用对空间海洋观测系统的需求出发,基于当前国内外空间激光技术水平与前期海洋激光遥感的探索,提出了海洋遥感从二维向三维发展的紧迫性,并将海洋剖面探测激光雷达作为未来“海洋三维遥感”的主要技术手段。本文对近50年国内外激光海洋剖面探测技术的理论与应用、基础性关键探测机理问题,尤其是近10年来的试验性探索及其在多个海洋科学问题中的应用进行了综述。结合中国自主“观澜号”海洋科学卫星计划中海洋剖面探测激光雷达的系统论证与指标要求,提出了未来海洋剖面探测激光雷达发展路线图建议以及中国有望率先在空间海洋剖面激光探测领域取得突破的设想。     

基于点云滤波的DOM自动生产算法

针对目前生产高精度DOM生成效率低、人工编辑干预较大等现状,提出了一种基于点云滤波的DOM自动生产方式。该方法通过对空三解算后的影像匹配密集点云DSM,使用基于TIN的加密滤波方式进行滤波计算,解决了滤波后空洞区域插值问题,制作出满足微分纠正需求的DEM模型,并基于该模型进行微分纠正生成DOM成果。通过选取ISPRS城区试验数据和实际工程山区数据进行验证,证明该算法不仅提高了效率,同时优化了成果质量,DOM成果精度符合规范要求。     

南方两次降雪过程的降水相态模拟研究

利用常规地面观测资料、NCEP GFS分析资料、卫星及多普勒雷达资料和中尺度数值模式WRF,通过对比分析寒潮型暴雪和冷暖空气对峙型(下称对峙型)雨雪两类天气过程的大气环流形势、温湿廓线和对流层中低层风场特征,发现温度平流的强度和高度层次是两类雨雪天气过程的最大差异.东部沿海地区的低层风向可以用来判定冷空气的强度和爆发时间.从热量的收支来看,温度垂直廓线的主要影响因子是温度的水平平流和非绝热过程.逆温层的出现主要是温度水平平流项的贡献;强降水期间,非绝热加热与温度水平平流的增温效果相当.对峙型降雪的平流降温明显小于寒潮型降雪,对峙型降雪的中低层更多的是暖平流.950 hPa混合降水凝结比可作为降水相态的预报因子,混合降水凝结比接近100％,雪混合比＞0.2 g·kg-1,地面降雪;凝结比在95％～100％之间为降水类型过渡区,结合非绝热降温幅度和地面温度,可以用来判定过渡区的降水类型;凝结比＜90％,地面温度在0℃以上,类型为降雨.     

北运河水系底栖动物群落结构与水环境质量评价

为全面了解北运河水系的底栖动物群落结构和水环境质量,于2015年5月对北运河水系33个样点的底栖动物和水体理化性质进行了调查,分别采用综合水质标识指数法和底栖动物BI指数法对北运河水系进行水质评价,并通过Kolmogorov-Smirnov检验判断正态性,用Pearson相关分析方法对两种评价结果进行比较和分析.结果表明:北运河水系共采集到底栖动物23种,隶属于3门4纲6目11科11属,以水生昆虫和软体动物为主,整个水系底栖动物群落结构单一;底栖动物BI指数法的评价结果显示,72%的采样点水质为中污染(Ⅳ)或重污染(Ⅴ);综合水质标识指数法的评价结果显示,超过57%的采样点水质为Ⅳ类及以下;根据K-S检验,两组评价得分均符合正态分布;Pearson相关分析显示两种评价结果呈显著正相关.两种评价结果总体上呈现出相同的趋势,均显示北运河水系整体水质状况较差,干流水质状况优于支流,上游水质状况优于下游,温榆河上游、坝河下游、通惠河上游和凉水河的水质状况较差,温榆河源头和坝河上游的水质状况较好.两种评价结果在个别点位存在一定差异,具体表现为基于水体理化因子的评价结果稍优于水质生物评价结果,造成这种差异的原因是两种评价方法在时空尺度上存在差异.针对城市化水平较高、人类活动干扰较强的北运河水系,同时采用这两种评价方法有助于全面了解其复杂的水环境质量.     

