基于DVB-S数据共享平台的NOAA/ATOVS资料获取、处理与显示系统

充分利用国家科技部大力推行的DVB-S共享数据平台,加强气象卫星遥感数据的广泛应用,特别是发挥卫星垂直探测器(ATOVS)资料在我国数值天气预报以及监测重大灾害性天气系统中的作用。该文介绍了基于DVB-S系统的NOAA/ATOVS资料的处理、分析与显示系统的概况及主要功能,并以2005年7月人们关注的台风“海棠”为个例,展示了利用该系统在监测和分析台风或强对流天气时的独特优势。该系统的建立,将解决省、地气象部门不能实时获取ATOVS资料的问题,并将推动ATOVS资料在气象以及相关部门的实际应用。     

一次冬季锋面暴风雪天气过程的斜压边界层特征的观测分析

对STORM-FESTIOP17一次冬季锋面暴风雪天气过程的斜压边界层结构演变及特征进行了分析。发现：暖湿空气沿锋面抬升凝结成云，产生降水过程中释放的大量潜热显著增加锋两侧的水平温度差异，产生锋生。与锋生相伴，在锋前产生低空急流和高空急流。当锋生至最强时，锋两侧温差可达20K，锋前低空急流开始减弱，锋后低空急流增强，锋后冷平流开始主导锋两侧的环流系统。该冷平流削弱锋两侧的温度水平梯度，产生锋消作用。对这次锋面斜压对流边界层的湍流特征分析表明：在边界层之上切应力wv明显增大；湍能收支分析表明在边界层之上的风切变产生项很强，即大尺度天气系统有利于斜压对流边界层的发展，边界层内各量充分混合。这次冬季锋面暴风雪天气过程，冷锋前的低空南风急流从墨西哥湾携带来的充足水汽及锋区边界层大气的强斜压性是其产生的关键因子：冷锋过后，大尺度高空急流的作用更有利于对流边界层的充分发展。     

近百年中国东部夏季降水的时空变率

利用中国东部25°N以北28个站1880-1999年夏季季降水序列,用旋转复经验正交函数（RCEOF）方法,研究了中国东部地区百年干湿的时空演变规律。结果表明,夏季降水空间变率大值区依次为:长江中下游地区、淮河流域、江南、华北、西南及东北。除西南外的5个关键区大体上反映了从6月到8月夏季雨带自南向北椎进所滞留的地区。旋转空间位相分布揭示了长江中下游地区、江南、东北的旱涝异常主要表现为驻波振动特征;而淮河流域、华北、西南地区显示出降水异常信号具有部分的行波特征。尤其第4空间模显示出旱涝异常信号从东北南部可沿着黄淮下游传到长江下游地区。对于近百年中国东部地区夏季于湿变化,长江中下游地区、淮河流域、华北及东北四个地区都存在20-25年时间尺度的周期振荡;长江中下游地区及华北地区都存在准60年时间尺度的振荡周期;东北地区主要表现出36年时间尺度的振荡周期;淮河流域存在明显的70-80年时间尺度的振荡周期;华北地区存在的11年时间尺度的振荡周期恰好与太阳黑子活动的11年周期相一致。在年代际时间尺度（包括次年代际时间尺度）上,长江中下游、淮河流域及华北地区的夏季降水的变化与太阳活动有显著的正相关。     

青藏高原及邻近地区低涡系统结构研究进展

青藏高原及邻近地区低涡系统(西南涡、高原涡)是造成我国暴雨等灾害性天气的主要系统之一,也是高原天气学的重点研究对象。过去十多年,关于西南涡、高原涡的研究已取得了大量有意义的成果。因此,本文重点针对高原低涡天气系统,总结了西南涡、高原涡的结构特征及其演变机制研究现状,评述了其取得的主要进展,指出了一些有待于深入研究的科学问题,在此基础上,展望了高原低涡天气系统未来的主要发展方向。     

1961—2010年中国气候生产潜力时空格局变化及其潜在可承载人口分析

以气温、降水格点数据为基础,采用Thornthwaite Memorial模型计算了中国气候生产潜力(CPP),并从气候的角度估算了耕地上气候资源潜在可承载的人口数,以便增强了解气候变化的影响及气候资源最大人口支撑能力。结果表明:1961—2010年中国CPP总体呈突变性增加趋势,1987年为突变点,年最低、最高及平均值分别为689. 18、814. 56和744. 05 g·m^-2·a^-1。空间上呈现出从西北向东南逐渐递增的带状分布,其中高值区主要分布在华南大部,最高值达2103. 56 g·m^-2·a^-1;低值区主要分布在西、北部地区,最低值为39. 28 g·m^-2·a^-1。2001—2010年中国大部分地区CPP年平均值相对于1961—2010年多年平均值变化幅度不大,变化比例高的地区基本上分布于中国西、北部,其中增加的区域达82%,主要分布在华东地区、新疆西部、西藏北部及青海大部,远大于缩减的区域(17%)。1995—2010年,基于公里网格的耕地气候潜在可承载人口为46—2180人·km^-2,全国平均值最低的年份为1130人·km^-2,对应的实际人口为0—49729人·km^-2,全国平均值均不高于137人·km^-2;全国实际总人口为11. 43—13. 04亿,耕地气候潜在可承载总人口为19. 72—20. 22亿,前后比值为58%—65%。这表明,中国耕地生产力未达到气候生产潜力,尚有一定的开发潜力;实际人口在中国大部分地区均没有超出气候资源潜在可承载的最大人口,然而在少数省市(如生态环境脆弱的青海省以及经济发达的大城市及沿海地区)已超出。     

