The construction of high precision geostrophic currents based on new gravity models of GOCE and satellite altimetry data

The new gravity field models of gravity field and steady-state ocean circulation explorer(GOCE), TIM_R6 and DIR_R6, were released by the European Space Agency(ESA) in June 2019. The sixth generation of gravity models have the highest possible signal and lowest error levels compared with other GOCE-only gravity models, and the accuracy is significantly improved. This is an opportunity to build high precision geostrophic currents. The mean dynamic topography and geostrophic currents have been calculated by the 5 th(TIM_R5 and DIR_R5), 6 th(TIM_R6 and DIR_R6) release of GOCE gravity field models and ITSG-Grace2018 of GRACE gravity field model in this study. By comparison with the drifter results, the optimal filtering lengths of them have been obtained(for DIR_R5, DIR_R6, TIM_R5 and TIM_R6 models are 1° and for ITSG-Grace2018 model is 1.1°). The filtered results show that the geostrophic currents obtained by the GOCE gravity field models can better reflect detailed characteristics of ocean currents. The total geostrophic speed based on the TIM_R6 model is similar to the result of the DIR_R6 model with standard deviation(STD) of 0.320 m/s and 0.321 m/s, respectively. The STD of the total velocities are 0.333 m/s and 0.325 m/s for DIR_R5 and TIM_R5. When compared with ITSG-Grace2018 results, the STD(0.344 m/s) of total geostrophic speeds is larger than GOCE results, and the accuracy of geostrophic currents obtained by ITSG-Grace2018 is lower. And the absolute errors are mainly distributed in the areas with faster speeds, such as the Antarctic circumpolar circulation, equatorial region, Kuroshio and Gulf Stream areas. After the remove-restore technique was applied to TIM_R6 MDT, the STD of total geostrophic speeds dropped to 0.162 m/s.     

华东地区夏季高温期的气候特征及其变化规律

基于华东气象站点1961-2005 年逐日最高地面气温资料, 分析了华东高温日数和高温 日平均最高气温的时空动态变化特征。结果表明: 过去45 年间, 华东年均高温日数为15.1 天, 高温日平均最高气温为36.3 ^oC, 高温以12~15 年为显著振荡周期, 在20 世纪80 年代为 弱负距平, 而在其他时期都为正距平。华东高温日数呈北少南多的空间分布, 高温日平均最 高气温以安徽、浙江和江西较高, 高温过程数是东北部少, 西南部多。高温日数和高温过程 数是以7 月最多, 高温日平均最高气温也是以7 月最高。在21 世纪最初5 年, 站点高温日数 和高温日平均最高气温增加, 4-10 月高温都为正距平, 各级高温过程数总体最多, 各级高温 过程日平均最高气温也最高。     

A Comparison of Three Kinds of Multimodel Ensemble Forecast Techniques Based on the TIGGE Data

Based on the ensemble mean outputs of the ensemble forecasts from the ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts),JMA (Japan Meteorological Agency),NCEP (National Centers for Environment...     

陕北黄土高原近42年气候变化分析

利用1961~2002年陕北黄土高原16个气象站的气温、降水量、相对湿度和风速等资料,对陕北黄土高原近42年的气候变化作了较全面的分析。结果表明:近42年来陕北黄土高原地区降水量的变化是在波动中呈减少趋势(每10年-25.31mm),降水量的减少主要是秋季降水变化所引起;气温呈上升趋势(每10年0.26℃),各季中以冬季增温最显著;该区20世纪80年代为相对冷湿期,90年代以后向暖干发展。     

中国部分地磁台站年均值与IGRF模型一致性分析

利用中国部分地磁台站1990～2003年的年均值资料,研究了台站年均值与IGRF模型计算值的一致程度,结果表明：①我国地磁台站的长期变速度与IGRF模型的长期变速度有差异：总体来讲,我国台站磁偏角D和垂直强度Z的长期变速度低于IGRF模型的相应速度;水平强度H的长期变速度在1990～1995年间高于IGRF模型的相应速度,在1995～2000年间低于IGRF模型的相应速度;②台站年均值与IGRF模型值的差值曲线中,H和Z有明显的起伏,反映了地磁场长期变的非线性;③虽然有上述长期变上的差异,但对于同一个台站,各地磁要素年均值与IGRF模型值的差值的标准偏差均低于IGRF模型的误差水平,说明IGRF模型与台站年均值的一致性比较好;④对于同一地磁要素,不同台站的年均值与IGRF模型值的差值的平均值相差较大,反映出台站所在位置地壳磁异常的巨大差异。通过总结上述工作,文中还讨论了地磁台站保持长期可靠运行的重要性以及地磁台网历史观测资料抢救的紧迫性。     

