地基GPS水汽层析的投影面算法

水汽层析技术在研究气候变化、极端天气预警、辅助数值天气预报等方面发挥着重要作用。常规的水汽层析技术在计算层析方程系数时,需要进行大量的求交运算。对此,本文提出了一种投影面算法,提高了运算速度和反演的精度。本文采用的试验数据是香港卫星定位参考站网(SatRef)提供的GPS信号数据,与传统算法相比,投影面算法的计算速度更快、计算量更小,不受层析区域大小影响,水汽层析的结果与探空数据具有良好的一致性。     

干旱胁迫下4种锦鸡儿属植物叶脉密度与最低水势关系

以内蒙古中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla),新疆北部粉刺锦鸡儿(Caragana pruinosa)、多刺锦鸡儿(Caragana spinosa)为材料,探讨4种植物叶脉特征是否存在差异,是否促进干旱胁迫下叶忍耐的最低水势的分化。结果表明:中间锦鸡儿、小叶锦鸡儿叶忍耐的最低水势分别为-6.0 MPa和-6.5 M Pa,粉刺锦鸡儿、多刺锦鸡儿忍耐的最低水势分别为-4.0 M Pa和-4.4 M Pa;最低水势与一级脉密度、二级脉密度无线性关系,但随三级叶脉密度和细脉密度的增加而线性增加;最低水势随一级脉、二级脉、三级脉和细脉导管壁厚与导管腔直径比值的三次方(t/b)3增加而增加,但只与细脉(t/b)3显著线性相关。和新疆分布种相比,内蒙古分布种三级脉和细脉密度的增加,细脉抗塌陷能力的增强促进了叶干旱胁迫下忍耐的最低水势的下降。     

“5.7”广州局地突发特大暴雨中尺度特征及成因分析

2017年5月7日广州局地突发特大暴雨,降水集中爆发于广州北部复杂地形区,单点小时雨量大、强降雨持续时间长。然而降水发生于副热带高压边缘、无明显的低空急流等天气系统配合,为弱强迫背景下的华南前汛期暴雨,加之珠三角地形复杂,其触发和组织维持机制等问题引起了气象科研和预报工作者的广泛关注。针对其降水特点,采用5 min自动气象站观测、分钟雨量、风廓线雷达、葵花8号气象卫星红外等高时空分辨率观测数据探讨中尺度对流系统的触发和组织维持过程,发现:中纬度入海高压南侧偏东风和低层切变系统为珠三角边界层南风风速辐合提供了有利的天气背景,喇叭口地形增强了风速辐合。小尺度地形辐射降温配合城市热岛在山前形成高温度梯度区,山风与南风对峙使地面辐合线在山前移速变慢有助于热带云团的生成。地形阻挡抬升和高温度梯度加强上升运动,南风风速脉动使云团迅速向山前移动,最终对流爆发。以暖云降水为主的对流系统产生弱冷池驱动对流系统连续传播,使强降水回波面积增大并在小尺度地形影响下稳定位于增城附近,产生极端小时雨强;中尺度对流系统的单体移动方向和传播方向近乎相反导致系统移动非常缓慢,后向传播明显,最终导致长时间强降水。      

两种估计方法的GPS静态单点定位处理与实验分析

摘要GPS精密单点定位技术已经发展成为GPS领域研究的热点之一。本文主要讨论了：情密单点定位的数学模型、误差处理理论和数据预处理等,并利用Matlab编程进行实验性验证,最终对静态单点：乏位分别采用双频载波相位平滑后的P码伪距组成消电离层组合的最小二乘估计和卡尔曼滤波估计进行处理,得到亚米级的定位结果。     

联合GNSS/RS多源数据反演三维大气水汽分布研究

大气水汽作为重要的温室气体之一, 其在全球气候变化研究及极端天气预警中起到重要作用.全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)水汽层析技术作为重构高时空分辨率大气水汽三维分布的重要手段之一, 目前得到了快速的发展和应用.但受GNSS观测信号几何特征的限制, 传统水汽层析模型仍无法解决观测分布不均和空余体素块多的问题.本文首次利用遥感(Remote Sensing, RS)卫星高水平分辨率信号的观测几何优势, 提出一种联合GNSS/RS多源数据的水汽层析方法, 用于反演高精度的三维大气水汽分布.利用徐州地区GNSS观测数据与MODIS、MERSI两种遥感水汽数据对该方法的可行性及精度进行验证.结果表明: 相比于传统GNSS层析模型, GNSS/RS层析模型的观测信号数量和网格穿刺率分别提高了38.41%和55.56%.分别以研究区域的探空站(58027)水汽廓线和ERA5再分析资料为参考值, 发现GNSS/RS层析模型的各类精度指标均优于传统模型, 其中平均均方根误差分别提高了29.68%和20.31%, 并且在不同高度层上GNSS/RS层析水汽产品质量也优于传统模型, 这表明GNSS/RS层析模型可有效改善层析结果质量, 反演出精确、可靠的大气水汽三维分布信息.

