高层大气密度的午夜极大值特征分析与建模

利用CHAMP (CHAllenging Minisatellite Payload)、GRACE-A (Gravity Recovery and Climate Experiment-A)、SWARM-C (The Earth''s Magnetic Field and Environment Explorers-C)等3颗极轨卫星的资料, 研究360—480km高层大气密度在低纬度区域的午夜极大值(Midnight Density Maximum, MDM)现象. MDM一般出现在23:00- 02:00 LT (Local Time)之间,峰值位置在低纬度15°以内,谷值位置在中纬度35°-45°附近,整体略偏向南半球,振幅约为平均密度的26%.随着高度增大以及太阳辐射水平的增强,MDM振幅呈减小趋势;冬至和夏至日附近的季节效应会减弱MDM振幅,在春秋分日的振幅最大.用3个主流大气模型DTM2000 (Drag Temperature Model 2000), NRLMSISE00 (US Naval Research Laboratory, Mass Spectrom-eter and Incoherent Scatter radar)和JB2008 (Jacchia- Bowman 2008 model)对MDM进行模拟,JB2008没有刻画出MDM现象;另两个模型低估了MDM效应,在360km和480km两个高度DTM2000模型的振幅仅为观测的46%和53%, NRLMSISE00模型仅为观测的33%和26%;模型没有准确刻画出MDM与高度、辐射水平和季节的关系.联合3颗卫星的资料,研究了-种基于地理纬度的6阶勒让德多项式,同时融合地方时和高度因素的经验函数,在振幅和相位上可以较好地刻画MDM特征,相关系数达到0.923,可为大气密度模型的修正提供借鉴,服务于低轨道航天器高精度轨道预报.     

陆表自然和人文要素相互作用——“全球变化及应对”重点专项研究进展

在国家重点研发计划支持下,项目提出了陆表不均一性检测和订正的新方法,解决了渐变型不均一性检测和订正的难题,构建了中国地表太阳辐射、气温、地温、风速和降水等参数均一化站点和格点数据集,修订了关于中国地表风速变化趋势、增温格局及其形成机制的结论。融合多源数据,构建并验证了千米级、流域级或县域级的电厂、人口、生物质能、取水量、氮排放、二氧化碳排放等影响自然系统的关键人文要素历史和未来预估数据集。构建了未来关键人文要素情景,研制了碳中和目标下甲烷和氧化亚氮排放情景和用于驱动全球模式的未来情景,预估了中国碳中和战略的实施对全球变暖的减缓作用,发现中国碳中和对远期和中期全球变暖的减缓作用显著。给出了中国各省份水体氮排放安全阈值及超越时间,阐明了中国粮食产量与氮施肥的关系,提出了在保障粮食安全的前提下减少水体氮排放的有效途径,指出重构城乡养分循环体系是同时保障粮食安全和恢复水质的必要途径。发现全球饱和水汽压差的年际变化与大气二氧化碳浓度上升速率的年际变化显著相关,阐明了饱和水汽压差变化在调控生态系统生产力中的重要角色以及多因素耦合作用在生态系统生产力变化中的复杂影响。建议更全面细致地评估中国各种碳中...     

重庆市夏季电力气象用户需求分析

【目的】面对日益增加的夏季电力气象服务用户需求和激烈的市场竞争,必须明确用户需求的优先顺序,为有序改善产品提供参考。【方法】利用Kano模型,通过问卷调查的方式收集了受试者对各项需求点的反馈,并计算B系数和W系数,绘制B-W象限图,得到17个需求点的需求类型和优先级排序。【结果】17个需求点可分为基本型（6个,35%）、期望型（4个,24%）、魅力型（4个,24%）和无差异型（3个,18%）4种类型。基本型最多,无差异型最少,各类型间界限较清晰。各需求点优先级顺序较明确,即用户首先要求产品应准时、内容完整和节点透明,其次要求产品应具备较高的准确率和个性化水平,最后要求产品的美观模块化程度便于高效地抽取使用并及时得到专家支持,而产品是否处于商用化阶段和是否有特色的优先级最差。但值得关注的是D16特色产品的需求点被视为魅力型需求的票数高达20票（共50票）,接近归类于魅力型需求（21票）。【结论】应以智能化业务系统建设和提升专家支持服务水平为工作核心来满足用户需求。     