CBERS-02星CCD波段平均太阳辐照度反演及应用

卫星图像波段平均太阳辐照度是计算表观反射率的重要参数。本文采用两种方法对CBERS-02星CCD波段平均太阳辐照度进行了计算,一种方法是利用大气辐射传输软件SBDART模拟大气顶部的太阳光谱曲线,结合CBERS-02星CCD波段响应曲线,计算1～4波段的平均太阳辐照度;另一种方法是用6S模型对波段平均太阳辐照度进行计算。为验证计算结果,用同样的方法,计算了LandsatTM5和ETM的波段平均太阳辐照度,与Landsat公布的数据进行对比,结果表明,用模拟的太阳光谱曲线的计算结果更准确。以2005年8月24日的一景图像为例,计算了图像的表观反射率,经6S模型大气校正后,反演了地表反射率,与地面实测的地表反射率进行了对比,除第四波段误差为4%外,其余1～3波段误差仅为0.01%。     

How freezing and thawing processes affect black-soil aggregate stability in northeastern China

Laboratory experiments were carried out to investigate the effect of freezing and thawing processes on wet aggregate stability （WAS） of black soil. Wet aggregate stability was determined by different aggregate size groups, different water contents, various freeze-thaw cycles, and various freezing temperatures. The results showed that, when at suitable water content, aggregate stability was enhanced, aggregate sta-bility will be disrupted when moisture content is too high or too low, especially higher water content. Temperature also had a significant ef-fect, but moisture content determined the suitable freezing temperatures for a given soil. Water-stable aggregate （WSA〉0.5）, the total aggre-gate content, and mean weight diameter decreasing with the freeze-thaw cycles increase, reached to 5 percent significance level. The reason for crumbing aggregates is the water and air conflict, thus raising the hypothesis that water content affects the aggregate stability in the process of freezing and thawing.     

苦草对水流结构的影响研究

为研究沉水植被对水流结构的影响,以苦草为对象,利用实验室水槽实验研究了含淹没水生植被水流时均流速、雷诺应力及紊动能的垂向分布特征。受苦草冠层的影响,时均流速在冠顶以上呈对数分布,且随着流量的增加,冠层倾伏高度降低,对数剖面愈加明显;冠层内部,由于冠层阻流面积在垂向分布上的差异,冠层内时均流速出现逆梯度分布,且在床面附近出现局部流速最大值。雷诺应力在冠顶附近达到最大值,并向水面与床底方向逐渐减小;受逆流速梯度的影响,冠层内部雷诺应力出现负值以及局部最大值。雷诺应力产生的剪切紊动使得紊动能在冠顶处最大,并向水面与床底进行垂向传输;受紊动传输距离的限制,冠层底部以叶片后产生的尾流紊动为主,紊动能较小。     

青藏高原近50年来气温变化特征的研究

通过对我国青藏高原地区,1951～2000年的年平均气温、日最高气温、日最低气温随时间变化规律的分析发现：青藏高原近50年来年平均气温、日最高气温、日最低气温随时间均呈增温态势;日最低气温的增温比日最高气温的增温更显著;20世纪90年代以来气温明显偏高;但也有新的特点即：一月份日最高气温进入90年代不但没有变暖这反而是降底的;80年代后期年平均气温、日最高气温、日最低气温发生了显著的变暖突变。     

双锋面相遇对强龙卷风环境场影响的数值模拟研究

对2009—2016年江苏北部龙卷事件的环境场进行统计与诊断,并对两次典型龙卷过程环境场进行数值模拟,重点探讨近海岸平原地区的江苏北部在春夏季节成为中国强龙卷最高频发生地的特殊性以及环境双锋面系统相遇对龙卷环境场的增强机制。分析结果显示：苏北龙卷发生率占全省58.6%。其中盐城和徐州又是苏北龙卷最高发地区。春夏季节,冷暖干湿气团势力相近,中尺度锋面系统多,易发生双锋面汇集造成局地龙卷强对流。对徐州（2009年）和盐城（2016年）的两次典型龙卷强对流环境场分析显示,徐州龙卷为变形场锋生和海风锋汇合,盐城龙卷为气旋锋面和岸滨锋相遇。WRF模拟结果显示,双锋面系统汇聚以及锋面二级环流相遇,可造成局地水平风速垂直扭转及垂直速度的水平切变,有利于驱动和增强区域正涡度;双锋面二级环流垂直上升支的叠加,可在平坦地区产生强烈的系统性抬升。这将形成有利龙卷类强对流天气发生发展的环境场。而各种常用的强对流指标均具有较强局地性,需要依据局地统计特征进行参考使用。