南海内波研究前沿与热点

内波为发生在层结海洋内部的亚中尺度波动,是物理海洋学研究,特别是海洋混合及能量级串研究,不可或的缺环节。孤立内波的突发性巨大冲击能量可对水下航行和工程设施构成灾难性威胁,实现实时监测与预报海洋内波具有重大现实意义。南海是全球海洋中超强内波多发海区之一。长期现场观测表明,吕宋海峡以西海域内孤立波振幅高达150～200 m,且终年发生。因此,南海是目前海洋内孤立波观测与研究热点海域。本文以2015年至2021年间发表的论文为依据,评述南海内波研究新进展,认为7 a来研究成果取得质的提升。第一,实现了由卫星为主要手段2D观测到以卫星与潜标同步3D观测为主要手段的提升。由此催生出振幅240 m超强内孤立波、中尺度涡对内波的调制作用、重现周期23 h 内孤立波、浅海内孤立波裂变现象、深海盆内波及动能级串等创新成果。第二,研究区开始呈现向中部深海盆扩展趋势。迄今为止,南海内波观测与研究集中在吕宋海峡以西和北部陆架,现已出现向中部深海盆扩展趋势。第三,海洋探测高新技术应用于南海内波观测与研究,取得了突破性成果。由卫星高度计沿轨海面高度场二维平面波分解技术得出的南海M₂内潮辐射图,解决了多年争论不休的南海北部内波生成机制和生成源地问题。人工智能技术成功应用于建立南海邻近的边缘海内波传播预报模式。模式预报的一个潮周期之后内波波峰线位置与后续卫星图像上显示的位置之间的平均相关系数达95%,平均距离均方根差为3 km。快速深潜剖面浮标技术应用于南海北部深海盆,得出0～3 500 m 全水深内波波段（周期为0.1～1.8 d）波动引起的水温起伏幅度垂直分布。高分辨水下声成像技术,包括人工地震技术和回声探测仪,成功应用于南海北部陆架内波观测与研究。其中回声探测仪图像空间分辨率达10 cm,清楚显示出内孤立波波包精细结构,可精确测得水平尺度仅为2 m的孤立波特征半宽度。可以预期,大量科学研究成果的积累,特别是采用人工智能技术建立内波传播预报模式的成功实例,必将为开发南海内波精准预报模式奠定基础。     

基于自定义模型的FY-4A数据气溶胶光学厚度反演

利用第二代静止气象卫星风云四号 A 星(FY-4A)的多通道扫描成像辐射计(Advanced Geosynchronous Radiation Imager,AGRI)资料,充分考虑其通道设置,以山东为研究区域,构建适用于山东本地的气溶胶模型,研究山东地区气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)反演算法。选取两次典型空气污染案例进行反演,并将反演结果与临近时刻的 AOD 产品进行对比验证分析。结果表明：反演结果与 Himawari-8/ AHI(Advanced Himawari Imager)的气溶胶产品在空间分布上总体一致, 能体现 AOD 的变化趋势及分布情况;和临近时刻的 MODIS 产品相关系数较高,均在0. 90 左右,最高可达0. 94。这说明基于自定义气溶胶模型,利用 FY-4A/ AGRI 数据反演山东地区气溶胶合理可行。     

