中国中东部区域TRMM降水产品降尺度研究及其时空特征分析

该研究以中国中东部区域(17°～50°N,98°～135°E)为研究范围,在前人研究基础上,根据水汽与降水之间的关系,基于MOD05水汽产品,采用偏最小二乘法,对中国中东部区域2001—2010年10 a平均TRMM3B43_V 7月降水产品进行降尺度,旨在得到空间分辨率为1 km×1 km的月降水空间分布。通过比较分析,发现该降尺度模型能大幅提高TRMM产品空间分辨率,估算结果平均相对误差为15.35%,与地面观测较接近,能体现中国中东部区域降水宏观分布趋势,且估算结果精度高于前人基于归一化植被指数(NDVI)的降尺度模型,能满足降水产品的精细化需求。     

中尺度降水集合预报随机参数扰动方法敏感性试验

中尺度降水模式预报具有很大的不确定性,为更好地描述与模式降水预报密切相关的物理过程关键参数的不确定性,基于中国气象局GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction System）中尺度区域集合预报模式,从对模式降水预报不确定性有较大影响的积云对流、云微物理、边界层及近地面层等4个参数化方案中选取了18个关键参数,设计了一种随机参数扰动方案（Stochastically Perturbed Parameterization,SPP）,并通过2015年6—7月总计10 d的随机扰动集合预报试验,对比分析了SPP方案对不同物理过程参数扰动敏感性、随机场时、空尺度敏感性、能量变化特征及其集合预报效果。结果显示,对所选择的任一物理过程参数化方案增加SPP扰动后,降水及等压面要素的概率预报技巧优于无SPP扰动的预报,而扰动积云对流和边界层过程中的参数较扰动云微物理过程中的参数影响更显著,且同时扰动积云对流、云微物理、边界层及近地面层参数化方案中的18个参数的集合预报效果优于扰动任何单一物理过程中的部分参数,表明SPP方案能够有效地提高中尺度降水概率预报技巧;从能量变化特征可知,不同物理过程的参数扰动对动能、内能和总能量的影响层次和特征有所不同,但总体而言,扰动前后各项能量基本相同;随机场时、空尺度敏感性试验发现,SPP扰动随机场时间、空间相关尺度对集合预报效果有明显影响,当扰动随机场选用12 h抗相关时间及截断波数20时,集合预报结果最优。上述结果表明,SPP随机参数扰动方案不仅能够有效提高集合概率预报效果,还能够提高集合降水概率预报技巧,具有良好的业务应用与发展前景。      

GRAPES区域集合预报两种侧边界扰动方法对比试验

中国气象局数值预报中心自2014年建立了区域集合预报业务系统,其使用的侧边界扰动由全球集合预报系统动力降尺度得到。为深入了解侧边界扰动对区域集合预报的影响,基于15 km水平分辨率的区域集合预报模式,使用动力降尺度方法和尺度化滞后平均法(scaled lagged average forecasting,SLAF)设计构造了两种侧边界扰动方案,并开展了2015年7月共6天的集合预报试验,利用集合均方根误差、集合离散度、连续分级概率评分、离群值、Brier Score及相对作用特征曲线面积等概率预报检验方法进行了多方面检验,分析了两种侧边界扰动方案对区域集合预报质量的影响。结果表明:动力降尺度侧边界扰动方案(DOWN)的扰动总能量在各垂直层次均大于SLAF方案,使得边界上前者的离散度大于后者,集合扰动增长更为合理;对于等压面要素和地面要素,DOWN方案的离散度、Outlier、CRPS等评分优于SLAF方案,反映了DOWN方案构造的侧边界扰动更加合理;在降水概率预报技巧方面,SLAF方案在评分上具有一定优势,但评分的提高没有通过显著性水平检验,因此认为两种方案对降水预报的改进基本相当。     

西北太平洋副高东西变动与西南地区降水的关系

西北太平洋副热带高压（简称副高）位置的异常变动对东亚和中国气候有十分重要的影响。为进一步认识副高东西变动对中国西南地区降水的影响,根据东亚—西北太平洋地区高低层大气环流的季节特征,选取700 hPa不同关键区区域平均相对涡度定义了一个新的表征副高位置东西变动的VORT指数。分析发现:该指数不仅能客观定性地表征副高反气旋环流位置的东西变动,而且能反映副高与东亚经向环流变化的关系,副高偏东（西）时,东亚呈负-正-负（正-负-正）经向异常波列。与其他副高指数相比,该指数能较好地反映夏季中国东部雨带位置的季节性移动,并与西南地区降水呈显著相关,对西南地区降水变化有指示意义。其中,6月和7月的相关非常显著,副高偏西时,6月四川西部和南部、云南中北部地区降水偏少,贵州大部降水偏多;7月四川北部和东部、贵州东北部降水偏多,而云南中部和西北部降水偏少,反之亦然。进一步分析还发现,副高与海温的关系与副高活动的位置有关,副高越偏北,与海温的关系就越弱。     

