多台国内外先进天气现象仪对比分析

业务降水现象仪作为一种降水滴谱测量设备,可以用于天气现象判断,其包含的降水滴谱信息更是反映了诸多降水微物理特征,而不同设备的观测特性和精度存在一定的差异,了解不同设备的差异,对其资料的后续应用有重要的意义。本文利用2018年湖北省咸宁市黑山观测站8次液态降水过程中地面降水观测、DSG5型业务降水现象仪与同址的Parsivel型降水滴谱仪测量的降水粒子谱信息及其反演的物理参量,共1 503对样本开展对比分析,研究结果表明：(1)相比于地面自动站降水数据,Parsivel与地面观测一致性较高,DSG5则有一定的偏小。(2)相对于DSG5,Parsivel观测的粒子数浓度N_w相对较多、质量加权平均直径D_m则相对较小。(3)对于分钟雨强RR≥20 mm·h^-1的降水,Parsivel粒子直径小于(大于)3 mm数浓度高于(低于) DSG5的观测。(4)对于直径大于4 mm的粒子,Parsivel的观测的下落速度略低于理论值,DSG5则明显大于理论值。另外,2次雨雪转换过程中降水现象观测对比研究表明DSG5对降水现象有着良好的观测,相比于Parsivel,其在降水相态转换过程中的天气现象与人工观测结果一致性更好。

     

基于飞机观测资料的石家庄秋季对流层CH4垂直分布特征

为研究石家庄秋季对流层内CH₄垂直分布特征,2018年9月使用“空中国王350”飞机搭载Picarro温室气体在线观测仪和气象要素观测设备,对石家庄上空（600—5500 m）CH₄浓度进行探测。探测期间共飞行7架次,取得7条CH₄浓度廓线数据。结果表明: 石家庄上空近地面层（1000 m以下）CH₄平均浓度与同时间段区域背景站上甸子站CH₄浓度呈显著正相关（r=0.81,P < 0.03）。探测到的CH₄浓度最小值为1898×10^-9摩尔分数,最大值为2219×10^-9摩尔分数,平均浓度为1981×10^-9摩尔分数。观测得到的7条廓线均有较好的一致性,2000 m以上,浓度均随高度呈先增大后减小的趋势。利用后向轨迹模式（HYSPLIT）对探测时段内石家庄上空不同高度层主要气流传输路径进行统计分析表明,600 m高度输送路径较短,CH₄浓度受本地排放影响较大; 3000 m受输送作用影响较大,偏西和西南路径可能将较高CH₄浓度气团输送至石家庄上空; 5000 m气团传输对CH₄浓度影响较小,浓度相对较稳定,对传输路径的变化不敏感。     

GPS单点测速技术在海浪测量中的应用研究

分析比对了GPS单点测速技术与其他已有测波手段的不同,讨论了基于多普勒频移的GPS测速方法,并分析了各类误差对测速精度的影响。分别利用原始多普勒值和导出多普勒值进行了静态测速试验和动态测速试验,将导出多普勒测速结果与RTK（RealTimeKinematic,实时动态测量系统）位置差分测速进行了比测。结果表明,使用静态数据采用高频导出多普勒值测速的精度可以达到亚厘米级每秒,而采用原始多普勒观测值进行测速因接收机型号的不同,结果差异较大;动态测速试验中,采用导出多普勒测速的方法与RTK位置差分测速的符合精度可达cm／s。     

深层砂泥岩储层继承性裂缝发育特征

西部挤压盆地内低渗性含油气砂泥岩储层构造运动期次多、埋藏深度大、泥质夹层多、高角度网状缝继承性发育,裂缝不仅是油气的有效运移通道,也是储层压裂开发效果的主要影响因素。选择西部天山山前某区块深层砂泥岩裂缝性气藏为研究区,以裂缝形成机制的探讨和研究为突破点,在岩心观察、CT层析成像扫描、成像测井解释的基础上,精细统计裂缝产状、开度、充填度,结合流体包裹体及古应力场划分裂缝发育期次,最后总结继承性裂缝的发育模式。研究结果表明,砂泥岩储层裂缝继承性缝的有利发育条件为多期次构造运动、低应力差、低逼近角度、适当泥质含量或低摩擦因数,岩性是内因,构造应力是外因。     

