全球对地观测球体幕显示中图像处理技术

覆盖全球的气象信息在球体幕上进行显示具有很强的立体感和纵深感,在多个行业具有应用价值。基于中国气象局的气象资料,在国内首次研制了全球对地观测球体幕显示系统软件并能够稳定运行。本文主要介绍了系统的核心技术图像处理的实现。图像处理包括两个步骤:图像增强和图像变形。图像增强处理增强了包含大量气象信息的图像显示效果,图像变形处理通过几何校正、图像拼接等技术实现将备投图像从平面显示正确投影到球体幕上。经过系统图像处理后,覆盖全球的观测资料能在球体幕上正确、无缝、无变形、无失真显示,其利用模拟真实地球的球体屏幕,让观众从太空的角度直观形象地体验全球气象信息展示。     

应用雷达数据产品初评飞机增雪早期催化效果

 应用新一代天气雷达数据资料,结合飞机定位播撒,在目标云体上截取一个作业区,同时在作业区两侧设立2个对比区,计算3个区域的雷达强度数值。随着雷达观测的继续,可以得到3条雷达强度随时间变化的曲线。对比分析3条曲线的变化趋势,初步得出：飞行播撒催化剂后,作业区、扩散区较上风方的自然区,雷达回波强度值有明显增强趋势。本文应用2007年12月26日的新一代天气雷达回波数据、雷达站上游气象探空以及人工增雪飞机播撒催化剂的航迹等资料,针对新疆冬季层状云的早期催化效果评估,作者设计了新的检验模式,进行了定量化计算。具体方法为：（1）在雷达的平显气象回波（PPI）上,截取一段飞机播撒催化剂航迹;（2）设定宽10 km的带状航迹为“播撒区”,代表播撒状态下云的演变;上风方宽10 km的区域为“对比区A”,代表自然状态下云的演变;下风方宽10 km的区域为“对比区B”,代表扩散状态下云的演变;（3）分别计算3个区域的雷达回波强度（dbz）总值。随着雷达观测的继续,可以得到雷达回波强度（dbz）随时间变化的3条曲线;（4）对比分析3条曲线的变化趋势,初步得出结论：人工增雪飞机进行播撒催化剂后,作业区及“对比区B”的回波强度总值,比“对比区A”的回波强度总值,有明显地增强趋势。     

中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求与重要科学问题

陆地生态系统碳收支及其循环过程机制研究一直是全球气候变化的成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策分析等领域的热点,受到科技界和国际社会的广泛关注。本文在简要回顾中国陆地生态系统碳收支及其循环过程研究领域的发展历史,总结各个发展阶段主要特征的基础上,讨论了开展中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求和社会需求,评述了中国在相关领域研究中存在的主要问题,探讨了当前的科学研究前沿领域及其关键科学问题。本文指出,现阶段中国开展区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程机制综合研究工作不仅是提升中国生态系统生态学、地球系统科学与全球变化科学的创新能力的科技发展需求,更是中国参与应对全球气候变化国际合作、改进生态系统管理、保障生态安全的社会经济发展需求。同时还指出,中国现阶段在该领域的研究工作还缺乏各类生态系统碳收支的实际调查数据,缺乏国家尺度碳收支科学数据的整合,缺乏可用于碳收支计量与综合评估的模型工具,也没有形成国家层次的碳源汇计量、评估、认证及决策分析信息系统平台。本文通过国内外科技发展的分析认为,中国在该领域的研究工作,应在大力发展陆地生态系统碳收支和碳汇功能的定量监测、评价和认证的方法与技术基础上,重点关注并前瞻性地开展陆地生态系统碳-氮-水循环过程耦合关系及其对全球气候变化的响应与适应、碳-氮-磷生态化学计量学特征及其环境影响、碳-氮-水耦合循环过程的生物调控机制等前沿领域,以提高中国生态系统与全球变化科学研究水平,为国家的生态系统与温室气体管理提供基础理论、科学知识和先进技术的储备。     

秦岭山区近50 年降水差异及可能局地成因探讨

利用秦岭山区54个气象站50年以上日降水资料,分析了复杂地形下小区域降水变化差异,探讨了可能的局地成因,结果表明:(1)年均降水量总体为南高北低、西高东低,反映出秦岭阻挡作用和山谷东风回流影响;(2)近50年来区域年降水以减为主,9个增加站位于东部,夏季降水以增加为主,减少站集中在秦岭山上和区域西部,降水向夏季集中倾向明显;(3)日雨量小于5 mm的年雨量和雨日数减少趋势明显,雨量≥50 mm的年雨量和雨日数增加趋势明显,即小雨减少大雨增多;(4)降水变化的多个方面及其与海拔高度和经度对应关系的分析结果,反映出气溶胶抑制地形降水以及成冰作用恢复被抑制降水的作用,说明局地成因中气溶胶起了不可忽视作用;(5)地形作用和区域能量平衡也是重要局地成因.     

