基于环境卫星CCD数据的太湖蓝藻水华监测算法研究

水体富营养化引起的蓝藻水华问题,是我国湖泊面临的主要环境问题,亟需加强现状监测和变化研究;我国自主研发的环境(HJ)卫星空间分辨率高,重访周期短,可用于长时间序列蓝藻水华的动态监测.本文利用HJ卫星CCD数据,通过自动控制散点回归的方法进行相对辐射校正,再将归一化植被指数和像元生长算法相结合,提出了一种可业务化运行的蓝藻水华高精度提取算法.该算法的优点为:(1)水华提取时具有统一的阈值,解决了以往一景影像一个阈值,无法大规模批处理的难题;(2)通过对像元进行线性分解,精度可达到亚像元级别.利用该算法对太湖2009—2014年蓝藻水华进行监测,发现2013—2014年太湖蓝藻水华较以往暴发面积偏小.研究表明,该算法对蓝藻水华识别能力强,自动化程度和水华提取精度高,可作为业务化算法运行.     

青弋江流域河流水化学与岩石风化过程

为研究中国东部亚热带流域的岩石风化特征,以长江下游青弋江流域为研究区,通过测定青弋江干支流河水及雨水的主要离子浓度,结合水化学和正演模型识别流域岩石风化特征并估算其岩石风化速率和对大气CO2消耗速率.结果表明：流域岩石风化受人为活动影响小,岩石风化以碳酸参与风化为主,硫酸与硝酸的作用可忽略.流域河水阳离子主要来源为碳酸盐岩风化（占59.2%）,其次为硅酸盐岩（17.9%）.大气降水和蒸发岩的贡献较低,分别占9.6%和5.6%.碳酸盐岩和硅酸盐岩风化速率均为上游山区支流‒徽水（32.04 t·km‒2·a‒1和20.97 t·km‒2·a‒1） > 青弋江干流（24.12 t·km‒2·a‒1和8.91 t·km‒2·a‒1） > 下游平原支流‒漳河（13.68 t·km‒2·a‒1和2.85 t·km‒2·a‒1）;CO2消耗速率为徽水（5.86×105 mol·km‒2·a‒1和3.29×105 mol·km‒2·a‒1） > 青弋江（2.45×105 mol·km‒2·a‒1和2.43×105 mol·km‒2·a‒1） > 漳河（0.77×105 mol·km‒2·a‒1和1.39×105 mol·km‒2·a‒1）.青弋江流域的岩石风化以碳酸风化碳酸盐岩为主,其风化速率略低于我国东部的其他亚热带硅酸盐岩分布区.青弋江流域的化学风化速率在空间上有所差异,上游山区的硅酸盐岩风化为全流域贡献了更多碳汇,对区域碳循环过程具有重要意义.     

2000~2016年青藏高原地表反照率时空分布及动态变化

应用MODIS地表反照率产品MCD43C3,结合青藏高原自然带数据、积雪覆盖率和植被指数数据,采用一元线性回归方法分析了2000~2016年青藏高原地表反照率的分布及变化特征,结果表明:1）高原地表反照率空间分布差异大,整体上东南部低、西北部高,受地形和地表覆盖影响较大。2）高原地表反照率四季的空间分布变化明显,高海拔山脉和高寒灌丛草甸是高原地表反照率年内和年际变化的敏感地区。3）高原地表反照率年变化介于0.19~0.26,一定程度上表现为“双峰单谷”型,与地表覆盖类型的季节变化密切相关。4）高原地表反照率年际变化整体呈缓慢波动减小的趋势,平均变率约为－0.4×10-3 a-1,减小的区域约占高原总面积的66%,川西 —藏东针叶林带的西南部地区减小得最快,减小速率超过1.0×10-2 a-1。5）高原地表反照率减小与冰川消融和积雪减少密切相关,高原植被覆盖改善也是一个重要因素。     

基于SWAT模型的珠江流域地下水资源评价

在梳理珠江流域地下水资源评价现状及历史的基础上,讨论了SWAT分布式水文模型基本原理和基础数据库,将珠江流域划分为129个地下水子流域,充分考虑岩溶、基岩裂隙及孔隙含水介质参数敏感性的基础上,基于9个水文站2008-2016年逐月实测径流量进行参数率定和模型校准,并根据1957-2017年降雨量计算不同年份降雨保证率,分析评价珠江流域多年地下水资源量,最后开展降雨入渗系数和地下水补给模数参数反演.通过本次评价,珠江流域2010-2016年平均补给量为1 488.02亿m3,特枯年（2011）、平水年（2010）及丰水年（2016）地下水总补给量分别为719.49亿m3、1 446.82亿m3、1 781.87亿m3,其中丰水年的降雨量约为特枯年的1.7倍,地下水补给量为2.48倍,岩溶、基岩裂隙及孔隙含水介质的年均补给总量分别为529.91亿m3、445.13亿m3、512.98亿m3,通过参数反演获得年均地下水补给模数为10.83 L/s·km2,降雨入渗系数为0.246,以期为流域内地下水开发利用与治理保护提供数据支撑和科学服务.     