     

MM5模式中城市冠层参数化方案的设计及其数值试验

文中在综合国外一些较先进的中尺度模式城市作用参数化方案的基础上 ,从城市下垫面结构对城市边界层大气作用的物理机制及实际应用两方面出发 ,对城市下垫面结构和人为活动等因素对边界层结构的影响及中尺度模式中城市化作用的合理体现等问题进行了较全面的考虑 ,改进和设计出能够较全面、细致地描述城市结构对大气边界层动力、热力结构的影响 ,且适合中尺度模式结构特点的城市冠层参数化方案 (UCP) ,并实现了其与MM5模式的耦合。进行了耦合后的UCP方案及采用原城市作用方案的MM5模式对BECAPEX试验期间北京地区气象条件多重嵌套细尺度进行了模拟试验 ,并与观测结果对比 ,结果表明 :相比于MM 5模式中原有表示城市作用的参数化方案来讲 ,设计的UCP方案在很大程度上提高了MM 5模式对城市边界层热力和动力结构的模拟能力。     

山东省一次冰雹云过程的数值模拟

利用中国气象科学研究院的三维对流云模式,对发生在山东省的一次强降雹天气过程进行了数值模拟,并将模拟结果与雷达观测资料进行了检验.分析了风暴各发展阶段的流场结构和回波结构特征及微观物理量的分布及其演变.结果表明:雹胚源区出现在主上升气流前侧上升气流向辐散下沉气流的转向处,在垂直方向上位于最大上升速度上方;冰晶碰并过冷水形成霰和冰雹,冰雹粒子在气流循环处生长.研究结果对实际防雹业务有一定参考意义.     

烟台市城区浅层地热能评价

浅层地热能是一种可再生的新型环保能源,近年来浅层地热能开发利用受到烟台当地政府的高度重视。该文在系统搜集烟台市城区基础地质、水文地质、地热地质等资料的基础上,通过采用抽水试验、回灌试验、现场热响应试验等工作手段,基本查明了浅层地热能开发利用涉及的地下水富水性特征、地下水回灌系数、岩土体热物性参数及岩土体结构等系列基础条件。采用层次分析法与模糊数学法对烟台市城区地下水源热泵与地埋管地源热泵两种浅层地热能开发利用方适宜性进行了评价,其中地下水地源热泵适宜区分布于牟平城北部,面积约53.66km~2;较适宜区分布于黄垒河、柳林河、夹河、辛安河等河流下游地区,面积约91.99km~2;地埋管地源热泵适宜区分布于调查区大部分地区,面积约739.09km~2;较适宜区分布于区内冲洪积平原和丘陵地区,面积约261.58km~2;不适宜区分布于福山邢家山、王家庄一带,面积合计2.29km~2。经概算烟台市城区100 m以浅,浅层地热容量为165.41×10~(12)kJ/℃,其中适宜区浅层地热容量为120.76×10~(12)kJ/℃,较适宜区浅层地热容量为44.26×10~(12) kJ/℃。城区地下水地源热泵系统适宜区与较适宜区冬季换热功率为24.40×10~5 kW,夏季换热功率为48.80×10~5 kW;地埋管地源热泵系统适宜区与较适宜区夏季换热功率为1.04×10~8 kW,冬季换热功率为0.79×10~8 kW。该成果为促进烟台市节能减排,新旧动能转换提供了翔实可靠地基础数据。     

类星体3C273的多波段光变周期分析

从文献中收集了类星体3C273射电、毫米、红外、光学、紫外和高能波段1963年至2006年的观测数据,获得各波段的长期光变曲线。用Jurkevich方法和离散相关函数(Discrete Correlation Function,DCF)方法分别研究了多波段的光变周期。研究结果表明:(1)3C273在所研究波段内的辐射流量都表现出周期性变化的特征;(2)用Jurkevich方法和离散相关函数方法分析得到的多波段变化周期的结果非常一致;(3)3C273在射电和毫米波段可能存在8.0年左右的固有周期成分,在红外、光学和紫外波段可能存在2.0年和11.0年左右的固有周期成分,在高能波段可能存在1.0年左右的固有周期成分。简要探讨了引起3C273各波段周期光变的可能原因,研究结果表明用激波加速模型(shock-in-jet)能较好地解释引起3C273多波段光变的原因。     

西藏南部康巴穹隆剥露历史分析：来自低温热年代学的证据

造山带穹隆构造记录了陆-陆碰撞及其碰撞后地壳和地表演化过程的信息,是探讨造山带构造演化的重要窗口。康巴穹隆位于藏南特提斯喜马拉雅地区,是北喜马拉雅片麻岩穹隆带(NHGD)的组成部分,其剥露过程及其动力学机制仍然存在争议。通过对康巴穹隆核部花岗片麻岩开展锆石U-Pb、锆石裂变径迹(ZFT)年代学研究和三维数值模拟,获得了康巴穹隆的锆石U-Pb年龄为497.89±1.2Ma,锆石FT年龄(17~11 Ma)明显小于锆石U-Pb结晶年龄,说明这些径迹年龄是岩体冷却抬升形成的。Pecube三维数值模拟对穹窿核部样品的ZFT数据进行反演显示,康巴穹隆核部岩体自中新世以来经历15.9~11.4Ma和ca. 4.2Ma两次快速剥露,结合区域构造演化,提出第一次快速剥露与藏南拆离系(STDS)的活动有关,第二次快速剥露是对气候变化过程的响应。