Application of a Coupled Land Surface-Hydrological Model to Flood Simulation in the Huaihe River Basin of China

A hydrological simulation in the Huaihe River Basin（HRB） was investigated using two different models： a coupled land surface hydrological model（CLHMS）, and a large-scale hydrological model（LSX-HMS）. The NCEP-NCAR reanalysis dataset and observed precipitation data were used as meteorological inputs. The simulation results from both models were compared in terms of flood processes forecasting during high flow periods in the summers of 2003 and 2007, and partial high flow periods in 2000. The comparison results showed that the simulated streamflow by CLHMS model agreed well with the observations with Nash-Sutcliffe coefficients larger than 0.76, in both periods of 2000 at Lutaizi and Bengbu stations in the HRB, while the skill of the LSX-HMS model was relatively poor. The simulation results for the high flow periods in 2003 and 2007 suggested that the CLHMS model can simulate both the peak time and intensity of the hydrological processes, while the LSX-HMS model provides a delayed flood peak. These results demonstrated the importance of considering the coupling between the land surface and hydrological module in achieving better predictions for hydrological processes, and CLHMS was proven to be a promising model for future applications in flood simulation and forecasting.     

Parameterization of the non-local thermodynamic equilibrium source function with chemical production by an equivalent two-level model

The classic two-level or equivalent two-level model that includes only the statistical equilibriumof radiative and thermal processes of excitation and quenching between two vibrational energy levelsis extended by adding chemical production to the rate equations. The modifications to the non-localthermodynamic equilibrium source function and cooling rate are parameterized by φc, which characterizesthe ratio of chemical production to collisional quenching. For applications of broadband emission of O3 at9.6 μm, the non-LTE effect of chemical production on the cooling rate and limb emission is proportionalto the ratio of O to O3. For a typical [O]/[O3], the maximum enhancements of limb radiance and coolingrate are about 15%-30% and 0.03-0.05 K day-1, respectively, both occurring near the mesopause regions.This suggests that the broadband limb radiance above ～80 km is sensitive to O3 density but not sensitiveto the direct cooling rate along the line-of-sight, which makes O3 retrieval feasible but the direct coolingrate retrieval difficult by using the O3 9.6 μm band limb emission.     

北太平洋海表面高度(SSH) 与风应力变化的关系

利用1958-2008年的北太平洋海表面高度和风应力资料,并与ENSO和PDO指数进行相关分析.结果发现,风应力及其经向分量主要通过季节振动影响海表面高度(SSH)的年周期变化,纬向风应力主要通过多年振动影响SSH的ENSO和PDO周期.纬向风应力和SSH均以黑潮延伸体主轴为界,两侧呈现出相反的升降趋势,SSH为北降南升,纬向风应力南降北升.风应力和SSH升降趋势相同,均表现为“上升—下降—上升”的变化特征.在地形变化剧烈、等深线南北分布的海区,西风增强会导致SSH升高,且西侧升高较为明显.北风增强将导致北太平洋西岸SSH升高,东岸SSH降低.     

基于Fatti近似的弹性阻抗方程及反演

用Connolly的弹性阻抗(EI,elastic impedance)公式进行反演只能直接得到纵、横波速度和密度的信息,然后才可间接计算得到纵横波阻抗等其它的参数数据体,这样便增加了一步误差使数据的准确性降低.本文首先针对该方法的这些缺点和不足,提出了以Zoeppritz方程的Fatti近似为基础一种新的弹性阻抗公式,由该公式可得到比用Fatti近似更准确的反射系数,然后对这个公式进行了标准化以实现不同角度的弹性阻抗间量纲的统一,最后用标准化后的公式进行了反演,从反演得到的不同角度的弹性阻抗数据体中可直接提取得到纵横波阻抗数据体.应用实例表明用这种方法提取得到的纵横波阻抗更加稳定、准确,而且能很好地反映储层信息.这种新的方法是对以Connolly公式为基础的传统方法的改进.     

