基于高时间分辨率快电场变化资料的北京地区地闪回击统计特征

利用2014年北京闪电网观测到的4站及以上同步高时间分辨率闪电快电场变化资料,对北京地区5次雷暴过程中304次正地闪和1467次负地闪的回击特征进行了统计分析,主要包括:回击次数、10%~90%上升时间、下降时间、半峰值宽度、回击间隔、回击峰值电场强度、回击间隔和回击序数的关系等。结果表明,正、负地闪中单回击地闪所占比例分别为91.1%和24.2%,单次负地闪的平均回击次数为3.8次,观测到的最大回击数可达20次。304次正地闪首次回击的10%~90%上升时间、下降时间和半峰值宽度的算术平均值分别为4.2μs、14.5μs和6.2μs;29次正地闪继后回击对应值分别为3.6μs、12.6μs和5.7μs;1467次负首次回击的对应值分别为2.4μs、23.9μs和5.3μs;4109次负继后回击的对应值分别为1.7μs、19.5μs和3.4μs。正、负地闪回击间隔的几何平均值分别为106 ms和59 ms。负地闪回击间隔呈对数正态分布,平均回击间隔随着回击序数的增加有逐渐减小的趋势。最后,还对70次正回击、421次负首次回击和789次负继后回击峰值电场进行了统计,将其归一化到100 km的平均值分别为11.2 V/m、7.2 V/m和5.0 V/m。平均来看,负地闪首次回击峰值电场比继后回击峰值电场大1.4倍,但是有23.5%的继后回击峰值电场大于其对应的首次回击。     

Prediction of global patterns of dominant quasi-biweekly oscillation by the NCEP Climate Forecast System version 2

Daily output from the hindcasts by the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System version 2 (CFSv2) is analyzed to understand the skill of forecasting atmospheric variability on quasi-biweekly (QBW) time scale. Eight dominant quasi-biweekly oscillation (QBWO) modes identified by the extended empirical orthogonal function analysis are focused. In the CFSv2, QBW variability exhibits a significant weakening tendency with lead time for all seasons. For most QBWO modes, the variance drops to only 50 % of the initial value at lead time of 11–15 days. QBW variability has better prediction skill in the winter hemisphere than in the summer hemisphere. Skillful forecast can reach about 10–15 days for most modes but those in the winter hemisphere have better forecast skills. Among the eight QBWO modes, the North Pacific mode and the South Pacific (SP) mode have the highest forecast skills while the Asia–Pacific mode and the Central American mode have the lowest skills. For the Asia–Pacific and Central American modes, the forecasted QBWO phase shows an obvious eastward shift with increase in lead time compared to observations, indicating a smaller propagating speed. However, the predicted feature for the SP mode is more realistic. Air–sea coupling on the QBW time scale is perhaps responsible for the different prediction skills for different QBWO modes. In addition, most QBWO modes have better forecasting skills in El Niño years than in La Niña years. Different dynamical mechanisms for various QBWO modes may be partially responsible for the differences in prediction skill among different QBWO modes.     

2005年7月1-2日山西大暴雨中排熵指数的诊断分析

利用美国新一代中尺度WRF(weather research and forecasting)模式,采用双向二重嵌套网格技术,对2005年7月1-2 日山西的大暴雨天气过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率动力协调资料进行了初步诊断分析,着重分析了排熵指数与暴雨区的关系.结果表明:活跃的副高是造成此次强降水的主要影响系统,低空西南风急流为暴雨提供了充足的水汽及动力条件;大气排熵指数由高值向低值的演变有利于对流的发展,从而导致对流暴雨形成;负熵变区(IRE《0)对应着暴雨区,负熵变区的汇合反映了暴雨的落区;排熵指数与暴雨区有较好的对应关系.     

C波段双线偏振雷达反射率因子的衰减订正及对降雨估测精度的改进

C波段双线偏振雷达反射率因子易受衰减的影响,为了提高降雨的准确性,需要对雷达反射率因子进行衰减订正。K_(DP)是能够用于衰减订正的一个有效因子,本文采用小波分析法对Ф_(DP)数据进行预处理,再将处理后的数据拟合得到相对准确的K_(DP)。为了验证衰减订正的效果,利用S波段雷达反射率因子作为参考,对比分析了衰减订正前后C波段双线偏振雷达反射率因子的变化,结果表明:经过衰减订正后的Z_H更接近于S波段雷达的反射率因子。在进行降雨估测时,不同方案估测降雨的差异较大,当C波段双线偏振雷达与S波段雷达均采用Z-R关系估测降雨时,S波段雷达的效果更好。当C波段双线偏振雷达采用衰减订正后的R(Z_H,K_(DP))法估测降雨时,效果优于S波段雷达的R(Z)方案。当降雨强度10 mm·h~(-1)时,雷达估测的雨量普遍低于地面雨量计的雨量,经过雨量计校准后,可以进一步提高降雨估测精度。     

