星载SAR对雨团催生海面风场的观测研究

雨团或对流雨是热带与亚热带地区的主要降雨形式,较易被高分辨率星载合成孔径雷达（SAR）探测到。SAR图像上的雨团足印是由大气中雨滴的散射与吸收、下沉气流等共同导致形成的。本文以RADARSAT-2卫星100 m分辨率的SAR图像上雨团引起的海面风场及其结构反演与解译作为实例进行分析。使用CMOD4地球物理模式函数,分别以NCEP再分析数据、欧洲MetOp-A卫星先进散射计（ASCAT）和中国HY-2卫星微波散射计的风向为外部风向,进行了SAR图像的海面风场反演。反演的海面风速相对于NCEP、ASCAT和HY-2的均方根误差（RMSE）分别为1.48 m/s,1.64 m/s和2.14 m/s。SAR图像上一侧明亮另一侧昏暗的圆形信号图斑被解译为雨团携带的下沉气流对海面风场（海面粗糙度）的改变所致。平行于海面背景风场其通过雨团圆形足印中心的剖面上的风速变化可拟合为正弦或余弦曲线,其拟合线性相关系数均不低于0.80。背景风场的风速大小、雨团引起的风速大小以及雨团足印的直径可利用拟合曲线获得,雨团足印的直径大小一般为数千米或数十千米,本文的8例个例解译与分析均验证了该结论。     

贯入角度对截齿破岩性能与几何排布的影响研究

截齿贯入角度是双轮铣槽机布齿系统设计中的关键因素之一。基于连续−非连续单元法（CDEM）,建立截齿不同角度冲击贯入破岩的数值模型,通过断裂能本构模型实现岩体弹性−损伤−断裂的破裂过程,开展截齿有效角度50º～90º区间内的9组冲击贯入破岩模拟,研究贯入角度对截齿破岩性能的影响规律,讨论贯入角度对截齿几何排布的影响,总结布齿系统的截齿几何排布规律。结果表明,当贯入角度从90º降低到50º时,岩体由张拉−拉剪破裂向剪切−拉剪破裂转变,截齿平均贯入力与破碎程度提高,截齿的跃进式侵入特性的显著性减低;贯入角度为75º～90º的第I类截齿与小于55º的第III类截齿在破岩中起辅助作用,贯入角度为55º～75º的第II类截齿可在岩体内部产生范围较大的水平非贯通裂隙,在布齿系统破碎岩体过程中发挥主要作用;2个第II类截齿先后贯入岩体可较好地破碎截线间的岩体,可构成一类基本破岩单元,多个基本破岩单元按照正弦线形式排布,由此形成了一种布齿系统设计方法。研究成果为完善双轮铣槽机布齿系统设计方法,打破国外在双轮铣槽机布齿系统设计方法上的技术壁垒提供了理论基础。     

吉林省临江市小湖闪长玢岩体锆石U-Pb年代学和地球化学特征

对小湖闪长玢岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及岩石地球化学研究。结果表明,岩石年龄为211~214 Ma,加权年平均龄值为(212.8±1)Ma,表明岩浆属于晚三叠世。依据TiO_2-Zr/P_2O_5、P_2O_5-Zr及SiO_2-K_2O图解,判断岩石为高钾钙碱性系列,A/CNK值为1.25~1.57,为过铝质。富集大离子亲石元素(如K、Rb、Ba),相对亏损高场强元素(如Nb、Ta、P、Ti)。高Mg~#值(51.74~52.56,平均为52.17)、Nb/Ta比值(13.52~16.00)、Rb/Sr比值(0.13~0.18)、Th/Nb比值(0.34~0.37)及Ba/La比值(12.39~15.83),显示出此岩体具有壳幔混合特点。综合前人研究成果,认为岩石形成于古亚洲洋闭合之后的造山拉张环境。     

meso-SAS对流参数化方案的改进及其在9 km分辨率模式中的应用

在分辨率为9 km的华南中尺度模式中引进meso-SAS方案,结合一次季风槽内的华南暖区暴雨天气过程,对原meso-SAS方案中存在的一些问题进行了分析和改进。利用高分辨率模式对积云覆盖比进行诊断,结果表明在9 km网格中积云覆盖比已经不能再忽略不计,因此meso-SAS要比SAS方案更加适用于该模式。原meso-SAS方案中估算的积云覆盖比大致合理,但是分布很不连续,容易导致计算不稳定,通过格点平均垂直速度估算积云覆盖比可以避免出现这个问题。对于受大尺度强迫场影响不是很明显的局地性强降水过程,原meso-SAS方案中使用的“准平衡”闭合假设会引起比较大的降水预报偏差,使用不稳定能量的松弛调整进行闭合可以有效地改善降水预报效果。      

基于等距圆的极球面投影距离量测方法

研究了极球面投影海图上准确便捷地量测距离的方法。推导了极球面投影下大圆航线和等角航线的方程,形状分析表明极区宜采用大圆航线量测距离;根据极球面投影下直线的几何意义推导了其距离计算公式,距离差值分析表明可用直线代替大圆航线准确量测距离;根据极球面投影上小圆线投影为圆的性质,提出了一种基于等距圆的准确便捷的距离量测方法,以满足极球面投影海图的极区导航应用需要。     

