Comprehensive Marine Observing Experiment Based on High-Altitude Large Unmanned Aerial Vehicle(South China Sea Experiment2020 of the “Petrel Project”)

In collaboration with 12 other institutions, the Meteorological Observation Center of the China Meteorological Administration undertook a comprehensive marine observation experiment in the South China Sea using the Yilong-10 high-altitude large unmanned aerial vehicle(UAV). The Yilong-10 UAV carried a self-developed dropsonde system and a millimeter-wave cloud radar system. In addition, a solar-powered unmanned surface vessel and two drifting buoys were used. The experiment was further supported by an intelligent, reciprocating horizontal drifting radiosonde system that was deployed from the Sansha Meteorological Observing Station, with the intent of producing a stereoscopic observation over the South China Sea. Comprehensive three-dimensional observations were collected using the system from 31 July to2 August, 2020. This information was used to investigate the formation and development processes of Typhoon Sinlaku(2020). The data contain measurements of 21 oceanic and meteorological parameters acquired by the five devices, along with video footage from the UAV. The data proved very helpful in determining the actual location and intensity of Typhoon Sinlaku(2020). The experiment demonstrates the feasibility of using a high-altitude, large UAV to fill in the gaps between operational meteorological observations of marine areas and typhoons near China, and marks a milestone for the use of such data for analyzing the structure and impact of a typhoon in the South China Sea. It also demonstrates the potential for establishing operational UAV meteorological observing systems in the future, and the assimilation of such data into numerical weather prediction models.     

多型号地基微波辐射计亮温准确性比对

目前,国内外对于地基微波辐射计的探测能力多从温湿廓线等二级产品级进行考察,其误差包含反演算法和硬件系统两部分的贡献,不易区分。为直接考察硬件系统的观测性能,试验将评估对象前移,直接对一级亮温数据进行比对分析。利用2016年1月-2018年3月中国气象局大气探测试验基地4台地基微波辐射计和业务探空的同址观测数据,以探空数据输入MonoRTM辐射传输模型得到的正演亮温为参考,考察不同天气、不同季节微波辐射计的探测准确性。结果表明:国产与进口设备观测亮温的准确性相当。4台地基微波辐射计实测亮温与模拟亮温相关性较好,相关系数基本超过0.9,均达到0.001显著性水平。晴空条件下,实测亮温较模拟亮温均方根误差平均为2.08~3.75 K;德国辐射计亮温偏差最小,各通道平均偏差为1.08 K,均方根误差平均为2.08 K。亮温偏差在冬季最小,夏季达到最大。建议提高定标准确度并进行质量控制以确保亮温准确性,谨慎使用降水期间辐射计的观测数据。     

北京一次罕见夜间突发性强增温事件成因分析

夜间降温是正常的地表气温日变化,但统计表明北京及周边地区冬半年时常出现入夜后气温不降反升的现象,甚至出现了小时升温超过10℃的剧烈增温事件。这种增温具有明显的突发性,且很快转为降温,常对业务预报造成困扰。2010年11月26日夜间冷锋过境该区域造成了最强达12℃·h^-1的夜间急剧增温事件,与气候统计结果相比,该次增温幅度和影响区域范围非常罕见且极端。文章对其进行了详细诊断分析,使用的资料包括自动气象站、常规地面和探空、铁塔、卫星、风廓线雷达等观测资料和美国环境预报中心(NCEP)最终分析资料。分析结果表明:该次过程对流层低层有非常显著的冷平流;垂直速度诊断、卫星和风廓线雷达观测都表明,对流层中低层都存在显著的强下沉运动;铁塔观测和北京探空观测演变都表明增温过程中近地面大气有显著的湍流运动。分析此次罕见过程的机理包括三个方面:高原地区地面位温显著高于平原地区(二者最大可差10 K),是该次罕见增温事件形成的首要条件;强下沉运动使得低密度高位温空气强迫下沉到边界层,是增温必要条件;强湍流混合作用则是地面空气增温的必要机制。估算结果表明,边界层急流伴随的强湍流混合可引起约8℃的罕见地面空气增温。最后,给出了该次事件的机理概念模型。     

基于邻域最优概率的GRAPES快速更新循环同化预报系统逐时降水订正方法

针对高分辨率数值天气预报的时空不确定性, 利用邻域最优概率方法对华南区域GRAPES快速更新循环同化预报系统的24 h预报进行逐时降水订正和检验评估。结果表明: (1)邻域法能改善模式降水预报的空间不确定性, 最优邻域半径随降水等级增加而减小, 强降水的最优邻域半径约为60 km; (2)通过引入时间滞后因子, 可进一步改善模式不同时间起报的不确定性, 结合Brier评分确定了时间滞后窗为4 h; (3)提出基于邻域最优概率阈值的降雨进行分级订正方法, 有效提升了降水客观预报能力, 晴雨预报较模式全部为正技巧, TS评分达到0.89以上, 总体提升幅度约5.3%;强降水预报同样均为正技巧, TS评分呈先降后升趋势, 在12 h时效前后预报效果最优, 进一步提升了GRAPES快速更新循环同化预报系统的业务预报水平。      