砒砂岩区地貌形态三维分形特征量化及空间变异

针对现有地貌形态三维分形模型结构存在的不足,构建一个新的地貌形态三维分形维数测算模型。基于该模型对砒砂岩区274个小流域的地貌形态三维分形维数进行计算并分析其空间变异规律。研究表明：① 基于该模型计算的分形维数能更准确地反映地貌形态复杂度信息;② 砒砂岩区小流域地貌形态三维分形维数介于1.683 6~1.948 6之间;③ 地貌形态三维分形维数整体上覆土砒砂岩区（均值为1.765 9）<裸露砒砂岩强度侵蚀区（均值为1.785 4）和剧烈侵蚀区（均值为1.774 8）<覆沙砒砂岩区（均值为1.796 6）。由于地表覆盖物、砒砂岩裸露程度和土壤侵蚀机理的差异而形成的不同地貌特征是该区地貌形态分形特征空间变异的主要原因。     

城市与区域相互作用机制研究

21世纪是城市化的世纪,城市区域化和区域城市化是城市化发展的必然结果,而城市与区域的相互作用是促进城市区域化和区域城市化的直接动力。在"五个统筹"中,统筹城乡和区域发展占有十分重要的地位。预示着统筹区域和城市协调发展将成为未来中国社会经济发展与改革的一项核心要求。探讨城市与区域相互作用机制是解决城市与区域问题,促进城市和区域发展,提高城市与区域总体竞争力亟待解决的重要的理论和实践课题。通过各种作用机制对城市与区域相互作用影响的研究,来促进城市与区域的良性互动,进而为解决城市问题和区域问题以及提高城市与区域整体实力提供科学参考。     

城市NOx 人体健康风险评估的GIS 应用研究

城市大气污染是人类目前及未来面临的主要健康威胁之一, 而随着交通的发展NOx 对 人体健康的影响越来越受到重视。基于GIS 技术进行健康风险评估的研究是目前城市环境健康 问题研究的热点。论文采用环境健康风险评估的基本框架( 浓度、暴露、剂量、效应4 个环节) , 应 用GIS 栅格数据模型和域面分析技术构建城市空气质量健康风险空间量化评估模型, 模拟了主 要大气污染物NOx 的剂量—效应函数关系; 并根据污染物的分布进行城市局地尺度NOx 健康风 险评估。     

毛乌素沙地1960-2013年极端气温变化

毛乌素沙地处于多层次生态地理景观过渡带,拥有丰富的自然及人文资源.研究该生态脆弱区极端气温变化,有利于揭示全球气温变化与局地气温响应之间的复杂关系,为当地的可持续发展和气象灾害预防提供参考。通过线性趋势分析、累计距平、Mann-Kendall法、因子分析、R/S分析等方法,分析了该地极端气温指数的变化特征\,突变特点、相互关系,探讨了该地区气温变化的空间差异和极端气温未来的变化趋势。结果表明:(1)极端最低气温、极端最高气温、夏日日数、热夜日数、暖夜日数、暖日日数分别以不同的速率上升;冰日日数、霜冻日数、冷夜日数、冷日日数分别以不同的速率下降。(2)除极端最高气温、极端最低气温外,其余8项极端气温指数均发生突变,突变年份集中在20世纪90年代。(3)冷指数大幅下降是毛乌素沙地极端气温变化的主要特点,并且各冷指数间、各暖指数间相关关系显著。(4)毛乌素沙地极端气温在空间上表现出不同的变化特点,东北方向(榆林及鄂托克旗)冷指数呈现大幅减少,西南方向(横山及盐池)暖指数呈现大幅增加。(5)ENSO事件具有使毛乌素沙地极端最高气温降低的作用以及使极端最低气温升高的作用。(6)10项极端气温指数的Hurst指数均大于0.5,表明未来毛乌素沙地极端气温仍将呈现冷指数下降、暖指数上升的变化趋势。     

科尔沁沙地固定沙丘土壤水体积分数变化

利用2006-2009年5-9月科尔沁沙地固定沙丘0~150 cm土壤水体积分数监测数据及降水资料,采用偏度、峰度检验法检验了固定沙丘不同月及不同土层土壤水体积分数的正态性,并得到了其正态分布相关参数的估计值及其置信区间;同时,对不同土层、不同月及不同年间的土壤水体积分数变化和差异进行了分析。结果表明:(1)固定沙丘同一月的土壤水体积分数以显著性水平α=0.1通过正态分布的假设检验;固定沙丘土壤水体积分数的平均值范围1.82%~4.95%,主要集中在2%~4%;(2)受降水影响,固定沙丘7月土壤水体积分数较高,且与其他月的差异显著;7月土壤水体积分数均值和方差的点估计及置信水平为0.95的置信区间、统计特征均与其他月的有较大差异;(3)固定沙丘0~10 cm土壤水体积分数较低,且与其他土层有显著差异;而10~30 cm土壤水体积分数较高;(4)2008年土壤水体积分数较低,而2009年土壤水体积分数较高;除2007年与2008年土壤水体积分数没有显著差异外,其余年份间的土壤水体积分数均有显著差异。