GIS空间动态模型组件的设计与实现

组件重用技术为GIS与空间模型的集成提供了新的解决方案，该文设计的空间动态模型的GIS组件-Dy-namicGC，它在传统GIS数据模型的基础上，增加了表达空间动态系统的过程和关系（流）的数据模型和对象接口，为GIS环境下创建复杂动态过程模型提供了新的工具和解决方案，该组件基于微软组件对象模型（COM/DCOM）实现，充分考虑了互操作性，模型建模语言以及模型系统的可获取性需求，由一系列支持动态数据计算的OLE自动化对象集组成，可支持VB，Dephi,VisualC 等通用开发环境，也支持VBA，VBSCRIPT，JAVASCRIPT等脚本语言环境，使用VBA创建了经典的“生命游戏”的元胞自动机模型的实现，作为该组件创建动态过程模型的应用实例。     

GLDAS和CMIP5产品的中国土壤湿度-降水耦合分析及变化趋势

利用GLDAS同化产品和12个CMIP5模式的输出结果,从土壤湿度对降水影响的两个中间环节出发,通过分析陆面耦合指数ILH、潜热通量—抬升凝结高度耦合指数ILCL以及抬升凝结高度ZLCL间接研究中国区域土壤湿度与降水间耦合特征,并对1958~2013年及RCP4.5辐射强迫情景下50年(2006~2055年)的4个代表性区域夏季耦合强度的年代际变化特征进行分析。研究发现:1958~2013年期间,内蒙古阴山山脉附近、新疆和青海的部分地区为夏季中国土壤湿度与降水耦合的最强区域;陆面耦合指数ILH变化幅度从高到低依次出现在华北、华南、内蒙古中部和西北地区,并在20世纪70年代中到80年代中发生转折。2006~2055年的平均而言,预估内蒙古阴山山脉附近仍为耦合最强区;与历史时期(1958~2005年)比较,新疆中部和内蒙古阴山山脉附近的耦合指数ILH增大,而广西和广东地区的则减小;对于耦合指数ILH的年代际变化(2006~2055年),2026~2035年间华北最大而华南最小,西北地区变化不大,而内蒙古中部地区的耦合强度逐渐增大。     

超强不稳定和弱切变环境下一次飑线过程的雷达资料同化与分析

利用中尺度模式WRF及其3DVar同化系统,对武汉附近多普勒雷达资料进行循环同化,并结合NCEP FNL分析资料、自动站降水资料、雷达回波和探空资料,对2011年7月26日发生在湖北的一次飑线过程进行环境条件分析和同化研究。探空显示:此次飑线发生在超强不稳定和弱的风垂直切变环境中。雷达回波表明:系统内存在东北-西南向和西北-东南向的两条回波带,前一条为飑线主体,在发展和成熟过程中缓慢移动;后一条的西北段快速减弱,而东南段逐渐与前一条合并。利用同化雷达资料后的模式预报场诊断分析表明:初期,虽然动力抬升条件不利于单体的新生和发展,但强不稳定能量却为其提供了强热力抬升条件;在发展期,低层风垂直切变和冷池虽然向有利于飑线发展的方向演变,但强度仍然较弱,而不稳定能量仍起主要作用,飑线是在不断增强的动力抬升和强热力抬升共同作用下逐渐成熟;后期,环境中不稳定能量大减,冷池强度也明显强于低层风垂直切变,动力和热力条件均不利于飑线进一步维持,飑线衰亡。     

基于自动观测站的鲁中地区土壤水分变化规律及精细化预报模型的研究

为了建立鲁中地区土壤水分精细化预报模型,利用2010—2013年农田土壤水分自动站逐日资料进行土壤水分年、月变化特征研究,并结合附近自动气象站资料,以土壤水分平衡方程、农田蒸散模型为基础,采用逐步回归和曲线估计等方法建立4—6月无降水条件下平原水浇田与山旱田土壤水分1 d、7 d降幅的经验预报模型。结果表明:鲁中地区0~100 cm土壤水分贮存量年变化趋势和0~50 cm基本一致,年最高出现在8月,最低出现在6月,年降幅最大出现在3—6月,易出现干旱。对预报模型进行回代和预报检验结果显示,回代平均相对误差为0.07%,7 d模型和1 d模型滚动预报第7天0~50 cm土壤水分贮存量,绝对误差分别为-0.15和-2.17 mm,平均相对误差分别为-0.07%和-1.56%,模型具有较强的理论基础和实用性,预报精度较高,为鲁中地区土壤墒情监测和精细化预报提供支持。     

2009～2010年河西走廊大风日低空垂直切变和湍流统计特征

为了给河西走廊风电场建设提供科学依据,利用河西走廊14 座风能观测塔2009 年9 月至2010 年8 月的资料,分析了大风日低空垂直切变和湍流的演变和分布.结果表明：大风日风速垂直切变指数年平均在0. 092 ～0. 158 之间,较国标有些偏低;10 ～ 30 m、10 ～ 50 m 和10 ～ 70 m 的大风日风速垂直切变指数比非大风日偏小;低层风速垂直切变大,高层风速垂直切变小;大风日10 m、30 m、50 m 和100 m 4 层的年平均湍流强度为0. 11,比非大风日偏小一半左右;在大风日,随风速增大,风速不均一性减小,风向趋于稳定.     