飞机人工增雨分层历史回归效果检验方法探讨

在飞机人工增雨中,为提高作业决策和效果检验的客观性,用冰面饱和区、0℃层以上水汽积分量≥9 mm区域和水汽向上输送区作为确定作业目标区指标;用碘化银粒子浓度q≥10 L-1的区域作为确定作业影响区的范围;用作业目标区、总雨量等值线和相关系数检验等约束条件选择对比区.在建立回归方程时,用天气系统分型和相同作业时段等方法确定回归样本.采用单次活动对比区和影响区分层历史回归方法建立飞机人工增雨效果检验系统并在业务中使用,该方法物理意义明确,在决策作业和效果检验的实践中有重要意义.     

Analysis of rainfall-induced infinite slope failure during typhoon using a hydrological–geotechnical model

Rainwater infiltration during typhoons tends to trigger slope instability. This paper presents the results of a study on slope response to rainwater infiltration during heavy rainfall in a mountain area of Taiwan. The Green-Ampt infiltration model is adopted here to study the behavior of rainwater infiltration on slopes. The failure mechanism of infinite slope is chosen to represent the rainfall-induced shallow slope failure. By combining rain infiltration model and infinite slope analysis, the proposed model can estimate the occurrence time of a slope failure. In general, if a slope failure is to happen on a slope covered with low permeability soil, failure tends to happen after the occurrence of the maximum rainfall intensity. In contrast, slope failure tends to occur prior to the occurrence of maximum rainfall intensity if a slope is covered with high-permeability soil. To predict the potential and timing of a landslide, a method is proposed here based on the normalized rainfall intensity (NRI) and normalized accumulated rainfall (NAR). If the actual NAR is higher than the NAR calculated by the proposed method, slope failure is very likely to happen. Otherwise, the slope is unlikely to fail. The applicability of the proposed model to occurrence time and the NAR–NRI relationship is evaluated using landslide cases obtained from the literature. The results of the proposed method are close to that of the selected cases. It verifies the applicability of the proposed method to slopes in different areas of the world. An erratum to this article can be found at     

岩溶石漠化遥感信息增强技术探讨

岩溶石漠化是存在于中国西南及南方岩溶地区严重的脆弱生态地质问题,利用遥感技术的优势,可以准确、快速、经济地获取岩溶石漠化的现状、分布规律等结果数据,为石漠化的监测、石漠化的演变分析及后续治理提供科学依据。但在遥感调查与监测工作中,如何增强石漠化信息,方便后续的信息提取工作,已成为研究的热点与难点问题。影响岩溶石漠化的发育的因素众多,其评价指标一般考虑岩石裸露程度及其结构、植被结构等。在岩溶石漠化遥感信息增强工作中,很难直接获取岩石的裸露信息。野外调查发现：在热带亚热带岩溶地区,岩石的裸露程度与植被覆盖程度呈负相关关系,岩石的裸露程度越高,植被覆盖程度越低,岩溶石漠化越发育;据此可以利用植被覆盖情况来获取岩溶石漠化信息。在增强岩溶石漠化信息方面,本文提出了改进增强型植被指数模型（GEVI）,并与现有的常用植被指数模型对比试验发现,具有较好的应用效果。     

宁镇中段地区蚀变遥感信息提取研究

隶属于长江中下游铁铜金多金属成矿带的宁镇中段地区,以矽卡岩型（接触交代型）铜多金属矿化为主要矿化类型。发生矿化蚀变的矿物中生成的特征离子或基团的诊断性波谱特征是利用遥感数据提取蚀变信息的理论依据。本文基于典型蚀变矿物的波谱特征,利用比值计算、主成分分析（PCA）以及光谱角填图（SAM）的方法进行了蚀变遥感信息增强和提取,最后结合地质信息进行综合解译,建立了遥感成矿预测单元,为研究区找矿靶区的确定提供决策支持。     

２００８年６月一次引发广西大暴雨的西南低涡的诊断分析

利用中国科学院大气物理研究所发展的具有火箭人工增雨催化功能的三维云分档数值模式（IAP2HBM）,对2004年7月8日海南岛海口市区的一次热带对流云火箭人工增雨降温作业过程的宏、微观物理演变过程和人工增雨降温作业效果进行数值模拟。结果显示,人工催化播撒AgI后地面降水增加、地面气温下降的区域扩大、维持时间延长。催化导致云水含水量降低,雨水、冰晶、霰、雪含量增加,云中雨水的大量蒸发和冰晶、霰和冰雹粒子融化造成空气温度降低。     

高炮人工增雨催化区的探讨

在高炮人工增雨作业中,作业参数的选择和催化区的分布是一个重要问题。根据梯度输送理论,计算了人工增雨作业中单发和多发炮弹AgI最大扩散半径和时间。以不同AgI浓度阈值模拟分析了湍流扩散系数、方位角、仰角和风速对人工增雨炮弹催化区的影响,依据等角度作业思路,提出了高炮人工增雨迎风半圆多轮作业方案。