沙尘暴常规观测资料中若干问题的解析

沙尘暴常规观测资料主要来自地面气象观测系统,是揭示沙尘暴的时空分布特征和变化规律的重要基础,其内在属性明显地受到地面气象观测规范和统计规范的制约,而且同样明显地受到两个规范变革的影响,但是这些问题在以往的沙尘暴研究中没有引起足够的重视,常常被忽视掉了,因此最终形成了一些似是而非的认识.该文从中国沙尘暴的观测规范和统计规范入手,探讨了其变革对沙尘暴内在统计特征的影响.另外,文章还分析了沙尘暴与其它沙尘天气的同日出现问题,以及沙尘暴资料时间序列的统计分布特征.     

基于scPDSI的东北地区气象干旱时空特征分析

干旱已成为全球陆地生态系统面临的普遍问题,其发展具有明显的地域特征,了解区域干旱的时空分布特征是防灾减灾、应对气候变化的基础。基于scPDSI数据集,采用经验正交函数和统计分析方法,分析2002-2017年东北地区气候干湿状况的时空分布和演变特征,探讨了干湿状况的季节变化对年际变化的贡献率,结果表明:东北地区4个季节的干旱面积为52.27%-62.03%,虽然季节和年际尺度的干旱均有减弱趋势,其中冬季干旱程度显著减弱,但干旱仍然是东北地区的主要气候背景;春季和夏季scPDSI的协同作用对年际scPDSI变化的贡献率达88.64%,夏季的贡献率达86.13%;东北地区的西部干旱程度高于东部的,其中呼伦贝尔草原中部和浑善达克沙地东部以严重干旱和中等干旱为主;EOF分析表明,东北地区4个季节和年度的干湿状况呈现一致的正变化趋势,高值中心主要出现在南部地区。     

菏泽地区出口花生产量与气象条件的相关分析

用正交多项式分离出菏泽地区花生气象产量,并与本地气象要素进行相关分析,从而初步揭示了花生产量与气象条件的关系,为科学指导生产,提高花生产量提供了气象依据。     

湿位涡诊断分析在河南台风远距离降水中的应用

应用湿位涡理论,分析了两个发生在河南的台风远距离降水个例,讨论了湿位涡与台风远距离降水形成的关系。结果表明：两个个例中,河南具有有利于强降水发生的湿位涡特征;异常暴雨的发展与湿位涡的变化有很好的对应关系：湿位涡的异常区域对应着最强的降水,对流层高层ζMPV1（湿位涡的垂直分量）正值区与低层ζMPV2负值区相互作用,即高层下滑的干冷空气与中低层由东南急流输送的高温高湿空气交汇,容易储存和释放湿对流不稳定能量,有利于强降水产生。湿位涡理论在河南台风远距离降水诊断中有很好的应用前景。     

不同定义的湿位涡分析及在台风中的诊断

本文对不同定义的湿位涡做了理论分析,并利用1522号台风“彩虹”的数值模拟结果对各种湿位涡进行了诊断。主要结论有:经典湿位涡、广义湿位涡和改进湿位涡的差异主要是由不同定义的位温造成的,相当位温、广义位温和修改位温的构成均是在位温基础上添加一显含水汽的附加量;经典湿位涡、广义湿位涡和改进湿位涡的构成均能分为干、湿分量两部分,其干分量表达式相同,都与Ertel干位涡的定义一样,水物质相变潜热的影响隐含在位温中;不同定义湿位涡的本质差异表现在不同的湿分量上,湿分量的表达式中显含了水物质的作用。对台风的诊断分析发现,改进湿位涡分布与Ertel干位涡非常相似,呈现中空分布的位涡塔结构,大值区对应眼墙内侧,改进湿位涡湿分量与经典湿位涡的湿分量分布相似,只是湿分量的绝对值更小,这反映了改进湿位涡既能保持干位涡的分布特征,其分布和演变可反映台风的结构和演变,又能合理地体现水汽分布的影响,所以在台风诊断中有更广泛的应用前景。经典湿位涡在低层表现为负值,这与水汽梯度的分布关系很大,但与垂直速度、潜热加热大值区等都没有很好的匹配关系,用其分析台风结构和演变具有一定局限性;广义湿位涡其形式较复杂,仅在近饱和区域才能发挥其诊断优势。     