吐鲁番和若羌冬季气溶胶垂直分布的飞机观测分析

利用2019年冬季吐鲁番和2020年冬季若羌共14次完整机载探测气溶胶资料,结合宏观天气资料及大气污染数据,研究飞机爬升或降落阶段两地上空气溶胶粒子数浓度、粒子平均粒径的垂直变化规律,分析不同高度的粒子谱分布特征。结果表明：（1） 两地冬季气溶胶粒子数浓度及粒子直径存在明显差异。在无明显天气过程下,若羌气溶胶粒子数浓度均值（5354·cm^-3）明显高于吐鲁番（3948·cm^-3）;粒子平均粒径来看,均值差异不大,但吐鲁番出现大直径粒子（0.16 \mathrm{\mu } \mathrm{m}）数量高于若羌（0.13 \mathrm{\mu } \mathrm{m}）。2019年12月15日大风后最为明显,粒子直径最大值达到0.21 \mathrm{\mu } \mathrm{m},这与沙尘气溶胶多有关联。从垂直变化情况来看,两地气溶胶粒子数浓度均随高度增加而升高,若羌各层普遍高于吐鲁番,但吐鲁番近地面粒子直径随高度增加有明显下降,若羌整层变化很小。（2） 吐鲁番、若羌气溶胶粒子数浓度和粒子平均粒径受大风、降水等天气过程以及逆温层的影响十分明显。两地高层均主要为输入型气溶胶,低层差异主要是由于吐鲁番地区人为源气溶胶粒子的排放导致的大气环境污染。（3） 吐鲁番、若羌两地粒子谱分布在0.10~3.00 \mathrm{\mu } \mathrm{m}范围内变化趋势大体一致,主要以小粒径为主,谱分布受天气过程影响变化较为明显。（4） 从三模态粒径相似度对比可以得出,无论是吐鲁番还是若羌,在第一模态中数谱分布差异不大,若羌平均相似度为50.330%,略高于吐鲁番46.770%。有明显天气过程时,吐鲁番气溶胶数谱在二、三模态相似度（小于0.020%）急剧下降,而若羌第二模态相似度仍满足置信度95%,但第三模态中变化凸显,相似度不足0.020%。     

国家级中尺度天气分析业务技术进展Ⅰ：对流天气环境场分析业务技术规范的改进与产品集成系统支撑技术

中尺度天气分析技术已经在我国天气预报业务中发挥了重要作用。2011年以来国家级中尺度天气分析业务技术取得了明显进展,促进了国家级强对流预报业务的发展。《中尺度天气分析业务技术规范》已重新编写和完善,内容分为两篇,第一篇是中尺度对流天气环境场分析;第二篇为中尺度对流天气过程分析,第二篇为新增内容,将另文介绍。短时和短期时效内中尺度对流天气环境场条件分析以配料法思路为基础,重新编排和简化了分析内容,兼顾分析的精细化和分析产品的可操作性,增加了分类强对流天气分析量化指标建议供预报参考,新增了基于局地探空的强对流天气分析规范。中尺度天气分析业务的支撑技术是推进该业务的必备基础,因此国家气象中心改进了MICAPS 3中尺度天气主观分析工具箱功能;开发了中尺度天气分析产品集成系统,包括强对流天气监测产品、中尺度天气分析主观和客观产品、基于不同数值模式预报的强对流参数诊断产品等的数据产品和图形产品等。     

动力-统计客观定量化汛期降水预测研究新进展

汛期降水预测是短期气候预测的重要内容之一,也是难点之一。近20年来,动力-统计相结合的预测方法在解决这一复杂的科学难题方面取得了一定进展。该文系统地介绍了近年来国家级气候预测业务中关于动力-统计客观定量化预测的原理、最优因子订正和异常因子订正两类预测方案,及动力-统计集成的中国季节降水预测系统 (FODAS1.0)。2009—2012年的汛期降水预测中,动力-统计客观定量化预测方法4年平均PS评分为73,距平相关系数为0.16,体现了较高的预报技巧。但该方法仍存在不足,需通过加强气候因子与降水之间关系的诊断分析、完善短期气候模式的物理过程、改进参数化方案及研发有针对性的区域气候模式等手段,进一步提高模式本身的预报技巧,使动力-统计预测方法在汛期降水预测中发挥更大作用。     