太湖湖泊生态系统健康评价

五里湖作为太湖富营养化最严重的区域,内源污染和生态退化成为困扰五里湖最主要的两个问题.生态清淤工程的特点是对所要疏浚污染底泥污泥厚度通过采样分析后精确测定,并且在施工过程中的控制精度也高于一般的工程疏浚.所以生态清淤既可以清除五里湖的内源污染,又能为其生态恢复创造条件.本文通过对五里湖生态疏浚对生态系统的影响,疏浚区底泥、水质质量的改善的效果以及对原位培养生物的抗氧化系统组分变化等多个方面进行分析评价,发现,五里湖生态疏浚区底泥中磷含量下降了30%,左右,重金属含量升高的地质积累指数小于1级.疏浚后半年内水体中总磷和溶解磷含量比疏浚前下降10%-25%左右,叶绿素a含量下降40%,左右,其它水质理化参数保持正常.作为生物标志物原位培养生物的抗氧化系统组分在疏浚前后变化较小所以认为,五里湖疏浚达到了一定的效果,并且控制了对生态的压力,为下一步生态修复创造了条件.     

暴雨模拟中积云对流参数化方案的对比试验

利用WRF中尺度数值预报模式,选用七种微物理方案及网格嵌套技术分别与Kain-Fritsch(new Eta)、Betts-Miller-Janjic、Grell-Devenyi（简称KF、BMJ、GD方案）三种积云对流参数方案匹配,对2007年6月1—2日湖南南部的暴雨过程进行了模拟试验。模拟结果表明：选用Lin等微物理方案和三种积云方案,采用20 km的格点分辨率,基本上可以模拟这场暴雨的范围,且采用网格嵌套技术的模拟结果优于未采用嵌套的模拟结果;其中KF方案模拟的强降水位置、强度与实况比较接近;BMJ方案模拟的强降水范围偏大、强度偏强,位置偏南,上述两种方案都不同程度地存在着虚假的暴雨中心;GD方案模拟的强降水范围、强度均偏小。     

广东0506大暴雨的成因探讨

2005年6月18～25日,广东省出现罕见的持续强降水过程(0506大暴雨),造成广东省巨大的经济损失。利用NCEP再分析资料计算的非地转Q矢量、假相当位温和经向环流对这次强降水过程进行分析,结果表明:南海地区的对流系统北移并多日滞留在广东地区是0506大暴雨的一个直接原因,它是南海夏季风活动的一个表现;广东0506大暴雨有明显的南北两个主要的降水区域,其中南边是季风对流降水,而北部则属于锋面降水雨带。     

季节预测模式对东亚夏季环流的预测能力及其对热带海洋的响应分析

东亚夏季环流变化对中国夏季降水的年际变化有重要影响,因此需要进一步理解季节预测模式对东亚夏季环流的预测能力。利用1991~2013年美国国家环境预测中心（NCEP）、中国气象局国家气候中心（NCC）和日本东京气候中心（TCC）的三个季节预测模式（CFS V2、BCC_CSM V2和MRI-CGCM）以及NCEP/NCAR再分析资料,定量评估了模式对东亚夏季风（EASM）和夏季西太平洋副热带高压（WPSH）强度的预测能力。在此基础上,分析了模式预测的EASM和WPSH对热带海温异常的响应能力,以及ENSO事件对EASM和WPSH预测的影响,阐述了预测误差产生的原因。结果表明:整体而言,三个模式对EASM和WPSH的预测技巧较高,但TCC模式对WPSH的预测技巧相对较低。三个模式预测的850 hPa风场在西北太平洋存在一个异常气旋,使得预测的EASM偏强和WPSH偏弱。同时,二者的年际变率整体比观测小。三个模式预测的EASM和WPSH对热带海洋海温异常的响应随季节演变特征与观测比较接近,但NCEP模式和TCC模式预测的EASM对前期热带太平洋和前期、同期热带印度洋的海温异常响应要强于观测,NCC模式预测的EASM对前期和同期的热带太平洋的海温异常响应明显比观测强。此外,三个模式预测的WPSH对前期和同期的热带太平洋、热带印度洋和热带大西洋的海温异常响应明显强于观测。三个模式预测的EASM和WPSH在ENSO年的平均绝对误差（MAE）整体而言要比正常年的小很多,NCEP模式和NCC模式预测的EASM和WPSH的MAE在La Ni?a年和El Ni?o年差别不大,而TCC模式预测的EASM和WPSH的MAE在El Ni?o年比在La Ni?a年大很多,表明ENSO事件是东亚夏季环流重要的可预报源。