复杂条件陆-气相互作用研究领域有关科学问题探讨

实际大气都是在复杂条件之下,所以复杂条件带来的问题已成为陆-气相互作用研究领域面临的最大科学挑战,严重制约了该领域研究成果在解决实际天气气候问题中的应用。在概要总结近年来中国复杂条件陆-气作用研究领域进展的基础上,对复杂条件下陆-气相互作用有关的科学问题进行了探讨。从陆面过程和大气边界层这两个陆-气相互作用的关键环节分析了影响陆-气相互作用复杂条件的机制,归纳了复杂条件下陆-气相互作用研究领域面临的关键科学问题。同时,以复杂下垫面陆面过程和非均匀大气边界层问题为重点讨论了突破复杂条件陆-气相互作用关键科学问题的基本思路,并对进一步开展复杂条件陆-气相互作用研究提出了初步的科学建议。      

南京及周边地区雷达气候学分析

为了研究南京及周边地区暖季（6-9月）对流风暴的活动分布规律,利用2009-2013年6-9月长时间序列的南京多普勒天气雷达数据识别对流回波并格点化,统计并分析了南京及周边地区对流风暴的气候学分布特征,结果表明:（1）在暖季,南京及周边地区对流风暴具有明显的区域分布特征,其中7与8月为对流风暴活动高峰期,对流风暴频数分布大值中心位于南京东部沿江地区;（2）不同尺度和伸展高度对流风暴的分布特征各不相同,较大较深对流的分布大值中心更加明显;（3）对流风暴的垂直结构因月份不同而有所差异,7与8月对流风暴强度最大;（4）不同尺度和伸展高度对流风暴频数存在明显的日变化特征,呈多峰分布,主峰值区位于午后,同样,各月份对流风暴频数的日变化特征也非常明显,呈单峰或者多峰分布。      

半透明云风矢量高度算法中云下背景辐射的估计

半透明云风矢量高度指定是卫星风矢量算法的重要部分,需要来自半透明云体的辐射和云下背景辐射两个变量。云下背景辐射发生在云层下面,未被卫星直接观测到,为了在半透明云风矢量高度指定算法中更精确地获得云下背景辐射,使用风矢量附近无云区的红外/水汽散点图,估计云下背景辐射。分析表明:在追踪区域里存在无云区的情况下,追踪区的最高红外亮温可代表红外通道的背景辐射;而水汽通道的背景辐射,却在红外亮温高值区段内水汽亮温相对较低区段。追踪区内找不到无云区时应扩大搜索范围,找到无云区后可估计云下背景辐射。在半透明云风矢量高度指定算法中使用云下背景辐射估计的改进算法前后,计算FY-2气象卫星进行风矢量,并将结果与欧洲中期天气预报中心（ECMWF）分析场进行对比表明,在半透明风矢量高度指定算法中使用云下背景辐射估计,FY-2气象卫星风矢量误差明显降低。     

适用于GRAPES模式C-P边界层方案的设计和实现

基于K廓线闭合方案,通过考虑不稳定边界层和稳定边界层中热量交换系数在半层上求取及下边界条件的设置,将温湿倾向在整层上直接计算,设计了Charney-Phillips跳点（简称C-P跳点）的边界层方案,使之与GRAPES全球模式的C-P跳点相协调,解决了Lorenz跳点物理过程与C-P跳点动力框架耦合时插值造成的不协调问题,同时避免了耦合时反复插值造成的误差,提高了边界层物理过程参数化方案及其反馈的准确性和合理性。试验表明:C-P跳点边界层方案因为避免了温度和湿度在垂直方向上的插值,消除了温湿变量在垂直方向上的锯齿状抖动,使温湿廓线分布更合理,减小了模式预报误差,形势场的预报效果也得到一定改善。C-P边界层方案的应用提升了GRAPES全球模式的总体预报性能。     

优化K means算法在中国近海气候区划中的应用

利用我国近海多年的风、浪及温湿资料,采用DB指标和最大距离法相结合的优化K-means聚类算法,对冬季我国近海进行气候区划,避免了传统K-means算法中确定聚类数目和初始聚类中心的主观性。结果表明,冬季我国近海可被划分为3个区域:1区主要包括28°N以北的海域以及我国东南沿海的一条狭长区域,2区主要包括台湾周边海域、台湾海峡、巴士海峡以及自越南东南部起由西南部向东北部的南海大部分海域,3区则主要包括台湾岛西南部海域、北部湾、广东沿海以及南海东南部。根据给出的区划指标,分析各分区的气候特征及其对海上舰船航行和出海人员的影响,判定1区为基本适宜区,2区为不适宜区,3区为适宜区。     

