北极多年冻土区埋地输气管道周边温度场数值分析

以北极规划输气管道工程为依托,建立埋地管道与冻土热交换相互作用数值计算模型,探究了埋地管道在连续多年冻土区、非连续多年冻土区和季节冻土区内,按照不同操作温度(5、-1和-5℃)运行情况下管道周围冻土温度演化过程.计算结果表明:同一区域不同管温对冻土上限值影响差异较大,尤其是在非连续多年冻土区,无论管道是正温输送还是负温输送,由于管道的运营,极大地影响了冻土上限值.5℃正温管道将导致冻土上限下降1～3倍管径;-1℃和-5℃负温管道将有助于提高冻土人为上限.建议在连续多年冻土区管道采用-1℃输送温度;在非连续多年冻土区冬季采用-1℃输送温度,夏季可以是正温,接近环境大气温度,但全年输气平均温度要小于0℃;在季节冻土区,若按照负温输送,反而容易引起管基土冻胀,建议输气温度不作特别控制,与温带地区管道类似,正温输送.希望能够为北极多年冻土区天然气管道建设提供新的思路.     

大气CO2浓度增加对中国区域植被蒸腾的影响

近几十年来,人类活动带来的化石燃料燃烧和工业过程引起了全球大气CO2浓度的显著增长,带来了一系列生态和环境问题,其中对地表蒸散发的影响就是一个重要方面.地表蒸散发及其分量植被蒸腾是能量和水量平衡的重要组分,直接影响着陆气相互作用和水循环系统.由于大气CO2浓度增加可通过减小叶片气孔导度从而抑制植被蒸腾,为量化这一影响,基于碳水耦合的蒸散发模型PML-V2和CMIP6的大气CO2浓度时空序列驱动数据,分别进行了考虑和不考虑大气CO2浓度逐年增加情况下的2组植被蒸腾模拟试验.通过对比2组结果分析了2001-2014年大气CO2浓度增加对中国区域植被蒸腾的影响.研究结果显示,在季节上,夏季大气CO2浓度增加对植被蒸腾的抑制作用最小,冬季最大;在数量级上,2001-2014年大气CO2浓度引起植被蒸腾变化在0～5％;不同生态系统比较而言,森林、耕地和灌丛生态系统受CO2浓度增加引起植被蒸腾的减小量较大,14年间减小量为15～20mm/a,而草地下降最小,约5 mm/a;在空间上,我国中东部受影响最大;CO2浓度引起植被蒸腾变化最敏感的区域是我国东南部地区.     

应用分布式存储技术优化省级CIMISS数据服务能力

随着气象数据量的不断增长,进一步提升CIMISS数据管理和服务能力的需求变得日益迫切。为解决存储系统动态扩展能力不足、并行计算与吞吐效率低下等限制CIMISS继续发展的问题,采用分布式文件系统和NAS技术替代GPFS建设共享文件系统,实现非结构化气象数据的存储功能;采用分布式数据库替代Oracle RAC建设关系数据库管理系统,实现结构化气象数据的存储功能和非结构化气象数据的索引功能。实践证明,该方案能够有效地改善CIMISS的数据存储能力、并发响应能力,适应未来气象业务对数据存储和应用的需求。     

Hadoop环境下基于SparkSQL海量自动站数据查询统计初探

在Hadoop分布式计算和存储架构下,自定义ETL数据清洗规则将海量自动站小时单站文件按所属年和站号合并为大文件流转存储至HDFS中,并运用SparkSQL并行计算框架进行统计处理生成常用气象要素日统计值。结果表明,数据处理和获取时效较关系型数据库方式有显著提升。采用SparkSQL并行计算框架对多气象要素多站点和长时间序列进行数据统计处理查询均能达到秒级别响应,并随着统计站点数的不断增加和时间跨度的延长其优势更为明显,能更高效地支撑此类气象数据服务,为海量气象数据处理从关系型数据库到大数据分布式架构的转换处理提供了新思路。     

