北京地区自动站降水特征的聚类分析

利用2007—2010年北京123个自动气象站逐时降水观测资料,采用聚类分析方法,对北京的主城区、西部和北部区、东北区、东南区共分为4个区域的逐时降水时空分布特征进行了分析。结果表明:通过与实际地形和下垫面类型比较,自动站分类较为合理,避免了在区域划分方面的主观因素影响。主城区降水集中时段最为突出,集中出现在7月逐日20—00时,且降水强度最强,降水量较大,降水小时数不多。西部和北部区降水集中出现在6月逐日18—20时、7月逐日23时至次日03时,降水小时数最多,降水强度不大,降水量不大。东北区降水主要集中出现在7月逐日00—08时和17—23时,降水小时数较多,降水强度不大,降水量最大;东南区降水主要集中出现在7月的逐日02—04时,降水小时数少,降水强度较大,降水量较大。     

船舶海平面气压观测资料质量控制

随着数值预报模式不断发展,各类观测资料在数值模式中发挥着越来越重要的作用,船舶观测资料是海上3类观测系统 (卫星、飞机、船舶) 资料之一。为了保障船舶观测资料质量并有效地应用于数值模式,该文依据船舶观测资料的时空分布特征,以及2011年1月和7月T639分析场与观测资料对比分析结果,建立了一套船舶海平面气压资料质量控制方案,包括要素极值范围检查、缺测和冗余资料剔除、背景场一致性检查、测站黑名单建立等,并将该方案应用于2011年2月、6月、8月的观测资料。结果表明:船舶观测资料在时间上不连续且空间分布不均匀,会影响时间一致性检查和空间一致性检查质量控制效果;船舶海平面气压观测资料在所有观测要素中资料量最大,但其缺测和冗余资料量约占50%;黑名单资料的质量控制方案能够有效识别和剔除黑名单资料,且有利于对各测站的检查与维修工作;由于五大湖和大奴湖地区地形高度的影响,在背景场一致性检查过程中需对这些区域的背景场资料进行订正。     

1960年以来东亚季风区云-降水微物理的直接观测研究

云-降水的直接观测结果是云微物理参数化的重要依据。自1960年以来,处于东亚季风影响下的中国实施了大量对云-降水微物理参数的观测和研究,旨在加深对云-降水微物理过程的认识,从而改进数值模式中云微物理参数化方案和指导人工影响天气作业。云-降水微物理参数包括气溶胶、冰核、云滴、雨滴、冰晶、雪晶、冰雹等粒子浓度和谱分布,以及云滴、雨滴含水量等。中国已有云-降水微物理参数的成果可归纳为:(1)通常云-降水微物理粒子浓度变化较大,但总体变化有一定的范围;(2)采用Γ函数拟合云滴谱更接近实际谱,但不同拟合谱参数差异较大;(3)可用指数函数和Γ函数来拟合层状云降水雨滴谱,Γ函数拟合积云和层积混合云降水雨滴谱精度更高;(4)中国冰核浓度较高,冰核浓度随温度的降低近似成指数变化;(5)冰晶谱、雪晶谱、冰雹谱通常采用指数函数来描述;(6)通常使用荣格(Junge)和Γ函数来分段描述气溶胶粒子谱拟合误差更小。由于云-降水过程及其反馈作用描述不准确是数值模式预报结果不确定性的最大因素,中国正在不断地推进云降水的微物理观测研究,以期进一步加深对东亚季风区云-降水微物理特征的认识,从而为模式中微物理参数化方案的改进提供观测依据和科学指导。基于数值预报模式中云微物理过程参数化发展的需要,总结了中国1960年以来云-降水微物理直接观测的研究成果,可为东亚地区云-降水微物理研究及其模式参数化方案的改进提供观测依据。此外,针对云微物理参化发展的需求,结合过去已有的大量观测提出了几点建议,为今后云-降水物理综合性观测方案的设计提供参考。     

An Overview of Nowcasting Development, Applications, and Services in the Hong Kong Observatory

The Hong Kong Observatory （HKO） has been developing a suite of nowcasting systems to support op- erations of the forecasting center and to provide a variety of nowcasting services for the general public and specialized users. The core system is named the Short-range Warnings of Intense Rainstorm of Localized Systems （SWIRLS）, which is a radar-based nowcasting system mainly for the automatic tracking of the movement of radar echoes and the short-range Quantitative Precipitation Forecast （QPF）. The differential, integral （or variational）, and object-oriented tracking algorithms were developed and integrated into the nowcasting suite. In order to predict severe weather associated with intense thunderstorms, such as high gust, hail, and lightning, SWIRLS was enhanced to SWIRLS-II by introduction of a number of physical models, especially the icing physics as well as the thermodynamics of the atmosphere. SWIRLS-Ⅱ was further enhanced with non-hydrostatic, high resolution numerical models for extending the forecast range up to 6h ahead. Meanwhile, SWIRLS was also modified for providing nowcasting services for aviation community and specialized users. To take into account the rapid development of lightning events, ensemble nowcasting techniques such as time-lagged and weighted average ensemble approaches were also adopted in the nowcasting system. Apart from operational uses in Hong Kong, SWIRLS/SWIRLS-Ⅱ was also exported to other places to participate in several international events such as the WMO/WWRP Forecast Demon- stration Project （FDP） during the Beijing 2008 Olympics Games and the Shanghai Expo 2010. Meanwhile, SWIRLS has also been transferred to various regional meteorological organizations for establishing their nowcasting infrastructure. This paper summarizes the history and the technologies of SWIRLS/SWIRLS-Ⅱ and its variants and the associated nowcasting applications and services provided by the HKO since the mid 1990s.     

