城市3维模型构建方法研究与实现

3维模型的构建是城市3维地理信息系统建设的核心。介绍了基于现有数据资料制作城市3维模型的工艺流程,重点研究了利用城市大比例尺3维DLG数据批量获取建筑物高度的新方法和贴图制作过程。按照上述制作工艺和方法较好地解决了大面积城市3维建模这一问题,生成的模型具有很高的精度,完全满足城市3维建模的精度要求。     

平流层爆发性增温过程中臭氧的垂直分布特征

利用ECMWF资料分析了平流层爆发性增温 (SSW) 过程中臭氧体积混合比的垂直分布的变化, 结果表明: 平流层爆发性增温过程中臭氧体积混合比增大, 而其极大值大多数形成在增温盛期。同时臭氧体积混合比的高值区在爆发性增温过程中随高度发生一定的变化, 据此对其变化分为两类: (1) 下传型: 在增温初期臭氧体积混合的高值区随高度下传至一定高度, 在增温盛期形成极大值然后随高度抬升到大致增温前的高度。 (2) 增厚型: 在增温过程中臭氧体积混合比的高值区厚度增加, 同时附近区域的臭氧体积混合比也增大, 而且在增温前臭氧体积混合比高值区在高度上没有多大变化, 增温开始后有所抬升。平流层爆发性增温过程中臭氧高值区随高度变化的这两种类型, 是由于平流层爆发性增温期间剩余环流对臭氧输送的结果。臭氧变化的下传型是由于在爆发性增温前剩余环流存在着中纬度向极地的明显输送, 并且伴随着极地强烈的下沉运动, 这就使得中纬度输送来的臭氧向下输送, 因此出现了臭氧高值区的下传; 而臭氧变化的增厚型是由于在爆发性增温期间剩余环流不但有中纬度向极地的输送, 而且在极地附近5 hPa高度处出现了上下两支输送气流, 向上的输送气流使中纬度输送来的臭氧向上输送, 而向下的输送气流使中纬度输送来的臭氧向下输送, 进而使增温期间极地附近的臭氧的高值区增厚。同时分析还表明: 平流层爆发性增温过程中中纬度臭氧体积混合比减少。     

五九型探空仪测量的位势高度与雷达测量高度对比分析

高空气象探测是获取近地面到30km甚至更高的自由大气的风向、风速、气压、温度、湿度随高度的分布规律,它所测得的资料和情报是做好天气预报和气候分析的重要依据。由于仪器、设备等原因使测量的高度与仪器实际所在高度有明显误差,导致测量的气象要素值与实际值有明显误差。直接影响天气预报的准确率,特别是对科研、军事、气候分析、航空飞行有较大的影响。     

有限区域流函数和速度势的3种求解方法在分析台风Bilis暴雨增幅中的比较研究

将有限区域流函数、速度势求解中常用的两种张驰法(即理查逊法和加速利布曼法)与调和—余弦谱展开法(H-C法)进行了比较,理论研究表明:H-C法单独考虑边界影响分量,物理意义明确,且不会丢失边界上的天气系统;从计算上看,H-C法重建的风场能精确还原原始风场,且计算效率明显高于两种张驰法,即收敛更快。通过在台风Bilis(0604)暴雨增幅过程诊断中的应用发现,常用的两种张驰迭代方法在求解有限区域流函数和速度势的问题上效果都不是很好,即:用理查逊法和加速利布曼法计算的流函数和速度势重建的风场与原始风场差别较大,不能准确还原原始风场;用H-C法不仅计算效率高,还原的风场与原始风场差异极小,且不受南边界较强的西南季风涌影响,在暴雨增幅前期能较好地反映与暴雨增幅相关的强辐合信号。因此,可用H-C法计算得到的无辐散风和无旋风对有限区域的天气系统进行更深入的动力结构分析。     

利用正弦分段法模拟气温日变化

提出了一种运用正弦分段模拟法模拟气温日变化的新方法,并以山东省德州、菏泽、泰安、烟台、潍坊和青岛6个地面气象站2009年春、夏、秋、冬不同时段内一个月的自动观测逐时气温,与运用正弦分段模拟法模拟的逐时气温进行比较分析。结果表明,模拟气温与观测气温之间呈显著相关;该方法可以实现传统观测气温与自动观测气温的衔接以及满足作物模型对气温输入时间步长的精度要求;无论从空间或时间上,模拟气温与观测气温偏差及其变幅基本能满足应用需要。     

对流温度在北京夏季局地热力对流云分析中的应用

利用北京近郊地区南苑机场1990-2000年6-8月观测资料,分析了北京夏季对流云出现日数、出现时间、云底高、生命史等基本特征;利用北京站1995-2000年6-8月常规探空资料,分析了北京夏季对流温度和对流凝结高度的特征,尝试用对流温度预报对流云的出现,用对流凝结高度预报对流云的云高。结果表明:对流温度在局地热力对流云的预报中具有一定的指示意义,对流凝结高度能在一定程度上反映出对流云的云高。有对流云时,对流温度与实测温度之差在4℃以内的,占对流云总数的80%。在对流温度与实测温度之差≤4℃的有对流云日内,对流凝结高度与实测对流云云高之差90%以上都是在1200m以内,500m以内的也达到了53%。     

