湖北省极端短时强降水MCS类型及特征分析

重点利用新一代天气雷达、常规探空和地面中尺度观测等资料,在详细分析湖北省2008—2015年62例极端短时强降水中尺度对流系统演变过程的雷达回波特征基础上,研究归纳了湖北省6类极端短时强降水MCS模态,其中包括4类线状(尾随层状云、平行层状云、后向扩建类、邻近层状云类)和2类非线状(涡旋状类和层状云环绕类)MCS模态。初步研究表明:(1)4类线状MCS的模态和环境风相对对流线分量的垂直分布与早期的研究结果基本一致。(2)非线状的涡旋状类MCS模态典型特征是大范围层状云降水包裹着螺旋式涡旋对流回波带,多形成于西南涡前切变线附近,主要与西南涡前鄂西山地平原过渡带边界层中尺度涡旋系统的触发和组织有关。(3)湖北省后向扩建类MCS常出现在山脉迎风坡一侧,与中尺度地形对冷池的阻挡、冷池对MCS的组织作用等有关。(4)涡旋状MCS持续时间较长、范围较大,而层状云环绕类MCS维持时间较短。     

2016年湖北梅汛期一次极端强降雨的气象因子异常特征分析

利用NCEP/NCAR再分析逐日资料和其他常规观测资料,对2016年湖北省梅雨期一次罕见极端强降水过程气象因子的异常特征进行分析。结果表明：异常的高低纬度环流形势配合,为此次极端降水过程的发生提供了有利的环流背景。500 hPa副热带高压较气候平均值显著偏强,有利于副热带高压西侧水汽输送加强,使得低层南风距平较气候平均值异常偏强;850 hPa 低涡强烈发展配合200 hPa分流区的形成,导致垂直方向上动力抬升也表现出一定的异常性;此外对该过程中极端降水站点上空的气象因子分析发现,水汽因子（PW）、不稳定因子（K指数）和动力因子（850 hPa散度）绝对值均比气候平均值偏高了1.5个σ以上,并且超过历史相关统计值的上四分位值。最后给出了此次过极端强降水过程的天气概念模型及气象因子异常度的定量配置图。     

海平面对大气压变化的空间响应

海平面对大气压变化的响应在理想情况下接近均衡态海洋响应.在这个假设下,任何海域的大气压变化都会瞬时传播到整个海洋上.通过比较大气压和海平面变化的标准差,可以发现,在空间尺度上,大气压变化主要是长波信号,而海平面变化除了长波信号外,还存在明显的短波长信号.由大气压变化驱动的海平面变化应与大气压变化在空间尺度上具有一致性.因此,可以对海平面数据进行空间高斯低通滤波,来得到与大气压变化更相近的空间标准差分布.通过阶振幅谱分析,表明海平面对大气压变化响应的空间尺度为800 km.     

联合卫星测高和模式资料研究海水热含量变化

本文在考虑洋底压力变化的情况下,利用2003~2008年融合多颗卫星的测高资料估计了全球和中国近海的海水热含量变化.顾及洋底压力(OBP)变化以及热膨胀系数随海水深度变化的影响,提出的改进方法提高了对中高纬度地区热含量变化的估算精度.在OBP变化较为明显的北太平洋区域I(30°N~50°N,170°E~190°E)、南印度洋区域II(40°S~60°S,100°E~120°E)和南太平洋区域III(40°S~60°S,100°W~120°W),改进方法的均方差较传统方法分别降低了16.3%、60.5%和48.4%.同时研究表明,卫星测高的精度以及盐度变化是影响中高纬度地区热含量估计精度的重要因素.在中国近海地区,东海和黄海的热含量主要表现为周年变化;南海区域的热含量除周年变化外,还存在半周年项和年际变化项,且南海的海水热含量近年有增加的趋势.     

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国际重力卫星研究进展和我国将来卫星重力测量计划

本文首先分别介绍了国际已经成功发射的专用地球重力测量卫星CHAMP、GRACE以及即将发射的GOCE、GRACE Follow-On和专用月球重力探测卫星GRAIL的研制机构、轨道参数、关键载荷、跟踪模式、测量原理、科学目标和技术特征;其次,阐述了当前相关学科对地球重力场测量精度的需求;最后,建议我国在将来实施的卫星重力测量计划中首选卫星跟踪卫星高低\低低模式,尽快开展轨道参数优化选取的定量系统研究论证和重力卫星系统的误差分析,依据匹配精度指标先期开展重力卫星各关键载荷的研制以及尽早启动卫星重力测量系统的虚拟仿真研究。     

利用运动学轨道提高GRACE时变重力场解算

基于变分方程法,本文利用GARCE高精度K波段星间测速数据KBRR,结合德国格拉茨大学发布的运动学轨道和GFZ发布的简动力学轨道作为两种伪观测值,分别解算了2005-2010年60阶全球时变重力场模型Hust-IGG01与Hust-IGG02.通过与GRACE官方机构发布的模型和其他国际主流权威模型进行对比,发现基于运动学轨道结合KBRR解算的模型Hust-IGGO1优于基于简动力学轨道结合KBRR解算的模型Hust-IGG02:在重力场系数C_(20)时间序列的统计数据上,Hust-IGG01比Hust-IGG02更接近SLR结果,在如C_(60)、C_(70)、C_(80)以及C_(90)等重力场低阶项上的数学统计均更接近CSR RL05;Hust-IGG01的重力场系数误差分布和GFZ RL05在同一水平,而Hust-IGG02的误差估计过于乐观;Hust-IGG02在主要质量变化区域上存在5%~10%信号低估,而Hust-IGG01能完全达到国际主流机构利用GPS观测数据的解算水平,Hust-IGG01与官方机构CSR、JPL和GFZ最新模型在格陵兰岛的冰川消融年际趋势分别是-125.4、-125.4、-127.3、-124.3 Gt·a~(-1),在亚马逊流域的平均等效水高周年振幅分别是17.56、17.40、17.46、17.22 cm,在撒哈拉沙漠的平均等效水高均方差分别是0.87、0.77、1.10、0.87 cm;另外在Hust-IGG01的实际应用上,本文分析了全球32个主要流域质量变化的年际趋势、周年振幅和半周年振幅三种信号模式,统计结果显示Hust-IGG01与CSR RL05结果基本吻合.     

日长季节振荡的振幅变化与南方涛动现象

本文提出了小波振幅谱的定义,给出了其在频域的表达式及频域周期与Fourier周期之间的线性关系。通过与谐波分析比较,证明了小波振幅谱应用的有效性。应用小波振幅谱研究了日长季节振幅变化与南方涛动之间的关系,结果表明日长周年振荡的振幅变化与南方涛动的年际变化呈明显负相关,而日长半年振荡的振幅变化与其呈更强的正相关。     

全球海水质量季节变化研究

海平面变化是海水密度和海水总质量变化的结果,是全球气候变化研究的重要内容之一。利用GRACE卫星观测得到的重力场系数变化资料及重力卫星测高得到的海平面变化扣除由模式得到的热容海平面变化,研究了海水的质量变化。研究结果显示,由这两种方法得到的海水质量变化有非常明显的季节性特征,且其周年振幅和位相非常接近。