四川地形扰动对降水分布影响

引入一维加权平均的谱分析方法定量研究四川地形强迫对该区域降水分布的影响。结果表明:纬向地形和冬季降水谱峰锁相于同一波长（475.8 km）,呈共振关系,地形与其他季节降水呈漂移关系,这与经向和纬向上环流变动有关,即冬季纬向环流占主导,纬向地形触发的大气波动对冬季降水策动作用大;夏季降水是各种不同尺度系统相互作用的结果,地形是重要因素之一。经向和纬向地形特征尺度分别为296.8 km和475.8 km,反映了地形强迫的中尺度特征,且纬向地形谱峰比经向大1个数量级,纬向强迫更明显。夏季降水谱峰比冬季大2个数量级,降水系统纬向特征尺度比冬季小约150 km,说明夏季在纬向地形强迫下,降水系统尺度减小的同时其强度大大增加,这在一定程度上可以解释中尺度对流性降水在夏季偏多。四川夏季最大降水位于雅安地区,其地形扰动比四川整体扰动更明显,故产生的降水也更大。夏季降水和经向地形锁相于同一波长（37.1 km）,经向地形对雅安夏季强降水起关键作用。     

中太平洋地区两个铁锰结壳的生长幕研究

通过对3块中太平洋铁锰结壳样品进行的生物地层学及其结构构造、元素地球化学剖面的综合研究发现,铁锰结壳的生长主要集中于两个形成环境存在差异分别由不同因素控制的形成阶段,一个是约25Ma以来其形成环境氧化程度由南极底层流(AABW)控制的对应于结壳新壳层的生长幕,另一个是渐新世之前其形成环境氧化程度由环赤道表中层洋流和高密度温盐表层水下沉控制的对应于结壳老壳层的生长幕,而在早、中渐新世处于两种环境的转换期,也正好是海退期、大洋低生产力期、低CCD和生物碳酸盐低产率期,形成结壳生长的主要生长间断。该研究成果对于进一步了解太平洋的古海洋、古环境演变有一定意义。     

广州市土地覆被格局异质性的尺度与等级特征

基于SPOT遥感数据源形成广州市土地覆被类型图,在中心城区选取互相垂直的南北和东西两条样带,用Fortran编程计算各样带在125m、250m、500m和1000m 4个幅度下的景观多样性指数,以及Moran I、Geary C系数和半变异函数。再将样带分别自北向南和自西向东等间距划分,形成一系列面积相等的区域,计算各区域以及样带整体上的多样性指数的尺度方差。结果表明,土地覆被景观多样性在不同的研究幅度下都存在正的空间自相关性,并具有方向性。尺度方差结果显示,尺度方差与尺度和幅度都有关,随着研究尺度增大,尺度方差都呈下降之势,而随幅度增大,尺度方差并非单调变化。如125m和250m两种幅度时,方差随着尺度增大而减少。尺度方差结果进一步揭示研究样带上土地覆被存在多尺度等级结构,并且具有方向性特点,同时也反映尺度方差不失为景观异质性研究的一种有效方法。     

管理地球的工具--创意也值钱

1963年。太平洋彼岸。加拿大土地管理局会议室。     

地学信息图谱时空维的诠释与应用

地学信息图谱所研究的地理空间规律和地理过程均具有一定的区域相似性, 故其在空间和时间上具有一定的区域特征,因此对地学信息图谱的研究均有空间和时间尺度方面的范畴。尺度是研究客体或过程的空间维和时间维。根据研究性质、研究对象的空间规模等方面的不同,地学信息图谱的空间尺度可分为大尺度、中尺度和小尺度;按研究的时间尺度不同,地学信息图谱的时间尺度可分为长时间尺度、中等尺度和短时间尺度。地学信息图谱的时空维是指地学信息图谱数据源的时空维或地学信息图谱可以表达的时空维,不同的时空维表达不同的特征和内容。