鲁中地区近35年不同历时降水变化特征

利用鲁中地区8个气象站1980-2014年逐日降水资料,分析不同持续时间不同强度降水的时空变化规律。结果表明：鲁中地区近35年无特大暴雨发生,降水发生频率随降水强度和持续时间的增加而减少,降水频率与降水强度的变化规律基本一致。1日降水除小雨外,其他强度降水发生次数均呈增加趋势,最多发生在7月,大暴雨的降水强度除沂源外,其他地区呈增加趋势,暴雨降水强度在中部平原和南部山区呈增加趋势,除大暴雨外,其他不同强度降水年均发生次数主要空间变化规律一致,但在第二特征向量上存在差异;持续2日降水除暴雨年均发生次数随时间呈增加趋势外,其他强度降水均呈减少趋势,暴雨的降水强度除中西部平原外,其他地区呈增加趋势,大雨和小雨最多出现在8月,暴雨和中雨出现在7月,暴雨中北部平原最多,大雨东部平原最多,中雨、小雨山区最多;持续3日中雨和小雨年均发生次数随时间呈增加趋势,降水强度在多数地区呈增加趋势,最多出现在8月,山区最多;持续4日、5日小雨年均发生次数随时间呈减少趋势,降水强度在多数地区呈减少趋势,最多分别出现在8月、9月,空间分布均匀。     

南支气流对高原低涡移出高原影响的数值试验

本文在对2000年以来移出青藏高原后活动时间长的高原低涡活动过程,进行对流层中层南支气流对高原低涡移出高原的影响的观测事实分析基础上,通过对2001年6月1～5日索县低涡移出高原活动的数值模拟和试验分析,得出了在高原低涡以南的南支气流减弱或者是没有南风或者是没有南风脉动的影响,会使低涡移出高原的速度减慢,移出高原12小时后减弱消失。低涡以南的南支气流起到了向低涡区输送水汽通量、正涡度平流的作用,提供利于低涡活动持续的条件。从而丰富了高原低涡东移的认识,为高原低涡洪涝暴雨的预报提供了科学依据。     

一次持续性强暴雨过程的平均特征

2004年9月2—6日四川盆地中东部发生了一次持续性强暴雨过程。利用时间平均合成分析方法对强暴雨维持期间 (9月3日20:00—5日08:00, 北京时) 的探测资料进行合成平均, 再对合成平均资料做诊断分析, 以揭示持续性强暴雨过程持续期的平均特征。诊断分析显示, 台风西进导致稳定的环流以及中低层大量的水汽输送为暴雨持续提供了背景条件。在时间平均流场上, 与暴雨相联系的中尺度系统十分显著, 它在对流层中低层表现为准东西向的中尺度辐合带, 在对流层高层表现为中尺度辐散带, 两者垂直耦合为深厚系统。此外, 在暴雨持续期间, 对流层低层大气运动表现出强烈的非平衡特征, 这种非平衡的动力强迫作用支撑着低层强辐合的维持。     

重庆市自然灾害管理综合信息系统研究

从重庆市自然灾害情况和自然灾害信息管理现状分析入手,构建了该市自然灾害管理信息系统的系统目标、整体设计和界面的开发。该市自然灾害管理信息系统主要由4个模块组成:自然灾害数据库模块、远程通信管理模块、应用分析模型库和决策支持模块四大部分,四大模块通过一定的数据接口连结,成为一体化系统,对市自然灾害进行有效的管理和监测,从而减少自然灾害带来的经济损失。     

典型黄土坡面土壤侵蚀特征及径流流速空间变化试验研究

为了明确土壤性质对坡面侵蚀方式作用机制的影响,本研究采用室内模拟降雨试验,选取黄土高原典型暴雨强度,在不同坡度条件下,对两种黄土的坡面侵蚀方式、形态特征、产流产沙过程及其相应径流流速的变化规律进行了研究。结果表明,绥德土径流量明显高于安塞土,10º、15º和20º时前者的平均径流量分别比后者高出51.1%、55.5%和63.0%,且前者更易形成细沟,使得其平均含沙量和平均产沙率分别是后者的1.14~3.59倍和2.50~8.48倍。在片蚀阶段,与绥德土相比,安塞土的含沙量较高,后者的平均含沙量是前者的1.24~1.73倍,但两种土壤的含沙量和产沙规律相同,均表现为先快速增加到最大值,然后逐渐降低到相对稳定状态,该现象证明片蚀的初期阶段主要受控于径流输沙能力,后期受径流的剥蚀能力控制。在细沟侵蚀阶段,绥德土细沟发育以沟头溯源侵蚀为主,崩塌作用频繁,该侵蚀形式不仅控制着细沟形态的总体特征,也导致含沙量和产沙率均急剧增加,该阶段平均含沙量是相应片蚀阶段的3.25~4.34倍。细沟沟口下方坡面存在明显的泥沙沉积带,表明细沟集中水流的搬运能力远高于坡面漫流,细沟侵蚀主要受径流输沙能力控制。两种土壤的径流流速均表现为坡面下部高于坡面上部,径流稳定后高于径流稳定前,总体来看,绥德土和安塞土上坡和径流稳定后的平均流速分别是下坡和径流稳定前的1.4倍、1.25倍和1.75倍、1.29倍,此外细沟侵蚀或侵蚀强度与微地貌形态之间的互馈作用对径流流速也有较大影响。