IMPROVED FORECASTING OF COLD AIR OUTBREAKS OVER SOUTHERN CHINA THROUGH OROGRAPHIC GRAVITY WAVE DRAG PARAMETERIZATION

The parameterization of gravity wave drag induced by sub-grid scale orography(GWDO), which has been used in the regional model based on the Global/Regional Assimilation and Prediction System for Tropical Mesoscale Model(GRAPES_TMM), is extended to include the effect of mountain flow blocking drag(MBD). The extended scheme is evaluated against non-GWDO parameterization, including a cold air outbreak over southern China and a monthly verification in February 2012. The experiment results show that the GWDO and MBD parameterization both improves the forecasting of the cold air outbreaks over southern China, as well as alleviations of system bias of GRAPES_TMM.(1) The extended scheme alleviates the strong southerly wind and high surface temperature simulation during the cold air outbreak, especially over northern Guangxi and Guangdong(NGG) province, where local high surface temperature simulation reduces nearly 5 degree.(2) The MBD parameterization improves southerly wind simulations over NGG, as well as surface temperature forecasts improvement over Guangxi, Guizhou province and southern Yunnan-Guizhou plateau(YUP), and low level southerly wind simulation improvement over intertidal zone over south China.(3) The formation of MBD is mainly in the mountain area(Wuyi, Daba mountain, east of YUP) and coastal area. The MBD over plateau, which is mainly formed at the west of 105°E, is stronger and thicker than that over Nanling mountain.(4) The improvement of GWDO and MBD parameterization is stable in model physics. MBD parameterization demonstrates more overall improvements in the forecasts than GWDO, and the larger of the model forecast error is, the greater improvements of MBD contribute to. Overall, the extended GWDO scheme successfully improves the simulations of meteorological elements forecasting during cold air outbreaks.     

华南飑线系统对流与层云区闪电起始和通道位置处的云微物理特征

利用广州S波段双偏振雷达观测数据和低频电场探测阵列三维闪电定位数据,分析了2017年5月4日和5月8日华南地区两次飑线过程中闪电起始和通道位置处的雷达偏振参量和降水粒子特征.两次飑线中约80％的闪电起始和通道(统称闪电放电)定位于对流区.对流区闪电放电位置处的雷达反射率(ZH)要比层云区平均大4～5 dBZ,其它偏振参...     

南海上层经向翻转环流的低频变化

The low-frequency variability of the shallow meridional overturning circulation(MOC) in the South China Sea(SCS) is investigated using a Simple Ocean Data Assimilation(SODA) product for the period of 1900–2010. A dynamical decomposition method is used in which the MOC is decomposed into the Ekman, external mode, and vertical shear components. Results show that all the three dynamical components contribute to the formation of the seasonal and annual mean shallow MOC in the SCS. The shallow MOC in the SCS consists of two cells: a clockwise cell in the south and an anticlockwise cell in the north; the former is controlled by the Ekman flow and the latter is dominated by the external barotropic flow, with the contribution of the vertical shear being to reduce the magnitude of both cells. In addition, the strength of the MOC in the south is found to have a falling trend over the past century, due mainly to a weakening of the Luzon Strait transport(LST) that reduces the transport of the external component. Further analysis suggests that the weakening of the LST is closely related to a weakening of the westerly wind anomalies over the equatorial Pacific, which leads to a southward shift of the North Equatorial Current(NEC) bifurcation and thus a stronger transport of the Kuroshio east of Luzon.     

影像不同空间尺度对鲁甸植被分析的影响

针对植被指数和植被覆盖度与遥感影像空间尺度的关系对高分辨率影像在植被分析中的运用具有重要影响的问题,该文提出一种确定最佳分辨率的方法。以云南鲁甸县茨院乡为研究区,先对原始影像(Worldview-2)进行重采样处理,生成一系列低分辨率影像;计算13组数据的NDVI并利用像元二分模型反演出植被覆盖度;运用信息熵理论和按照局部方差的思路等两种方法,定量分析该区植被分析的最佳分辨率。实验结果表明,随着空间分辨率的降低,NDVI值域区间呈现收敛趋势;植被覆盖度分级图斑斑块数量急剧减少,而所占面积比则保持相对平稳;信息熵中的信息量也随之减少。分析结果认为,该区进行基于Worldview-2影像植被分析的最佳空间分辨率为12m。     

利用相关性对自动气象站资料进行时空一致性检测

通过对广东省456个自动气象站2003-2005年的逐时资料进行处理,得到滤去天和年周期的温度、变温和1 h降水资料序列,并利用该序列作了滞后1 h自相关和空间相关分析。结果表明,滞后自相关系数含有时间特性,而要素站点空间分布则具有空间特性。选取2006年自动气象站个例,利用空间连续性和时间连续性原理,对气象要素时间滞后自相关系数在空间上的分布特性,进行时间、空间一致性检测,发现使用该方法可以容易地检查出资料缺测率偏高的站点。此外还总结出温度与降水观测资料的质量情况及规律。