黄河流域人地耦合与可持续人居环境

黄河流域是中国人地矛盾最为紧张的区域之一,承担着生态安全建设和经济社会发展的重任。自古以来人类和黄河始终处于共同进化的过程中,近年来伴随经济发展而来的生态保护压力也日益增加,流域水资源脆弱性和风险更甚,为化解人地矛盾,需探究城镇聚落和河流的动态耦合机制。在“黄河流域生态保护和高质量发展”上升为重大国家战略之际,从城乡规划、自然地理、环境考古、生态学、水文水资源、土地资源管理等多领域视角,聚焦黄河流域人地关系的空间分异和演化规律,以及资源和生态保护的困境与机遇。建成环境与自然环境的平衡是可持续发展的基础,应将黄河流域视为自然及人文环境相互影响与依存的“生命共同体”,并从系统性和交叉性、地方性和适应性等方面探讨可持续发展策略。     

气候系统预测:基础创新和集成应用

随着全球变暖,极端天气气候事件增强,天气气候灾害造成的损失也愈发严重。当前气候预测的准确性远远不能满足社会需要,气候系统预测理论和方法面临着众多挑战性问题。为提档气候预测科学水平和准确率,由南京信息工程大学和中山大学承担的“气候系统预测研究中心”获得国家自然科学基金基础科学中心项目支持(2021年1月—2025年12月)。在该项目执行的前三年,项目团队开展了大量深入系统的研究,并取得了若干重要进展:1)揭示了气候系统的若干关键变化、驱动力和机制;2)剖析了海-陆-冰-气相互作用对我国重大极端气候事件的影响;3)在气候系统数值模式研发和预测系统集成方面取得重要进展;4)发展了延伸期-S2S-年代际的气候系统预测理论和方法。本文对这些进展作了扼要介绍,并针对气候与环境变化归因、古今气候环境研究融合、跨时空气候系统变异和极端气候、人工智能与气候科学、年代际预测和风险应对体系等关键科学问题做了展望。     

梅雨降水季节预测的多方法比较

基于1961—2000年逐月降水观测资料和全球大气再分析资料,分析了6—7月长江中下游(108°～123°E,27°～33°N)梅雨的时空分布特征。通过观测诊断和数值试验确定了影响梅雨异常偏多的3个前期因子:4—5月平均的西北太平洋海平面气压正异常;3月至5月北大西洋海平面气压负变压倾向;1月至4月西伯利亚的2 m温度负倾向。利用这3个具有物理意义的影响因子构建了梅雨季节预测模型,该模型在训练期(1961—2000年)和独立预测期(2001—2022年)均具有显著的预测技巧(相关系数分别为0.79和0.77,均方根误差分别为0.59和0.68)。同时,基于相似的潜在预测因子,对比了利用偏最小二乘回归方法和5种机器学习方法(随机森林、轻量级梯度提升机、自适应提升、类别型特征提升、极端梯度提升)建立的预测模型的技巧。虽然训练期(1961—2000年)偏最小二乘回归和机器学习建模拟合效果更高,但在独立预测期(2001—2022年)上述模型的预测技巧显著降低(相关系数均低于0.44,均方根误差均大于0.93),出现了明显的过拟合问题。本研究强调梅雨的短期气候预测应建立在物理机制基础之上,而使用机器学习方法需谨慎。     

基于情境感知和序列模式挖掘的气象学习资源推荐算法

随着互联网的快速发展,气象部门职工作为学习者可以获得的学习资源得到极大丰富。信息超载导致检索合适的在线学习资源时遇到了困难;学习者在不同学习环境和序列访问模式上也有不同的学习需求。但是,现有的推荐系统,如基于内容的推荐和协同过滤,没有结合学习者的情境和序列访问模式,推荐结果准确度不高。本文提出了一种结合情境感知、序列模式挖掘和协同过滤算法的混合推荐算法来为学习者推荐学习资源。混合推荐算法中,情境感知被用来整合学习者的情境信息,如知识水平和学习目标;序列模式挖掘被用来对网络日志进行挖掘,发现学习者的序列访问模式;协同过滤被用来根据学习者的情境数据和序列访问模式为目标学习者计算预测并生成建议。实验和应用效果表明,该混合推荐算法推荐的质量和准确性方面优于其他推荐算法。     