毛乌素沙漠腹地乌审旗雷电活动特征

利用毛乌素沙漠腹地的乌审旗气象局1961—2010年地面观测资料对该地区的雷暴特征进行了分析。结果表明:乌审旗地区50a年平均雷暴日数为24.12d,雷暴日数变化气候趋势系数为-0.06。乌审旗3月开始出现雷暴,7月达到最高值,11月至翌年2月之间无雷暴发生,雷暴平均初日为4月29日,平均终日为9月25日。在80%的保证率下雷暴初日为4月9日,终日为10月8日。乌审旗雷暴多出现在下午,夜间次之,上午最少。雷暴出现的最多方位是西北和正西方向。     

A CLIMATOLOGY OF DEEP CONVECTION OVER SOUTH CHINA AND THE ADJACENT WATERS DURING SUMMER

Due to the higher temporal and spatial resolution and the better integrality of long-term satellite infrared(IR) Brightness Temperature(TBB) data,a climatology of deep convection during summer over South China and the adjacent waters is presented in this paper based on the 1-hourly infrared IR TBB data during June-August of 1996-2007(except 2004).The results show that the geographic distribution of deep convection denoted by TBB ≤-52℃ over South China and the adjacent waters are basically consistent with previous statistical results based on surface thunderstorm observations and low-orbit satellite lightning observations.The monthly,ten-day,five-day and diurnal variations of deep convection in this region are focused on in this paper.There are 5 active deep-convection areas in June-August.The monthly variations of the deep convection are closely associated with the large-scale atmospheric circulations.The deep convection over the land areas of South China is more active in June while that over the South China Sea is more active in July and August.The development of deep convection is prominently intermittent and its period is about 3 to 5 five-day periods.However,the deep convection over the coastal areas in South China remains more active during summer and has no apparent intermittence.The ten-day and five-day variations of deep convection show that there are different variations of deep convection over different areas in South China and the adjacent waters.The tendency of deep convection over the land areas of South China is negatively correlated with that over the South China Sea.The diurnal variations of deep convection show that the sea-land breeze,caused by the thermal differences between land and sea,and the mountain-valley breeze,caused by the thermal differences between mountains and plains or basins,cause deep convection to propagate from sea to land in the afternoon and from land to sea after midnight,and the convection over mountains propagates from mountains to plains after midnight.The different diurnal variations of deep convection over different underlying surfaces show that not only there are general mountainous,marine and multi-peak deep convection,but also there is longer-duration deep convection over coastal areas and other deep convection triggered and maintained by larger-scale weather systems in South China during summer.     

基于常规风速自动化检定模块的皮托管全自动检定程序的设计

介绍了以常规风速仪器的自动化检定模块为基础,通过扩展硬件接口和开发相应的软件模块,实现了对皮托管测风仪器的全自动检定,详细介绍了皮托管自动检定的原理、关键技术和软件编程方法。     

2011年1月安徽安庆M_S4.8地震震源区三维速度结构与发震构造讨论

2011年1月19日安徽安庆发生Ms4.8地震,本次地震发生在下扬子地块长江沿线前陆变形带.震后现场工作队调查汇总了建筑物破坏情况,计算得出较为精确的烈度分布.采用FOCMEC方法计算了主震震源机制解,并利用安徽地震台网对本次地震主余震的定位结果,结合地震层析成像技术对震源区地壳三维速度结构的成像结果进行分析,同时参考烈度分布的椭圆长轴优势方向,得出NE向的宿松-枞阳断裂可能是本次地震的发震断层的结论.     

中国沿海地区可持续发展战略与地面沉降系统防治

沿海地区为我国社会经济发展战略的中心，地面沉降和海平面上升已成为其实现可持续发展战略面临的重大环境问题。地面沉降由于区域性和不可逆性，其危害是永久的；并由此将派生一系列相关的地质灾害及环境、社会问题。地势低平、地质环境脆弱的沿海地区，地面沉降系统防治具有重大的战略意义。本文根据可持续发展理论，运用系统工程原理，对地面沉降进行了系统分析，全面提出了水资源管理和地面沉降系统防治的技术性对策和政策性意见。