桩在饱和土中水平振动的辐射阻尼简化算法

将适用于单相土－桩系统的Novak的平面应变假设和Gazetas的分象限假设推广到饱和土－桩系统中。通过简化后的微分方程推导了饱和土－桩系统辐射阻尼系数的解析解答。最后用算例说明了饱和土中两个压缩波的特性，比较了饱和土和单相土的单位桩长辐射阻尼系数，比较了简化算法和三维有限元方法求得的桩头幅射阻尼比，结果证明简化算法在一定条件下适用于计算层饱和土－桩系统的辐射阻尼。     

从灰度变化获取表面形状的研究

提出了一种基于可信度操作的从灰度变化信息获取表面形状的方法,并结合在频率域的强制可积约束,把对表面梯度空间(p,q)的处理经过高斯球变换到(f,g)空间处理,不仅较好地保证了算法的收敛性和可靠性,而且有利于边界条件的确定。     

红外焦平面探测器信息获取与预处理电路设计

针对中国科学院上海技术物理研究所研制的1500元红外线列焦平面探测器的输出特性,提出了以低噪声运放为核心的信息获取电路和以FPGA(Field Programmable Gate Array)为核心的数据预处理的设计方案,实现了驱动电路和探测器的良好匹配,较好地发挥了探测器高灵敏度的特性.测试结果表明,该方案不仅对系统获得优于50 mK噪声等效温差的高灵敏度成像起到了重要作用,足够宽的量化设计还保证了系统的动态范围和图像的丰富层次.该设计方案已成功应用在一些其他类型的红外焦平面探测器中.     

中国海域近海面风速未来变化降尺度预估

基于CCMP卫星风场与全球耦合模式GFDL-CM3历史实验期的海表面风场、气压场、温度场等资料,使用经验正交函数和多元回归统计方式,获得高分辨率卫星风场与低分辨率气象要素场两者典型空间模态的长期统计关系,构建了我国海域近海面风速统计降尺度模型,进而结合GFDL-CM3气候模式RCPs情景未来预估数据,降尺度分析了2015-2050年我国海域近海面风速未来变化。结果表明:构建的降尺度模型具有良好模拟能力,模拟与观测风速空间分布相关性R值在0.98以上,风速变化趋势相关性R值在0.97以上,月平均风速模拟均方根误差(RMSE)全海域平均值约为1.32 m/s。我国海域近海面风速在未来35 a可能存在较明显的分时段变化特征,2015-2024年风速下降,2024-2035年风速增加,2035-2050年风速再次下降,同一时段内各海区风速变化趋势相同,但风速降幅或增幅存在差异,南海风速增降幅度较大,东海次之,黄渤海风速增降幅度相对较小。     

水和土壤环境非水溶相污染物的表面活性剂增效修复机制

分析了表面活性剂和非水溶相有机污染物在水和土壤环境中的相互作用,以及表面活性的特性,解释了表面活性剂增效修复水和土壤环境中非水溶相污染物的机制。表面活性剂溶液通过增溶作用和增流作用,驱除地下水含水层中的非水相液体以及吸附于土壤颗粒物上的污染物,提高地下水和土壤中憎水性有机污染物的现场修复速率。增效修复效果依赖于临界胶束浓度(CMC)、污染物和表面活性剂的吸附特性、污染物的溶解性和土壤类型等。表面活性剂能增加化合物的溶解度,降低与水的界面张力,并形成乳液。     

采用截尾最小二乘估计的DEM匹配方法

不借助控制点匹配表面来探测表面差异是一个非常困难的问题!在多时相DEM分析中具有非常广阔的应用前景.提出一个使用截尾最小二乘估计的最小高差算法(LTS-LZD)该算法在迭代过程中通过基于高差直方图的自适应阈值来区分变形区观测量.通过模拟试验对算法性能进行全面深入的试验,试验结果表明新方法具有较高的匹配精度与差异探测精度!且与变形比例基本无关.