豫西深秋一次典型超级单体风暴的多普勒雷达分析

利用三门峡市多普勒天气雷达资料,分析了2009年10月4日发生在河南渑池县的一次产生冰雹的超级单体风暴的回波结构及演变特征,结果表明:超级单体是在上冷下暖的大尺度环流背景和不稳定层结下产生的;其演变过程经历了生成、发展、成熟、消亡四个阶段;局地生成的弱回波若发展较快,速度场中又有逆风区与之配合,则容易发展成超级单体风暴,应引起高度重视;发展阶段回波强度加速增大,诸如底层钩状回波、有界弱回波区、中气旋等超级单体的典型结构特征开始出现,是发布预警的关键时段,大约可以提前15-30 min;成熟阶段最重要的特征是持续存在的中气旋。超级单体风暴其初始回波出现在4 km左右的中空,具有向上向下迅速发展的特点;最强回波强度大,顶高伸展高;当最强回波底到达地面时意味着冰雹、降水的开始,因而可以通过分析最强回波顶高的演变趋势来确定降雹强弱和时间;VIL可用来判断对流风暴强度,持续高的VIL值可能与超级单体风暴有关。     

毛乌素沙漠东部边缘一次雹暴三维结构的观测分析

利用新一代天气雷达和MICAPS提供的实况资料(包括用实况资料计算的其它物理量),对2006年7月27日发生在榆林市西北部部分乡镇的一次雹暴天气过程进行了连续的监测和分析。诊断分析表明:当日08:00,大气层结是稳定的,但925 hPa湿正压场上生成从东南方向伸入雹区的窄的强对流不稳定舌;雹暴发生前2 h,雹区地面邻近上游生成中β尺度能量比高值中心和反映弱冷空气活动的中β尺度能量比低值舌;雹暴的发生也伴随雹区对流层低层大气湿斜压性的增强、边界层温度出现跃升等现象;中尺度纬向次级环流圈的形成,为雹暴的发生、发展和维持提供了动力条件。雷达反射率因子分析表明,强冰雹狂风是由超级单体风暴引发的,超级单体风暴是由中β尺度小钩状回波和由干侵入引发的新生中γ尺度强对流单体在钩状区合并而形成。超级单体风暴具有独特的动力学特征:除了伴随一个持久深厚的中气旋外,对流层低层入流急流持续时间长达50 min,钩状区近地层出现未曾见过或罕见的(由强下沉气流产生)中β尺度环形辐散区和环形辐散区向外扩展的特征。在0.5°仰角速度场,雹暴区气流经历了由径向辐合、气旋性辐合、气旋性旋转、再到径向辐合的演变过程。     

三门峡市冰雹出现规律与防雹工作探讨

利用1971-2005年三门峡市冰雹天气过程资料,分析了冰雹时空分布特征、主要影响系统、本站要素指标及雷达回波特征等,结果表明:渑池县降雹次数最多,灵宝次之,卢氏最少;降雹集中在4-8月,13-19时降雹几率最高.三门峡降雹的天气形势主要有蒙古-华北冷槽、冷涡型和西北气流型.受上述天气系统影响时,500 hPa有冷平流,若地面连续2～3天增温增湿,有可能出现冰雹天气.此外,雹云雷达回波强度＞50 dBz,云顶高度＞10 km,云顶温度＜-40℃,垂直积分液态含水量有明显的跃升.是降雹的前兆.     

全球干热岩资源开发诱发地震活动和灾害风险管控

干热岩地热资源作为一种绿色可再生的新型能源,其开发利用已成为当前世界各国尤其是发达国家能源战略的重要组成部分.但由于干热岩位于地壳浅部3～10 km,在采用增强型地热系统(EGS)等通用开发方式过程中,伴随着地壳应力状态的扰动,部分开采项目发生较大震级的诱发地震事件,甚至造成明显灾害、引起社会问题,亟待实现科学利用和风险管控.鉴于此问题在平衡能源开发战略和社会安全领域的重要性和关键性,本文梳理了全球干热岩开采诱发地震的总体情况、典型案例,整理了在成因和机理研究、地震灾害风险管控和缓解等方面的研究进展.综合分析结果表明,已有EGS项目案例中诱发地震震级超过3.0的达到31.2％、主要与断层活化有关,最大的诱发地震可发生在注水压裂、关井后、循环生产等各阶段.干热岩开采诱发地震有多种成因,已有案例多为多种成因共同作用,其中的关井后的尾随效应是目前重大难点.目前世界各国已开展了广泛的诱发地震机理研究并探索多种减灾措施,认为累积注水体积、注水速率与最大诱发震级之间不存在普适性的定标关系,前瞻性预测需要采用"一井一策"的方式.在缓解诱发地震灾害风险上,普遍采用科学的流体注入策略、对注采策略进行验证校准、持续开展地震活动监测等系列措施.此外,对储层的临界应力状态和应力时空演化的量化描述、地热储层内的先存断层与裂缝的探测识别、可有效管控地震发生的流体注入策略等,是当前干热岩资源开发减轻地震风险的主要技术难点,而利用地热储层实时感知信息技术、采用新的注入热交换载体、发展前瞻性的地震预测方法是该领域目前重点关注的技术方向.根据我国的干热岩资源开发和减轻地震灾害风险的实际情况,亟待建立开采场地安全性和灾害风险评价、多学科的地震监测网络和分析技术、地震灾害风险管控红绿灯系统等技术体系,并加强关井后的尾随现象、多场耦合等科学问题的基础研究.