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。     

滇西北剑湖湿地海菜花（Ottelia acuminata）群落物种组成及种群分布格局

群落物种组成及种群分布格局特征是揭示种群发展趋势及与环境相互关系的基础.以滇西北剑湖湿地海菜花群落为对象,采用样方法与扩散系数法对其物种组成与种群分布格局进行研究.结果表明:群落共有物种18种,分属12科、14属,包括沉水、漂浮、浮叶及湿生4类生活型;海菜花(Ottelia acuminata)、豆瓣菜(Nasturtium officinale)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和草茨藻(Najas graminea)呈集群分布,其余种群呈随机分布;海菜花种群个体间拥挤效应最大,种内竞争最为激烈.保育海菜花种源、开展流域和生境治理以减缓湖泊沼泽化进程,是目前剑湖海菜花群落保护的当务之急.     

青藏高原古高度重建方法研究进展

青藏高原隆升对亚洲及全球气候变化有着深刻的影响,因而地质时期青藏高原古高度定量化恢复对于理解高原隆升历史、隆升机制及其环境效应都具有非常重要的意义.通过近十余年的发展,反演高原古高度方法有了很大的发展,这些方法包括气泡法、古植物学、稳定同位素和陆地宇宙核素方法等,这些研究为恢复古高度提供了新的思路和手段.综述并简要介绍了这些方法的基本原理,同时讨论了应用各种方法的局限性,希望能进一步促进我国在高原古高度恢复方面的研究.     

夏季西太平洋暖池热含量对华西秋雨的影响及可能的物理机制

利用1971—2012年气象台站逐日资料,综合考虑降水量、降水日数及日照时数计算华西秋雨强度,结合不同深度海温资料,研究了华西秋雨强度与夏季西太平洋暖池热含量年际变化的联系,并讨论了其可能的物理机制。结果表明,前期夏季西太平洋暖池关键区(5°S—5°N,130°—160°E)热含量变化与华西秋雨强度有显著正相关关系,当前期关键区热含量偏高(低)时,华西秋雨强度较强(弱)。分析发现,当前期关键区热含量偏高时,其相对大气是一个异常热源,由于大气对其的响应,在热含量关键区西北侧中国南海—中南半岛附近生成了异常气旋式环流,其偏东偏南气流有利于向华西地区输送中低纬度洋面上大量暖湿水汽,并与北方的干冷空气在此交汇,同时,高层西风急流异常西伸,华西地区恰好位于急流入口区右侧的辐散区,这种高、低层有利的耦合形势使得秋雨偏强,反之亦然。      

Seamount volcanism associated with the Xigaze ophiolite, Southern Tibet

Basaltic lavas at Renbu, Southern Tibet are associated with the Xigaze ophiolite in the Yarlung-Zangbo suture zone. They are alkaline lavas rich in large ion lithophile elements (LILE, Ba, Rb and Sr) and high field strength elements (HFSE, Nb, Ta, Zr and Hf), but poor in Cr, Co and Ni. All of the rocks have chondrite-normalized REE patterns enriched in light rare earth elements (LREE), comparable to modern basalts of the Society Islands, Kerguelen Plateau and Broken Ridge. Abundances of some immobile or moderately immobile elements (Nb, Ta, Zr, Hf, Y, Ti and REE) are also comparable to Kerguelen alkaline basalts. The Renbu basalts are geochemically similar to oceanic island basalts (OIB) and have some elemental ratios, such as Nb/Ta ratios = 15.7–18.1, Th/Nb =  0.06–0.10, La/Nb = 0.59–0.83 and Th/Ta = 1.03–1.52, similar to the primitive mantle. Their ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios (0.70453–0.70602) are relatively high, similar to OIB. In the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr vs. εNd(t) diagram, the Renbu basalts plot along a trend from N-MORB to EMII (enriched mantle II), suggesting the involvement of at least two mantle sources in their generation. The Renbu basalts represent seamount volcanism associated with the Xigaze ophiolite. They formed from an OIB-type mantle source within the Neo-Tethyan Ocean that had a composition similar to the modern Indian Ocean mantle.     

电感耦合等离子体发射光谱法测定锑精矿中多种微量元素

建立了电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定锑精矿中10种微量元素Zn、Cd、Pb、Si、Mn、Fe、Mg、Ca、Cu、Ag的快速定量分析方法。探讨了锑精矿的溶样方法,发现采用氢溴酸挥锑后用浓酸溶解样品,稳定性较好。优化了仪器参数条件,对样品中各元素做加标回收试验。与原子吸收光谱法测定比较,方法检出限低,精密度(RSD,n=11)均小于6%,回收率为89.4%~108.0%,能满足进出口对锑精矿中杂质元素的检测要求。