一种飞机空中积冰潜势诊断指数与检验评估

飞机积冰是影响飞行安全的重要危险天气,准确的积冰诊断对民航运行与安全具有重大意义,特别是对国产大飞机适航取证具有重要作用。本文参考改进的CIP(Current Icing Potential)指数,使用垂直速度和云中液态水含量对积冰潜势诊断指数进行优化得到SCIP(Simplified Current Icing Potential)指数,该指数直接基于大气层结资料给出较为准确地飞机积冰潜势,具有命中率高、实用性强的特点。用2021年2月28日至12月31日民航航空器报告对原CIP指数和SCIP指数进行对比验证评估,发现相比于原CIP指数,SCIP指数具有更优异的ROC曲线(Receiver Operating Characteristic Curve)和TSS评分(True Skill Score)。但是对于不同程度的积冰,原CIP指数和SCIP指数均表现出较一致诊断效果,表明SCIP指数对诊断飞机积冰潜势具有重要作用,但无法判断积冰强度。根据2020年3月16日陕西区域飞机结冰个例验证表明增加垂直速度和云中液态水含量的影响对飞机积冰的描述更加细致,对提升积冰潜势诊断效果具有重要意义...     

基于数据传输特性的卫星广播通道参数优化方法与应用

中国气象局卫星广播系统（CMACast）是全球对地观测广播系统（GEONETCast）框架下三大对地广播系统之一,在世界气象组织信息系统（WIS）和综合卫星数据分发服务系统(IGDDS)框架下,承担亚太地区气象数据广播分发的职责。随着气象业务的发展,广播系统数据量由180 GB/天增长至460 GB/天,在广播带宽资源有限而广播数据种类和大小各异的情况下,系统管理员越来越难以通过经验对广播通道参数调整以保持广播系统播发效率,造成部分通道数据播发时效下降严重,不能满足业务时效要求。通过对不同气象数据传输特性的定量分析,获得各类数据的精细化数据传输样本,在此基础上对各类数据广播通道参数进行科学、定量的计算和优化,使数据播发时效明显提升,应用到实际广播业务中效果明显。     

Effects of Salinity Fluctuation Frequency on the Growth, Molting Rate and Hemolymph 20-Hydroxyecdysone Concentration in Juvenile Chinese shrimp, Fenneropenaeus chinensis

This experiment was conducted to examine the effects of salinity fluctuation frequency on the growth, molting rate and hemolymph 20-hydroxyecdysone (20-HE) concentration for juvenile Fenneropenaeus chinensis with an initial wet body weight of 1.115 g±0.012 g. The salinity of the control treatment (represented by D0) was 28 throughout the experiment, whereas treatments D2,D4, D6 and D8 were subjected to different salinity fluctuation frequencies of 2, 4, 6 and 8d, respectively. The range of salinity fluctuation was 4. The salinity in treatments D2, D4, D6 and D8 was kept at 28 for 2, 4, 6 and 8d, respectively; each original salinity was decreased abruptly to salinity 24, which first lasted for another 2d and was then raised to its initial value 28. This constituted a salinity fluctuation cycle and afterwards the cycle repeated. It was found that: 1) The weight gain of shrimp in treatment D4 was 202.9% and significantly higher than that in treatment D0 (P<0.05). The molting rate in treatment D2 was the lowest, while that in treatment D6 was the highest and significantly higher than those in treatments D0 and D2 (P<0.05). 2) The hemolymph 20-HE concentration of shrimps in all treatments was at low levels and increased first gradually during the inter-molt period and then increased sharply. It reached a peak value during the pre-molt stage, and then decreased abruptly during the post-molt stage when the lowest level occurred. 3) During the post-molt stage, the hemolymph 20-HE concentration in treatment D2 was 7.47pgμL-1 and significantly higher than that in treatment D0(P<0.05). There were, however, no significant differences in hemolymph 20-HE concentration among all five treatments during the inter-molt stage (P>0.05). During the pre-molt stage, the hemolymph 20-HE concentration in treatment D6 was significantly higher than that in treatment D0(P<0.05), whereas the hemolymph 20-HE concentration in treatment D2 was significantly lower than that in other treatments (P<0.05). Adequate salinity fluctuation promoted the molting rate through increasing hemolymph 20-HE concentration at the pre-molt stage.