同化MODIS温度产品估算地表水热通量

基于集合卡尔曼滤波和通用陆面模型(CLM 1.0)发展了一个地表温度的同化系统。这个系统同化了MODIS温度产品, 并将MODIS的叶面积指数引入CLM模型中, 主要用于改进地表水热通量的估算精度。将CLM输出的地表温度与MODIS地表温度建立关系, 并作为同化系统的观测算子。将MODIS地表温度与实测地表温度进行了比较, 将其均方差(Root Mean Square Error, RMSE)作为观测误差。选取3个美国通量网站点(Blackhill、Bondville、Brookings)作为实验数据, 结果表明: 同化结果中地表温度、显热通量的估算精度均有提高。其中Blackhill站的估算精度改进最大, 均方差由81.5W·m-2减小到58.4W·m-2, Bondville站均方差由47.0W·m-2减小到31.8W·m-2, Brookings站均方差由46.5W·m-2减小到45.1W·m-2。潜热通量估算精度在Bondville站均方差由88.6W·m-2减小到57.7W·m-2, Blackhill站均方差由53.4W·m-2减小到47.2W·m-2。总之, 结合陆面过程模型同化MODIS温度产品估算地表水热通量是可行的。     

GRAPES模式软件框架与实现

GRAPES (Global and Regional Assimilation and PrEdiction System) 是中国气象科学研究院数值预报研究中心自主开发的新一代静力/非静力多尺度通用数值预报模式。该模式采用标准化、模块化软件体系结构, 并严格按照软件工程要求完成系统开发, 包括程序的并行计算。初步试算结果表明:GRAPES模式软件框架的设计和实现符合模式发展的要求, 为中国数值天气预报系统的可持续发展奠定了良好的基础。     

基于通用图形处理器的GRAPES长波辐射并行方案

随着通用图形处理器 (GPGPU) 计算技术的快速发展,通过大规模增加处理系统的并发度来提升性能成为计算机高性能计算的最新趋势。目前,通用图形处理器已经被应用到科学计算的诸多领域。长波辐射作为GRAPES模式中极为重要的物理过程,其巨大的计算量对整个GRAPES模式的运行效率有重要影响。该文依托NVIDIA公司计算统一设备架构 (CUDA) 技术平台,以GRAPES全球模式中长波辐射传输方案为例,对其进行了大规模并发设计和优化,在保持系统结果一致的前提下,对比单颗高端CPU,Tesla C1060 GPGPU具有11倍的加速效果,明显提升了GRAPES全球模式的执行速度和预报时效。研究表明:使用通用图形处理器技术提升数值预报模式的执行速度非常有潜力。     

基于RS/GIS和RUSLE的流域土壤侵蚀定量研究——以福建省吉溪流域为例

借用地理信息系统(GIS)和遥感(ERDAS)技术,以修正的通用水土流失方程(RUSLE)为核心,根据吉溪流域2001年和2003年的遥感影像解译数据和统计资料得到地貌、降雨量、植被等资料,量化流域土壤侵蚀评价因子,对吉溪流域土壤侵蚀进行了定量化分析.结果表明,吉溪流域年均土壤侵蚀模数为2 339.21t/km2,侵蚀强度属轻度,2003年较2001年土壤侵蚀有所改善,中度侵蚀及其以上等级的土壤侵蚀量分别占总侵蚀量的48.71%和77.51%.最后确定流域土壤侵蚀重点治理的区域和流域最佳管理措施(BMPS),为吉溪流域水土保持和水环境保护研究工作提供科学依据.     

水文基础数据通用平台在水情报汛和资料整编中的应用

水文基础数据通用平台,以其开放、可靠、可扩展性等优势,为越来越多的水文信息自动采集和数据处理提供服务,应用范围不断扩大。在实际工作中进行水文信息自动收集、矢量监视图自动更新、水情报文自动生成和转发,以及水文资料整编数据下载和转换为电算整编格式,是水文基础数据通用平台在业务处理方面的重要应用。     

地质调查通用标准物质及标准方法信息系统

根据各地质实验室的特点和质量管理规范需求，结合实验室认可及检测实验室能力的需要，建立了地质调查通用标准物质和标准方法信息系统。该系统不仅能提供地质调查通用标准物质、标准方法的基本信息，还增加了与能力分析相关的检测参数信息，并实现了标准信息网上查询和维护管理。该系统适用于地质调查实验室的质量管理系统。     

边坡三维极限平衡法的通用形式

基于以下假定条件:(1) 稳定系数定义为材料的强度折减系数;(2) 土体为刚体,底滑面服从Mohr-Columb强度破坏准则;(3) 微条柱底部法向力dNz的作用点处于条柱底部中点;(4)滑面剪力与底滑面和xoz平面交线的夹角为。本文建立了边坡三维极限平衡法的通用形式,通过给定不同的限制条件,可分别得到三维普通条分法 、三维简化毕肖普法 、三维简化简布法 、三维Spencer法 等三维极限平衡的具体算法。     

一种道路定线曲线元素的通用算法

在现有道路定线曲线元素计算方法的基础上，分析各种情况下曲线元素的计算方法，给出曲线元素的通用算法，最后给出运算实例。     

地震观测标准子体系研究

根据《地震行业标准体系表》(DB／T1-2000)和2002年及2004年国家科技部项目《数字化地震前兆观测技术标准》实施过程中得到的认识,运用标准体系的原理和建立标准体系的原则与方法,研究和分析了地震观测标准子体系的结构和层次划分以及地震观测专业通用标准和地震观测门类通用标准,为进一步修订地震行业标准体系表提出了建议性的结论。     

陆面模式中土壤和植被经验参数随机误差的传播研究

数据质量问题和模式参数化方案的非完备性是陆面模拟中不确定性的主要来源。本文将高斯误差传播原理 (Gaussian Error Propagation, GEP) 应用于通用陆面模式 (the Common Land Model, CoLM), 研究关键的植被和土壤属性参数随机误差在模式中的传播, 确定由此类误差导致的CoLM模拟的不确定性。结果表明: (1) 基于本研究给定的土壤和植被参数的不确定性, CoLM模拟的表层土壤温度、 土壤湿度和植被蒸散通量 (植冠蒸腾+地表蒸发) 的相对误差分别为0.11%、 34.07%和5.58%; 砂土和稀疏森林上模拟效果最差。土壤参数随机误差对CoLM模拟的影响高于植被参数, 而土壤水文参数 (孔隙率、 饱和基质势、 气孔尺寸分布指数和饱和导水率) 对各模拟量不确定性的贡献率均远大于热力参数 (饱和反照率和热容)。对于本研究涉及的所有模拟变量而言, 最关键的参数均是气孔尺寸分布指数b, 这可能与描述基质势与体积水含量关系的函数有关, 其次重要的是砂土的孔隙度和粘土的饱和导水率。混交森林上的根深分布和苔原上的动力学粗糙度对蒸散通量贡献显著。本身相对误差大的经验参数对CoLM模拟不确定性的贡献不一定多。 (2) 干燥条件下 (表层液态水饱和度小于0.1) 土壤温度的不确定性大; 相变发生时刻附近 (表层土壤温度在0℃附近且表层液态水含量大于0) 土壤湿度不确定性显著; 蒸散通量的不确定性随本身绝对值的增大而增大, 在相对温暖干燥环境中 (表层土壤温度高于280 K且表层液态水饱和度小于0.3) 其不确定性最高。研究证实, GEP能够辨识CoLM中需优先提高观测精度的关键参数和关键参数化过程, 对陆面模拟的参数选定、 不确定性评估和模式完善具有重要意义。