我国华南江南春季雷暴气候特征分析

基于我国华南江南地区274个基本地面气象观测站数据、全国闪电定位数据以及欧洲中心的全球大气再分析数据(ERA-Interim),对1981—2017年华南江南地区的春季雷暴日采用经验正交函数分解方法(EOF),并与气象要素场做回归分析。得出以下主要结论:(1)我国华南江南地区春季雷暴活动高发区主要在广西东部至广东西部;其高峰期在下午18:00和凌晨4:00左右,且大多数雷暴活动持续时间不超过3 h;山区雷暴活动主要在傍晚至夜间;平原雷暴活动主要在白天,高峰在17:00及06:00前后;(2)华南江南地区的雷暴活动存在着3~5年的短周期和16年左右的长周期变化;(3)雷暴日距平EOF分析的前3个主成分累计方差贡献达到72.3%。按其向量场的方差贡献分型,Ⅰ型表现为华南江南雷暴活跃特征呈现较统一的变化规律。深厚西南低涡槽前、上干下湿的水汽层结、上冷下暖的温度层结为华南江南地区发生大范围雷暴天气提供良好的动力、水汽和位势不稳定条件,是华南江南雷暴活跃异常的主要模态;Ⅱ型表现为从华南南部到江西与浙江南部有一条西南-东北向、下宽上窄的雷暴活跃正距平异常区,而两侧为负距平异常区。其环流特征表现为温度整层偏冷,水汽整层偏湿,而西南槽前动力抬升有利于水汽抬升凝结触发对流形成雷暴;Ⅲ型表现为华南和江南地区雷暴活跃特征呈南北反位相异常,其分界线在26 °N附近。其环流特征表现为较强的干冷空气南下与南方暖湿空气在南岭山区对峙形成异常的垂直环流圈。在其上升支,低层干冷空气被卷入中高层使得中高层暖湿空气凝结释放潜热形成对流,造成华南地区多雷暴发生,而江南地区处于垂直环流的下沉支,整层湿度偏干,造成江南地区雷暴相对偏少。      

基于EOF的江西省秋季降水时空分布特征

基于1980—2020年秋季江西省83个气象观测站逐月降水数据,利用EOF方法分析了该地区秋季降水的时空分布特征。结果表明,江西省秋季降水场主要有4种类型,分别为全区型、北湿(干)南干(湿)型、西湿(干)东干(湿)型、中心湿(干)南北干(湿)型,累计贡献率为86.7%。1980—2020年,全区型和中心湿(干)南北干(湿)型降水呈增加趋势,而北湿(干)南干(湿)型和西湿(干)东干(湿)型降水呈下降趋势。其中全区型降水分布的年份占比75.6%,主要受大尺度大气环流的影响。北湿(干)南干(湿)型降水分布的年份占比17.1%,这是由于赣北地区受地形抬升作用,降水较多,而中南部在背风坡,降水较少,同时秋季赣北处于副热带高压边缘,且受到台风外围的影响,易发生降水,使得南北降水呈反相位变化。     

近百年中国东部夏季降水的时空变率

利用中国东部25°N以北28个站1880-1999年夏季季降水序列,用旋转复经验正交函数（RCEOF）方法,研究了中国东部地区百年干湿的时空演变规律。结果表明,夏季降水空间变率大值区依次为:长江中下游地区、淮河流域、江南、华北、西南及东北。除西南外的5个关键区大体上反映了从6月到8月夏季雨带自南向北椎进所滞留的地区。旋转空间位相分布揭示了长江中下游地区、江南、东北的旱涝异常主要表现为驻波振动特征;而淮河流域、华北、西南地区显示出降水异常信号具有部分的行波特征。尤其第4空间模显示出旱涝异常信号从东北南部可沿着黄淮下游传到长江下游地区。对于近百年中国东部地区夏季于湿变化,长江中下游地区、淮河流域、华北及东北四个地区都存在20-25年时间尺度的周期振荡;长江中下游地区及华北地区都存在准60年时间尺度的振荡周期;东北地区主要表现出36年时间尺度的振荡周期;淮河流域存在明显的70-80年时间尺度的振荡周期;华北地区存在的11年时间尺度的振荡周期恰好与太阳黑子活动的11年周期相一致。在年代际时间尺度（包括次年代际时间尺度）上,长江中下游、淮河流域及华北地区的夏季降水的变化与太阳活动有显著的正相关。     

近几十年我国极端气温变化特征分区方法探讨

采用聚类统计检验分析和旋转主分量分析相结合确定中心站的方法,利用我国多年极端气温资料,对我国最高和最低气温年际变化型态进行区划。结果表明,这两种方法结合可以互相补充,使分区结果更具客观性。中国极端高温和极端低温年际变化分别可划为12和11个不同类型的区域,分别计算了各区域第一主成分的方差贡献率以及各区域之间的两两相关系数,检验证明分区是合理的。     

用于可重构机床控制系统的电力线通信技术

介绍了可重构机床对通信系统的要求,提出了一种基于宽带电力线通信（PLC,PowerLine Communication）技术的新型通信系统．通过对机床电力线的信道特性和噪声频谱的分析与测量,选定了通信系统的载波频率和带宽等参数．为了对抗电力线信道的多径效应,提高频谱利用率,实现可靠高效的数据传输,采用正交频分复用技术（OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplex）作为调制解调方式．开发了PLC调制解调器,定义了物理层帧结构．最后以机床主轴伺服系统为例对该通信系统进行了实验验证．实验结果表明,该系统实现了有效数据传输率10Mbit／s,误比特率（BER,Bit Error Rate）小于10^-8的高效数据传输．