Oceanic origin of southeast tropical Atlantic biases

Most coupled general circulation models suffer from a prominent warm sea surface temperature bias in the southeast tropical Atlantic Ocean off the coast of Africa. The origin of the bias is not understood and remains highly controversial. Previous studies suggest that the origin of the bias stems from systematic errors of atmospheric models in simulating surface heat flux and coastal wind, or poorly simulated coastal upwelling. In this study, we show, using different reanalysis and observational data sets combined with a set of eddy-resolving regional ocean model simulations, that systematic errors in ocean models also make a significant contribution to the bias problem. In particular (1) the strong warm bias at the Angola-Benguela front that is maintained by the local wind and the convergence of Angola and Benguela Currents is caused by an overshooting of the Angola Current in ocean models and (2) the alongshore warm bias to the south of the front is caused by ocean model deficiencies in simulating the sharp thermocline along the Angola coast, which is linked to biases in the equatorial thermocline, and the complex circulation system within the Benguela upwelling zone.     

基于计点系统模型的地下水水量脆弱性评价

根据德阳市城市规划区的实际情况,选择含水层厚度、富水性、给水度、降水入渗系数、地下水资源可开采模数等能充分反应研究区地下水系统特征的5个指标,建立地下水水量脆弱性评价指标体系,利用专家评分法获取评价指标权重体系,并用计点系统模型及GIS技术进行研究区地下水水量脆弱性综合性评价。结果显示,地下水水量脆弱性较高和高的分布面积约占全区面积的29.7%,地下水水量保护管理形势较为严峻;发现地下水水量脆弱性在地下水补给区相对较低、在排泄区相对较高。     

河北省石家庄市南部污灌区厚层包气带污染物自然衰减的微生物作用潜力评价

本次研究的目的是利用传统的培养技术和现代的磷脂脂肪酸PLFA(Phosphor Lipid Fatty Acid)技术、Biolog技术、16 S rRNA基因变性梯度凝胶电泳DGGE(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)及测序技术,调查石家庄市南部污灌区厚近30 m包气带微生物含量、分布、活性和多样性,评价污灌区厚层包气带污染物自然衰减的微生物作用潜力。包气带沉积物样品通过岩芯钻探获得,用于物理、化学和微生物分析。结果显示,土壤层(5~20 cm)微生物含量高,活性高,代谢类型多,可培养的异养菌与自养菌、好氧异养菌、兼性厌氧异氧菌和专性厌氧异养菌共存;土壤层下伏包气带微生物含量较低,活性降低,代谢类型减少,可培养的细菌主要是好氧性异养菌、兼性厌氧异养菌和好氧自养菌,而且随岩性而变化,在砂层和重粘土层含量低,活性低,而在亚粘土层含量和活性大。研究结果指示土壤层具有很高的污染物生物自然衰减潜力,而且下伏包气带仍有这种潜力,特别是下部溶解有机碳DOC(Dissolved Organic Carbon)含量高的层位潜力更大。     

新疆谢米斯台地区小岩体型矿化遥感探测

中酸性小岩体易被地质填图遗漏,严重制约了该类型矿化的发现。在新疆西准噶尔谢米斯台地区找矿工作中,首先利用ETM+数据进行小岩体扫面,进而选取重点区采用ETM+和中巴资源卫星02B HR数据进行分辨率融合后解译、识别中酸性小岩体,并利用主成分分析法提取蚀变遥感异常,结合地质、化探信息综合分析后确定重点检查区域。利用此方法共解译出14个钾质花岗岩和3个黑云母花岗岩小岩体,这些小岩体大多被野外检查所证实。经野外检查发现了5处铜、金矿化点,证实了该方法的有效性。本研究中采用的方法可以为西部地区地质填图和中酸性小岩体型矿产资源勘查提供借鉴。     

塔北奥陶系碳酸盐岩沉积演化特征及台地发育模式

通过对塔北奥陶系碳酸盐岩沉积相类型、相带区域组合及分布特征的研究,根据岩石特征、沉积结构和相序特征的分析,建立了塔北奥陶系碳酸盐岩的沉积演化模式。研究认为塔北下奥陶统蓬莱坝组、中下奥陶统鹰山组、中奥陶统一间房组和上奥陶统吐木休克组沉积相横向分布较稳定。蓬莱坝组、鹰山组鹰四段、鹰三段为局限台地相;鹰二段为半局限台地相;鹰一段和一间房组属于开阔台地相,但向上水体不断变浅,一间房组沉积时期开始出现点礁;上奥陶统吐木休克组沉积时期区域整体沉降,为沉没台地-斜坡-盆地沉积。上奥陶统良里塔格组沉积时期盆地整体抬升,区域沉积厚度和沉积相出现较大变化,早中期发育碳酸盐开阔台地相,后期为典型的台地边缘相。