基于时相变化的晴空条件下Himawari-8 AHI火点检测

Himawari-8静止气象卫星具有高空间分辨率、高观测频次和高时效特点,对于火点检测具有很强优势。对Himawari-8卫星的3.9μm和11.2μm两通道亮温进行了连续时相变化研究,得出两通道的亮温在时间上的变化差值稳定且规律明显。根据两通道的亮温时相特征,考虑白天可见光对3.9μm通道的影响,并结合火点产生时引起的亮温变化特征,提出了适用于晴空条件下改进的火点检测算法。在多处进行了此算法的实验,例如2018-11-27 T 16:40(UTC时)河北张家口市桥东区一化工厂附近发生的严重爆炸起火事件以及2019-02-28澳大利亚西南部发生的火灾事件,均快速有效的检测到了火点。实验表明,改进的火点检测算法能很好的进行火点检测,并能解决晨昏交界、冰雪下垫面、常规火源点、太阳耀光等火点检测的难题。     

基于海洋气候数据集的区域海平面变化非线性预测

本文基于中国首套长时间序列、高精度、高时空一致性的全球海洋气候数据集产品, 利用1993年1月至2015年12月的山东半岛近海海平面异常数据, 构建了基于集合经验模式分解(EEMD)和长短期记忆神经网络(LSTM)的海平面非线性变化组合预测模型。EEMD可以得到海平面异常的各周期项、线性趋势及残差部分, LSTM模型可对其进行逐个预测并重构得到最终的海平面异常预测结果。EEMD-LSTM组合模型海平面异常预测的均方根误差仅为25.87 mm, 取得了令人满意的效果。基于该组合模型预测2016-2025年山东半岛近海海平面上升速率将达到3.54 mm·a^-1。     

淮河流域5～6月降水的年际及年代际变化

对淮河流域降水异常进行分析对于预测黄海绿潮具有重要意义。选取淮河流域10个站,长江流域15个站,通过对国家气象信息中心1951~2011年的逐月降水数据进行分析,研究淮河流域和长江流域5~6月平均降水异常。2000~2010年,淮河流域5~6月降水呈现增加趋势,与长江流域降水呈反位相变化。分别对淮河流域5~6月平均降水异常与印度洋偶极子指数(Dipole Mode Index,DMI),以及太平洋年代际振荡(the Pacific Decadal Oscillation,PDO)指数做相关性分析,结果表明:淮河流域5~6月平均降水异常与6个月前的DMI指数达到最大正相关,与20个月前的北太平洋(20°N以北)SST呈现明显的负相关,与PDO指数达到最大负相关。这表明,PDO、DMI指数对淮河流域5~6月降水异常的年代际、年际变化具有明显的指示作用。     

渤海古近系东营组三角洲相油田地质特征研究

渤海古近系东营组三角洲相油田是渤海油田的主力含油层系.从构造、储层与沉积、流体和油藏等方面对渤海海域东营组三角洲相油田地质特征进行了研究,按河流三角洲和辫状河三角洲相砂岩油藏两种沉积相类型分别对储层分布特征进行了描述.在此基础上探讨了此类油田的流体分布特点和油藏模式,并认为渤海东营组三角洲相油田以中到大型为主,储层岩性大都属于高孔高渗的疏松砂岩,储层具有分布较稳定、油层厚和物性好等特点,原油以普通稠油为主,其次是中、低黏油.     

双浮板液舱晃荡特性的数值研究

基于黏性流理论,采用动网格技术和6自由度模型,以及动量源方法,建立了双浮板液舱晃荡的数值模型。分别采用3种不同空间步长的网格离散计算区域,进行了网格收敛性验证。通过光滑液舱晃荡的模型试验和解析得到的爬高最大值,验证了数值模型的精确性。在载液率为50%,激励幅值为2 mm条件下,对双浮板液舱晃荡进行了数值计算,与光滑液舱相比,双浮板液舱晃荡的最大爬高明显减小。通过一个激励周期内双浮板液舱晃荡的波面显示发现,液舱晃荡模式由光滑液舱的驻波模式变为U管模式,晃荡模式的改变起到了明显地抑制液舱晃荡的效果。     

海洋观测中的实时操作系统分析研究

海洋观测是获取海洋环境信息的重要方式,实时、可靠的操作系统是海洋观测中信息采集与处理系统的重要组成部分。实时操作系统计算的正确性不仅取决于计算的逻辑正确性,还取决于产生结果的时间。该系统具有高精度计时系统、多级中断嵌套机制和实时调度机制,这些特性保证任务在规定的时间内完成。文中对三个典型的操作系统(Wind River公司的Vx Works、BRTT公司的Antelope和开源的RTLinux)进行研究,并从功能、关键模块以及优缺点等方面进行分析论证,详细阐述了实时操作系统的功能特性以及实时操作系统在相关领域应用的重要性。