CONDITIONAL NONLINEAR OPTIMAL PERTURBATIONS: APPLICATION IN TROPICAL CYCLONE FORECASTS

Considering the feature of tropical cyclones (TCs) that strong positive vorticity exists in the lower layers of troposphere, this study proposed to use vorticity at 850 hPa as cost function to find the conditional nonlinear optimal perturbation (CNOP), which was largely different from those previous studies using total energy of perturbed forecast variables. The CNOP was obtained by an ensemble-based approach. All of the sensitive areas determined by CNOP with vorticity at 850 hPa as cost function for the three cases were located over the TC core region and its vicinity. The impact of the CNOP-based adaptive observations on TC forecasts was evaluated with three cases via observational system simulation experiments (OSSEs). Results showed obvious improvements in TC intensity or track forecasts due to the CNOP-based adaptive observations, which were related to the main error source of the verification area, i.e., intensity error or location error.     

利用风廓线雷达研究郑州机场低空急流特征及其对飞行的影响

利用2016、2017年郑州机场高分辨率边界层风廓线雷达半小时平均观测资料, 对机场上空低空急流时空分布特征进行统计研究, 结果表明:夏末、秋季低空急流出现次数相对较少, 春季、夏初是高发时期, 冬季易出现较强的超低空急流, 只有春季风速从低层到高层呈现先增大后减小、再增大的变化过程, 8月末可能是急流的时空转换期; 夜间和凌晨是高发时段, 白天降低30%~40%, 一般情况下, 00—12时(世界时, 下同)急流较弱, 12时后明显增强向上发展, 19时开始减弱, 持续至21时; 急流中心最大风速一半以上在12~18 m/s, 高度集中在60~180 m和300~900 m, 超低空急流占大部分, 夜间出现最大风速的概率远高于白天; 低空急流发生高度大部分在飞机起飞或着陆的范围内, 使飞机复飞概率增加, 对夜间航班影响更大。      

Helmert方差估计在桥梁跨江导线网中的应用

导线网在桥梁施工控制网的加密测量中得到广泛使用,由于存在两类不同性质的观测值以及导线边长度不等的问题,平差时应当考虑边角观测值权的统一和不同观测边权的合理取定。本文结合某特大型桥梁加密控制测量的实际情况,对跨江导线网中边长相差较大等问题,采用Helmert方差估计方法分析平差过程中权的合理取定问题,明显地提高了平差结果的精度。     

华北构造区强震短期水氡异常空间图像演化及其前兆判别标志的研究

开展了水氡前兆异常参数提取方法的研究, 并以其提取的结果为输入, 对1985～2002年华北水氡异常参数分布做了全时空扫描, 继而将全部图像与华北地区构造活动性评估的数字化图像进行了叠加, 实现了水氡异常动态扫描与区域构造活动性背景的结合。 在此基础上, 1985年以来华北地区5级以上地震前的水氡短期图像演化情况做了全面分析, 提取出判别异常区的指标以及地震短期异常演化特征, 并提出了华北地区强震前水氡短期前兆的判别标志。     

GIS技术在煤矿瓦斯管理中的应用实践

介绍了GIS技术在煤矿瓦斯管理中的应用:系统平台的选择和组建;主要模块的设计和实现。研究了如何使用MapX进行图形操作,以及图形如何与数据库相结合。     

南京地区表土镉汞铅含量的空间统计分析

在南京城区和周围郊区近2500km2的区域内,采集了670个表层土壤样品,分析了Cd、Hg、Pb等重金属含量。在ARCGIS等地理信息系统软件的支持下,用地统计学等空间分析方法,分析了数据的概率分布特征、空间自相关特征以及变异函数特征。结果表明,研究区内表层土壤中Cd、Hg、Pb等重金属元素平均含量显著高于其全国平均水平;并且不同的元素具有不同的空间自相关特征;变异函数分析显示,Cd和Hg的分布具有明显的空间异质性,而Pb的方向性不明显。元素空间分布特征的研究对研究污染源和污染扩散具有一定指示和引导作用。