不同时段下海平面相关参数的差异分析

验潮站观测的海面高度数据是监测海平面变化以及确定平均海面时常使用的重要基础观测信息,针对平均海面以及相对海平面变化速率在不同时段观测资料下结果的差异进行了分析,统计了不同时间尺度平均海面确定的差异,并设计了两组数据实验,具体讨论了不同年份19年观测以及观测时长逐年累加两种情况下,相对海平面变化速率确定结果的规律。实验结果表明,月平均海面具有明显的季节性变化,最大互差可达几十厘米,1年平均海面基本稳定,19年平均海面精度可达厘米级;利用19年的观测资料确定的相对海平面变化速率反映的观测时段内海平面的变化情况,各时段结果差异较大且可靠性较低;为获得稳定可靠的相对海平面变化速率,观测时长应至少涵盖两个潮汐变化周期。     

多水平集演化的高分辨率遥感影像分割

提出多水平集演化的非监督高分辨率影像分割模型,避免传统多水平集方法中的区域重叠问题。提出新的水平集函数重初始化技术加快曲线演化,该模型缓解面向像元分割中的“椒盐效应”及面向对象分割中尺度选择不佳造成的过/欠分割现象。     

数字滤波初始化(DFI)在高水平分辨率模式中的应用

数字滤波初始化应用的前提假设之一是不平衡重力惯性波在频率谱上与有天气意义的波动不重叠。随着水平分辨率的不断提高,数值模式能够解析的重力波具有波长更短、频率更高的性质,模式中有天气意义的波动与高频噪声的界线更加模糊,因此,数字滤波初始化在高分辨率模式中的应用性能尚未明确。以一次深对流过程为例,在3 km水平分辨率条件下采用不同滤波参数配置进行数字滤波初始化试验,试图对高水平分辨率预报初始场中高频噪声特征、如何区分具有天气意义的高频信号和虚假噪声、数字滤波初始化在数值预报模式(WRF)高水平分辨率条件下的应用性能等一系列相关问题给出初步的认识。试验结果表明,在针对高分辨率模式进行数字滤波初始化时,原有应用于低分辨率模式的初始化配置参数已不适用,必须根据高分辨率噪声的特点重新设计相应的滤波方案。即使在"无噪声"状态下,有天气意义的信息在模式中也具有与虚假高频噪声一致的表现形式,即大的地面气压变化倾向。数字滤波初始化的确能对特定切断频率的高频振荡进行滤波,但无法区分其性质究竟是具有天气意义的高频信号,还仅仅只是虚假的高频噪声。如果要达到滤除初始场中高频噪声的理想效果、并且消除积分过程中的高频振荡,必须延长滤波时间窗,但这是以增加额外的积分时间、以及有可能损害气象上有意义的波动为代价的。滤波效果越显著,滤波结果对初始场的改变越大,这两个方面实质上是有冲突的,因此,在应用数字滤波初始化时必须在滤波效果可接受和保证预报性能两方面之间进行妥协。最后就数字滤波初始化在高分辨率有限区域数值模式中的可能应用提出了具体的建议。     

不同时长的北斗精密单点定位精度分析

针对北斗卫星导航系统(BDS)在南海区域的服务性能问题,该文基于无电离层组合实现了BDS精密单点定位算法。基于在我国西沙采集的BDS观测数据,利用我国iGMAS的北斗轨道和钟差产品,分3个不同时长(0.5、2、24h)对我国北斗卫星导航系统在中国南海区域的定位精度进行了分析。从实验结果可知,利用北斗卫星导航系统已可实现我国南海区域的高精度定位。     

台风涡旋循环初始化方法及其在GRAPES-TCM中的应用

由于观测资料的缺乏,全球数值模式中台风涡旋一般较弱.但在区域数值模式中由于能使用更高的分辨率,采用适合台风的物理过程计算方案,因此区域模式中的台风涡旋能得到更好的发展.通常情况下,由于区域模式每次预报都使用全球模式的预报结果作为背景场,因此在区域模式中得到发展的台风涡旋并不能出现在下一次预报的初始场中.本研究结合BDA和涡旋重定位方法,采用MC-3DVar技术将台风涡旋初始化与资料同化技术结合起来,提出了循环初始化技术.在该技术中,提取区域模式6 h预报的台风涡旋周围的廓线资料,并根据台风观测位置将这些廓线资料平移到正确位置进行同化,从而使得台风涡旋在区域模式中得到循环发展.个例试验的结果表明循环初始化方案能更准确地刻画初始台风的强度和结构,相比控制试验,其初始台风强度更接近实况,结构更为合理,而且与观测更为接近,相应的,台风路径和强度预报也有很大的改善.对超强台风"蔷薇"的22次预报的总体结果表明,相对控制试验,循环初始化方案使得试验的总体路径预报距离误差从24 h的113 km降低到89 km,从48 h的188 km降低到184 km.另一方面,循环初始化方案对强度预报也有很大改善,24 h中心气压均方根误差从控制试验的32 hPa降到22 hPa.2009年汛期开始,以循环初始化方案为基础的GRAPES-TCM投入准业务试验,在对2009年2、3、4和6号热带气旋的准业务运行的预报结果的分析表明,新的方案较之采用涡旋重定位的GRAPES-TCM业务系统在路径和强度预报能力方面均有较大改善.     

