高性能计算技术在气象领域的应用

高性能计算通过应用超级计算机与并行处理技术解决复杂的计算问题,是信息技术发展比较迅猛的领域之一。气象应用始终是高性能计算的重要领域,高性能计算技术有效地解决了高分辨率、高精度气象数值预报模式发展限制,在气象预报预测业务中发挥着核心支撑作用。数十年以来,由于数值天气模式研究和业务运行对计算资源的强烈需求,国内外气象领域高性能计算机及应用迅速发展起来。气象领域对高性能计算能力及系统的可靠性需求日益提升。高性能计算技术将与气象预报应用日益融合,相互影响促进,不断创新发展。为满足气象预报预测业务和科研工作需求,中国气象部门将进一步提升高性能计算能力,并致力于优化集约高性能计算系统布局,高效管理计算资源,发挥最大效益。     

镇江市酸雨特征及影响因素分析

利用2008年1月至2012年12月镇江市酸雨观测资料,详细分析了镇江市酸雨强度和发生频率的年、季、月变化特征,并对影响酸雨发生的气象因素进行了分析。结果表明:镇江市酸雨年、季、月平均pH值均较低,酸雨强度均较大,春季和秋季是酸雨的高发季节。由降水量、风向、逆温及外来污染源垂直输送等气象要素对镇江市酸雨的影响可知,镇江市强酸雨的发生频率和占总降水量的比例均较高;NE、SE和E这3个风向对镇江地区酸雨的总贡献率超过50.0%;华北、华东、湖南和湖北地区是镇江市酸雨发生的可能外来污染源;低层(925hPa及以下高度)出现逆温时,更易出现酸雨,且逆温层厚度均较深厚;逆温温差的强度与酸雨强度有一定的关系,即温差越大,pH值越低,酸雨强度越大。     

防雷箱残压“二次感应”的研究试验与仿真

防雷箱广泛应用在各类低压配电系统的雷电防护中,为研究防雷箱在8/20μs冲击电流作用下常出现"二次感应"的现象,基于Haefely DIAS 733测试系统通过大量试验,结合电磁感应理论对感应电压进行计算,并利用PSPICE建立感应回路。结果表明:1防雷箱内部平行布线且输入输出同端口时,"二次感应"电压幅值服从电磁感应定律,且可进行较精确计算。2采用双绞线布线、地线与输出线非平行、输入与输出线异端口且与地线非平行3种方法可有效地降低因电磁感应而增加的残压,从而获得较低的输出残压。3试验表明,当内部采用输入与输出线异端口且与地线非平行的综合布线方案后,效果最明显,在60kA冲击电流下,相对未改进的防雷箱,采样点残压下降约45%。     

基于LLS的雷电流波头时间分布特征

利用湖北省2007—2013年雷电定位系统(Lightning Location System,LLS)监测的雷电流相关参数资料,采用数理统计方法,对雷电流波头时间的年、季、月、日变化以及累积概率和概率密度分布进行了统计分析。结果表明,正闪电平均波头时间为4.8μs,负闪和总闪电为3.6μs;一年中,正闪电7月波头时间最短,月变化特征大致呈"V"形;负闪和总闪电5—7月波头时间比其他月份短,月变化特征大致呈"U"形。正闪电波头时间季节、日变化明显,负闪和总闪电季节、日变化不明显。波头时间小于等于10μs时,正闪、负闪和总闪电的波头时间累积概率分别为95.5%、99.7%和99.6%,总闪电95%的波头时间大于1.5μs,50%的大于3.1μs,5%的大于6.0μs。波头时间在2~3μs时,正闪、负闪和总闪电的概率密度最大。气温较低月份,波头时间相对较长,反之,波头时间相对较短,其原因可能与雷电流幅值大小有关,具体原因有待进一步研究。     

Diurnal variations of temperature as a cause of periodic variations of high-frequency geoacoustic emission

Investigated is the periodic component of geoacoustic emission within the frequency band from 2.0 to 6.5 kHz registered by the piezoceramic hydrophone installed near the bottom of Lake Mikizha in the Kamchatka Peninsula. It is revealed that the variation period is 24 hours and the maximum variation is observed in summer, when the average daily air temperature is above 10°C. In that period the close connection is revealed between the series of air temperature and geoacoustic emission. Taking into account the similar results of measurements of the ground surface slope at the observation site, the most probable reason for the diurnal variations of high-frequency geoacoustic emission is the deformation of near-surface sedimentary rocks caused by diurnal variations of temperature.     

Variability of atmospheric circulation under the climate change in West Siberia in the late 20th–early 21st centuries

The estimates of spatiotemporal variability of climatic parameters in West Siberia are obtained over the period of 1976-2014. It is revealed that this variability is affected by the parameters of atmospheric circulation such as wind speed components, relative vorticity, and large-scale circulation indices. It is found that in winter the warming changed into the cooling that is particularly associated with the change in atmospheric circulation patterns described by the SCAND index.     

Circulation anomalies in the atmospheric centers of action during the Eastern Pacific and Central Pacific El Niño

Based on the statistical analysis the teleconnections between circulation anomalies in the atmospheric centers of action and sea surface temperature anomalies are revealed for two types of El Niño. It is demonstrated that for the Eastern Pacific El Niño stronger teleconnections are registered in the Northern Hemisphere whereas the response to the Central Pacific El Niño is much stronger in the Southern Hemisphere. The Central Pacific El Niño is characterized by the more rapid signal propagation from the tropical zone to distant regions. In some cases the pattern of interaction with the atmospheric circulation considerably differs for two types of El Niño that defines differences in the fields of weather anomalies.     

ECM算法的多视SAR影像分割

多视SAR影像像素强度通常建模为Gamma分布,其形状参数为常数(视数)。实验表明,多视SAR影像分割时,设Gamma分布的形状参数为变量可取得更好的分割结果。由于Gamma分布中形状参数以Gamma函数的形式出现,利用EM算法求解时无法获得形状参数的解析解。为此,本文提出了一种基于Expectation/Conditional Maxinnization(ECM)算法的多视SAR影像分割方法。利用ECM算法估计最大化后验概率条件下的Gamma分布参数及表征最优多视SAR影像分割的标号场实现。采用模拟和真实多视SAR影像验证提出算法。实验结果表明,Gamma分布的形状和尺度参数均能快速收敛到稳态值,且以此得到各同质区域的Gamma分布曲线可以很好地拟合其直方图。通过对分割结果的定性和定量分析,可知提出算法具有有效性和可行性,且优于EM算法。     

面向第二次全国地名普查的数字化调查系统建设研究

针对第二次全国地名普查中现有技术路线的不足,提出了基于移动GIS的数字化调查解决方案。结合地名普查的实际要求,详细介绍了数字化调查系统的系统构架、数据组织、系统功能等,并探讨了系统实现的关键技术。通过实际应用,验证了系统建设的合理性和可操作性,为各地名普查工作提供了较好的参考和借鉴。