乌鲁木齐市边界层日变化特征

利用乌鲁木齐市晴天CFL-03型风廓线雷达观测资料,分析了边界层日变化特征。得出结论如下:边界层结构季节变化明显。冬、春季300~600m以下风速较小,小于3m/s,且愈近地面风速愈小;以上风速大、风向恒定,基本为东南大风。夏季和秋季风速比冬季和春季小,流场特征较复杂,水平风速和风向变化较活跃,存在明显的风切变。折射率结构常数春、秋和冬季比夏季分别小1个、3个和1~3个量级;夏季最大,集中在10~(-16)~10~(-13) m~(-2/3)之间。春、夏和秋季晴天湍流动能耗散率量级分别在10~(-6)~10~(-2) m~2·s~(-3)、10~(-4)~10~(-3) m~2·s~(-3)、10~(-6)~10~(-3) m~2·s~(-3)之间;白天比夜间约大1个量级。晴天折射率结构常数和湍流动能耗散率日变化特征与风场日变化特征有较好地对应关系,即湍流发展旺盛的区域与风速较大的区域相一致。风廓线雷达资料反演的湍流动能耗散率对春季和夏季边界层结构日变化演变特征的监测较好。夏季夜间稳定边界层约400~500m,残余层可达到约1800m,对流边界层可发展到约2500m,混合层约2200m,夹卷层约300~400m。     

中国雷达强天气预警信息质量控制与集成应用

冰雹和龙卷等强对流天气容易产生严重气象灾害,而雷达可以为强对流天气提供高时效的监测信息。针对当前雷达业务系统仅提供单站预警,且强天气识别算法缺乏本地优化等问题,研究了全国雷达预警信息组网集成技术,为大范围监测中小尺度强对流天气提供及时高效的参考信息;通过对全国高空站3年0℃层高度资料的统计分析表明,雷达监测冰雹等算法的0℃层高度应在3~6km范围动态调整,提出了雷达强天气预警动态本地化等综合质量控制方法。通过质控前后统计分析表明,质量控制可以有效降低雷达预警的虚警率,虚警剔除率可达到95%以上;与雷电观测资料的检验结果显示,质控后的雷达预警信息与雷电分布具有较好的契合度。将基于上述组网集成与质量控制的综合技术应用于2016年6月23日盐城龙卷强天气监测,取得了较好的应用效果。     

不同天气现象下毕节高温特征及预报回归检验分析

利用毕节2010-2019年观测资料,分析不同天气现象下日最高气温特征,建立高温模型,并对近5 a 24 h高温进行检验,得出如下结论:(1)毕节高温日变化在夏季最稳定,春季波动最大。气温日较差晴天最大,阴天最小,多云时略大于阴间多云。(2)毕节8~10成云出现频率高达65.7%,夏季晴天频率波动大,春、夏季多云频率较高,且按天气现象分类统计月平均高温时,其峰值均出现在7月。(3) 24 h高温预报准确率月、季变化特征明显,夏季准确率最高,较最低的冬季高出21.4%,在区别天气现象的情况下,阴雨天时预报准确率最高,多云时最低,其中12月多云时最低为25%。(4)回归模型分析发现不同季节同种天气现象24 h高温预报影响因子权重差异明显,日照时数和平均本站气压对模型影响程度较高。不同季节晴天影响因子差异最大,拟合效果最好时段在夏季,平均估计误差为1.2℃,估计误差最大在冬季,平均估计误差为1.7℃。     

念青唐古拉山脉西段雪线高度变化遥感观测

利用Landsat TM/ETM+/8 OLI和HJ1A遥感影像资料作为数据源,通过目视解译方法,提取念青唐古拉山脉西段雪线高度变化值,同时对研究区周边气温与降水变化趋势进行分析,研究其与冰川变化的关系。结果表明：2004~2013年北坡13条冰川和南坡15条冰川的雪线高度都呈升高的趋势;从整体上来考察,北坡雪线高度升高值为14 m/a,南坡升高值为4.9 m/a,北坡升高速度比南坡快;自1964年以来,研究区气温升高趋势显著,降水增加不明显,气候变暖是冰川退缩的主要原因;北坡冰川比南坡冰川经历更大的物质负平衡,主要是由于气温的升高率北坡比南坡快所致。     

引导学生推导正午太阳高度角计算方法

"地球运动"内容是高中地理的难点,学生觉得该知识点抽象,又由于考试"指挥棒"的原因,不少教师与学生认为考得少甚至不考,是不是可以蜻蜓点水般的学习、复习。笔者认为在教学中,引导学生理解课本上知识点的来龙去脉,对于学生学习习惯的养成和思维品质的提升有一定积极意义。课本上寥寥数语的知识点,教师应当把功夫花在如何帮助学生理解知识点上,而不是仅从考试的角度教学生生搬硬套。下文以正午太