基于叫应和预警时长的铜仁市短历时暴雨特征分析

分析铜仁市短历时(3 h,6 h,12 h)暴雨频次和暴雨极值的时空分布,结果表明:梵净山东北侧的松桃县是短历时暴雨的高发区,市域内暴雨橙色及以上预警最佳发布时刻主要在夜间,比例为62.5%（万山）～100%（思南）,暴雨黄色以上预警发布最优时刻主要也是在夜间,比例为53.6%（万山）～77.3%（思南）。3h和6h雨量初始达到暴雨标准的时刻大部分也是在夜间,比例分别为达到50%（万山）～95.2%（印江）和58.8%（玉屏）～77.1%（松桃）,开展强降水“三个叫应”十分必要。通过个例分析,县域范围内的短历时暴雨依然具有分散性和跳跃性特点,值班值守和服务时要引起足够重视。     

西双版纳地区雾的气候学特征及其影响因素

采用Man-Kendell趋势分析、突变分析及灰色关联分析方法,分析1961—2016年间西双版纳地区雾、气温、降水等气象观测资料,以认识西双版纳地区雾的气候学特征及其与气温和降水之间的相互影响和相互作用。结果显示,西双版纳地区的雾主要发生在旱季期间的清晨,年雾日数和年雾时长呈显著减少趋势,与区域降水不显著减少的趋势一致,与气温显著升高的趋势相反。西双版纳地区年降水量突变时间不显著,年雾日数和年雾时长的突变时间早于年均温突变时间,说明雾对西双版纳区域环境变化的响应较气温和降水更敏感,是指示区域环境变化的重要气象因子之一。西双版纳地区气温、降水和雾事件密切联系并相互影响：年均温、年降水量对年雾时长的影响低于年雾时长对二者的影响,年雾日数相对更容易受到气温和降水量变化的影响;年雾日数、年雾时长对年降水量的影响小于二者对年均温的影响,气温相对更容易受到雾事件的影响。降水减少和气温升高不利于雾的形成,可能是西双版纳地区年雾日数和年雾时长减少的原因。     

GRAPES的新初始化方案

四维变分同化由于引入预报模式作为一项约束,理论上它的分析场已经具有较好的平衡性,但实施时还会有诸多因重力波导致的高频振荡过程,因此,四维变分同化(4DVar)分析仍需要初始化。文中描述了GRAPES全球四维变分同化系统(GRAPES-4DVar)的新初始化方案的科学设计、公式演绎以及试验结果。GRAPES-4DVar的新初始化方案采用数字滤波方案作为代价函数的一项约束控制重力波引发的不平衡结构,约束强加在分析增量上与极小化迭代过程同步进行。新的初始化方案是变分同化系统的一部分,数字滤波的积分时间与4DVar的同化时间窗一致,不会对4DVar产生额外的计算资源消耗;并能适应长时间窗的同化,不会因为时间窗的延长而削弱慢波过程。新初始化方案中,模式轨迹的光滑程度可在变分同化中通过重力波控制项的权重系数方便控制。GRAPES全球四维变分同化的理想和循环同化批量试验都表明,在四维变分同化中,重力波的控制依然非常重要,具有初始化的GRAPES试验,无论分析还是预报技巧都较无初始化的有明显优势。与以前分析和滤波独立实施的旧初始化方案相比,新方案的分析和预报效果略优,同时有效地节省循环同化系统的运行时间,这对四维变分同化来说非常重要。     

一个可供ENSO预测的海气耦合环流模式及1997/1998 ENSO的预测

利用中国科学院大气物理研究所设计发展的具有较高分辨率的热带太平洋和全球大气耦合环流模式,设计了一个初始化方案,建立了ＥＮＳＯ预测系统,进行了系统性的预测试验。预测结果检验评估表明,该预测系统表现出较强的预报能力,赤道中东太平洋地区（Ｎｉｎｏ３和Ｎｉｎｏ３４）海表温度距平预报相关技巧高于０５２的预报可持续１８个月,该预测系统可应用到试验性的海温预测实践中。利用该系统对１９９７／１９９８年ＥＮＳＯ进行了实际预测,表明预测是成功的,预测的海温距平已提供给今年我国夏季降水预测使用,取得了良好的预测效果。     

基于单片机的红外数据通信全双工编解码器设计

针对大多数的IrDA 1.0集成收发器模块只能用于半双工通信的问题。提出了一种通信速率可配置的IrDA1.0标准协议栈控制器设计方案。方案利用单片机作为IrDA1.0控制器,一方面与数据终端设备实现全双工通信,另一方面采用时长脉冲编码与IrDA收发器实现半双工通信,通过单片机缓冲机制和分时复用方法,与半双工红外数据收发器配合使用,从而实现了编码器数据透明全双工通信。实验表明该方法设计的编解码器可以实现115200kbps的全双工通信,并在气象通信设备的防雷改造中获得了成功应用。