超强台风“威马逊”（1409）强度和降水特征及其近海急剧加强原因

利用常规观测资料以及海南省中尺度自动站资料、海口多普勒雷达产品、FY系列卫星云图和NECP 1°×1°再分析资料,分析了2014年第9号超强台风＂威马逊＂（1409）在海南岛登陆前后其强度和降水特征及其近海急剧加强的原因。结果表明：＂威马逊＂登陆海南省文昌市翁田镇时强度维持或略有减弱,登陆前其中心附近极大风速超过74 m·s-1,最低海平面气压899.2 h Pa,为1949年建国以来登陆我国大陆最强台风;＂威马逊＂从7月18日10时到当日15时登陆文昌前的5 h内,其中心附近最大风速增大了5 m·s-1,最低气压下降了20 h Pa,其超强台风量级从18日11时开始维持时间达17 h;＂威马逊＂眼壁回波造成的海南北部地区强降水具有降水效率高、对流发展不够强盛的混合性降水特征,而其螺旋雨带＂列车效应＂造成的海南西部地区极值降水则具有典型的对流性降水特征;西太平洋副热带高压、低空急流、西风槽和南亚高压是＂威马逊＂近海持续加强的主要影响系统;低层辐合与高层辐散、弱的环境风垂直切变和适宜的海面温度、深厚的暖涡是＂威马逊＂近海急剧加强的原因。     

2007年7月7—9日淮河流域梅雨锋雨带特征分析

针对2007年7月7—9日发生在淮河流域的暴雨,采用NCEP1°×1°客观分析资料、6h地面观测降水资料,对此次降水过程中雨带发生、发展进行天气动力学分析。结论如下:(1)暴雨区位于高空急流入口区南侧、南亚高压辐散场东侧,该区域对流层高层为反气旋控制区,有利于低层低值系统的发展;(2)处于非热成风不平衡状态下的低空强急流带形成以后,对于雨带分布以及暴雨发展产生重要影响;(3)视热源、视水汽汇廓线在垂直方向上的变化,体现了水汽凝结潜热释放加热环境大气的作用;(4)基于p坐标系的比湿垂直输送正值带可以较好地示踪雨带移动。     

基于遥感资料研究合肥城市化对气温的影响

为了探讨城市化进程对城市区域气温的影响程度,利用高分辨陆地卫星影像结合GIS技术揭示了近30年合肥城市化进程及其对气象观测场周边土地利用/覆盖变化（LUCC）的影响过程;进一步分析了1970—2008年合肥气象站与其周边的肥西和肥东气象站观测的年平均、最高和最低3项气温的动态变化特征,并最终建立了合肥气象观测场周边LUCC与气温的关系模型。结果表明,近30年来,合肥建成面积在不断扩大,从而导致了气象观测＂进城＂而先后进行搬迁的现象,继而产生了气温序列的非均一性。1979—2003年期间,合肥观测场由于受到城市扩张影响显著,合肥站3项气温的增温速率均明显大于肥西和肥东站3项气温增温速率。合肥观测场周边半径为4 km缓冲区LUCC对平均气温和最低气温的变化有显著影响。建成面积的增加对平均气温、最低气温有正贡献;而耕地、植被、水体的增加却对平均气温、最低气温存在负贡献。     

GPS历书计算与卫星星座预报仿真

利用Matlab软件解算GPS历书信息,对GPS卫星星座进行预报仿真。给出了计算仿真的整体流程和部分主要实现代码,最后通过实际接收卫星数据的计算,得出了预报仿真结果。此方法既能直观理解星座运动分布,也能满足工程实践中快速捕获卫星的需求。     

南水北调中线工程对河南平原第四系地下水资源的影响

南水北调工程是优化我国水资源配置、解决北方水资源短缺问题的重大举措。由于南水北调中线工程的调蓄作用,河南省受水地区水源结构的改变对主要的供水水源第四系地下水资源势必造成一定的影响。论文在建立河南平原地下水流数值模型的基础上,按照受水区的分配水量相应压采各城市的浅层地下水开采量,模拟预测南水北调中线工程实施后第四系地下水流系统的演化趋势。预测结果表明: 河南平原受水区浅层地下水位都得到了不同程度的恢复,到2010年,郑州市、新乡市、濮阳市漏斗中心水位相比南水北调中线工程实施前（2007年1月1日）将分别提高6.64m,8.15m和4.15m,很大程度上减轻了地下水的开采压力,有效地恢复了地下水位降落漏斗,缓解了当地水资源的供需矛盾;  但是由于农业灌溉超量开采地下水,河南平原中部和东部的非受水区浅层地下水位仍持续下降;  南部尽管不在受水区范围内,但是供水水源主要来自地表水,所以浅层地下水位无明显变化。结合前人的供需水量预测结果,到2010年,南水北调中线工程分配给受水区的水量与受水区的需水量基本持平。     

黑河下游水环境变化对生态环境的影响

黑河下游地区深处内陆腹地,气候极度干旱,冬春季节多大风,生态环境恶劣,黑河进入下游地区的水量是维系区内生态的主要水源。20世纪80年代以来,由于中游地区过量开采,流入下游的水量大幅减少,导致东、西居延海相继干涸,绿洲草场大面积沙化,沙尘暴肆虐,生态环境恶化。2002年以后,由于执行国务院有关黑河分水方案,东、西居延海相继恢复湖面,绿洲区生机盎然,生态环境得到恢复。黑河下游地区地下水储存量达到3000×108m3以上,水质较好。黑河沿途渗漏是地下水的主要补给来源,不同河段渗漏的水量通过古河道网络迳流、排泄,维系着额济纳绿洲和古日乃荒漠绿洲植被生态。目前,正在修建旨在防止河床渗漏的甘蒙引水渠,遗弃原有河道,将会切断地下水的补给,导致依靠地下水滋养的古日乃荒漠绿洲植被消失,形成新的规模巨大的沙尘暴源区。