青藏高原降雪的气候学分析

青藏高原上的自然天气季节和大气环流与我国东部平原极不相同,因此,高原上的降雪,无论是时空分布,或者是降雪天气系统都有很多特殊性。 本文根据1966—1975年青藏高原气象资料,阐述了高原上自然降雪的时空分布特点和形成的物理条件;归纳出有利于降雪的六种天气型式;分析了大气环流季节变化与高原降雪之间的联系。高原降雪主要集中发生在冬夏环流的转换季节。     

深圳云地闪时空分布特征研究

利用1997-2011年云地闪电定位探测资料和深圳国家基本气象站1953-2011年的观测资料,对深圳云地闪电（简称地闪）时空分布特征和雷暴日变化趋势进行分析。结果表明：深圳雷暴日数近59 a来呈下降趋势,小波分析显示年雷暴日数存在5 a周期和10-15 a的次周期;年内地闪频次特征表现为6月和8月双峰形特征,8月为全年地闪次数最多的月份;雷暴的活跃程度与太阳辐射热力条件密切相关,地闪活动高峰出现在14-18时;深圳地闪密度呈现西北多、东南少,内陆地区多、沿江沿海地区少的分布特征,地形、海陆分布是影响地闪空间分布的重要原因;地闪强度的分析表明,正、负闪月平均强度峰值分别出现在2月和6月,负闪强度低于正闪,正、负闪日强度峰值均未出现在频次峰值时段。     

多源传感器的车桥联动实时监测与响应特征分析

随着我国基础建设尤其是交通行业的高速发展,桥梁健康监测技术不断取得突破性的进展,使得在运营中的桥梁安全性及人民群众的生命财产安全得到了有效的保障。然而,桥梁健康监测系统只是对桥梁结构本身的特性及响应信息进行监测,没有兼顾即将上桥的车辆情况,缺乏对事故风险的直观评估。因此,本文以二干河桥为例,基于多源传感器,提出了车桥联动监测的方法,对桥梁响应信息及行驶车辆的信息进行实时监测,利用传感器的监测数据进行桥梁响应特征研究;并在二干河桥建立了基于车桥联动的桥梁健康监测管理平台,为桥梁的安全运营提供示范应用。     

光流法及其在临近预报中的应用

介绍了一种全新的对流临近预报外推算法——光流法。主要是通过计算雷达回波的光流场得到回波的运动矢量场,并基于运动矢量场对雷达回波进行外推从而达到预报的目的。光流法立足于变化,在计算光流场时既考虑连续时次回波的变化,又考虑相邻位置回波的变化。因此,基于该算法的外推临近预报具有一定的物理意义。利用中值滤波等方法对雷达资料进行质量控制,有效地抑制了噪声等的影响。个例对比分析表明:经过中值滤波等质量控制后回波更平滑,边沿更清晰,回波质量明显改善,能够获得比较真实的雷达回波,也得到了方向更加一致、更加平滑的回波运动矢量场。光流法给出的30、60 min内雷达回波的位置、形状的外推预报和对应时次实况较接近,预报结果具有较好的业务指示意义。对光流法和交叉相关法预报结果进行的定量对比评价表明,对移动型局地生成及强度和形状随时间变化很快的回波,光流法预报效果优于交叉相关法。光流法可以弥补传统的交叉相关法的缺陷,能提升对流临近预报系统的性能。     

深圳夏季高温天气气候特征与形势分析

通过对1954-2005年深圳高温天气及其环流背景的统计分析,探讨高温天气的气候特征及主要影响系统,并分析了不同天气系统影响下高温的空间分布特征,初步得出高温的预报流程。结果表明:①深圳夏季高温日数呈增多趋势;②西太平洋副热带高压是造成深圳高温天气的重要天气系统;③受热带气旋外围下沉气流控制是深圳出现高温的主要原因;④高温的空间分布具有明显的地域性,呈自北向南递减的趋势,南部气温比北部偏低。不同天气系统影响下,高温出现范围有很大差别。     

区域三维变分同化中背景误差协方差的模拟

背景误差协方差(B)是变分同化中的一个重要部分,极大地影响同化系统输出的分析场.由于计算和指定B中有关统计量需要巨大的资料存储量和计算量,因此进行相关的研究较为困难.本文首先论述了B在变分同化中的重要性以及进行模拟的必要性;接着介绍了美国NMC方法的原理,并研究将其应用到区域三维变分同化中的方法;然后利用WRF模式生成的预报场差值集合对有关统计量进行了估计.揭示了以下结论:通过使用平衡变换和回归系数,控制变量被限制在较小范围内,保证了分析场的质量;流函数第一全局特征向量在200 hPa附近的最大分量,表示了急流层中强西风误差;流函数前五个全局特征向量在低层与中高层之间是负相关的;非平衡温度和相对湿度的特征长度尺度比流函数和非平衡速度势的值要小,说明它们是局地性较强的量.流函数和非平衡速度势的特征长度尺度随垂直模态数的增大快速减小,而相对湿度和非平衡温度的特征长度尺度随垂直模态数的变化较为平缓.