时-空二维波传播分解方法及其在季节内振荡分析中的应用

大气季节内振荡最显著的特征之一就是其复杂多变的传播特征。为了进一步分析大气季节内振荡的传播特征及其不同传播方向分量的不同作用,基于波的传播理论,对时-空谱分析进行了发展,提出了时-空二维波传播分解方法,并用理想函数验证了其正确性和可行性。结果表明:对任一时-空二维序列,采用此方法均可正确地分解得到空间上具有不同传播方向的3部分分量:前进波、后退波和驻波分量。之后,对向外长波辐射(OLR)、200和850hPa纬向风的东传、西传分量以及驻波分量分别进行联合经验正交函数(CEOF)分析。结果表明,在东传分量上,热带大气季节内振荡主要表现为纬向1波的向东传播,与对流层高、低层纬向风呈现反位相的斜压结构,和未分解的情况相比,前两个主要模态重要性的排序出现了颠倒,说明通过时-空二维波传播分解,避开了各分量之间的相互影响,进一步揭示了前两个模态的物理意义及其在季节内振荡中的重要性;在西传分量上,热带大气季节内振荡主要表现为纬向2—3波的向西传播;驻波分量主要表现出印度洋和太平洋的反位相结构。对热带地区大气季节内振荡的东、西分量的分析,深化了对热带大气季节内振荡东传、西传特征的了解,这对于热带大气季节内振荡更加准确预报及其...     

冬季青藏高原大气热状况分析Ⅱ：年际变化

通过诊断3套再分析资料的非绝热加热场,研究冬季青藏高原上空大气的热力特征.结果表明,与夏季为强热源的特征不同,冬季高原上空不是欧亚大陆上最强的冷源中心.冬季高原上空整体是偏弱的冷源,在高原西侧及东南地区上空甚至出现非绝热加热正值区,这一分析对以往研究提出的高原是冷源的特性给出了修正.各种非绝热加热分量的诊断表明,冬季高原上空这种总的非绝热加热分布主要是由于高原主体的长波辐射冷却较周边地区弱,以及西侧至东南地区凝结潜热释放造成的.为了说明再分析的非绝热加热资料对冬季高原上空大气的这种热力特征描述的可信性,文中还利用了地表辐射能量、TRMM及PREC/L降水、垂直速度等资料进一步辅助分析,证实了由于高原位势较高造成大气整层温度偏低,向外长波辐射偏少,以及高原地势的隆起造成局地较强的上升运动,高原西侧至东南角降水大值区潜热偏大,最终造成高原上空总非绝热加热负值偏小.最后理想高原隆起的水球试验结果说明,冬季,高原的存在减弱了陆地上空的冷却效应,因而其上为弱冷源,再次证实了资料分析的结果.     

北印度洋—南海海面风速和有效波高的年代际变化

采用1958年1月—2001年12月ECMWF ERA-40的10m风场资料,以及由该风场资料驱动WAVEWATCHⅢ得到的北印度洋—南海海域44a的海浪场资料,通过EOF分析、正交小波分析和M-K检测方法,分析了北印度洋—南海海域海面风场和有效波高的年代际变化特征。结果表明：北印度洋—南海海域存在3个大风、大浪区,其中亚丁湾以东洋面风力最强,有效波高最高;表面风场和有效波高存在35、15和3a的主周期变化,并自20世纪70年代中期以来,年平均风场和有效波高均存在明显增强趋势,1977年为突变起始年;年平均海表10m风速和有效波高随时间增大主要是由冬季和春季海表10m风速和有效波高随时间增大引起的;冬、秋季海面风场与有效波高的年际、年代际变化周期较一致,冬季以35～40a的周期为主,秋季以11～12a的周期为主。     

小波分析在雷击大气电场波形去噪分析中的应用

雷击时大气电场信号中混杂的噪声信号影响对真实大气电场信号的分析、提取和使用。文中通过计算仿真信号和去噪前后真实电场信号的均方误差,分析选取不同的小波函数、阈值法和小波分解层数对去噪效果产生的影响。考虑雷击时大气电场信号的信噪比,选用sym5小波和db5小波与minimaxi和rigrsure阈值法结合,且对小波的分解层数选用6~7层,进行大气电场波形的去噪处理,其去噪效果比较理想。最后,将该方法用于实际雷击大气电场波形数据的去噪处理,对雷击时电场波形的突变性检测中,在20个样本中有14个在首次雷击前1.5~2 h具有突变过程,占70%,这为将大气电场仪资料引入其他气象参数预报模型提供了切入点。     

Cross-equatorial structures of equatorially trapped nonlinear Rossby waves

Analysis of the Sea Surface Height (SSH) from satellite altimeters has shown that equatorially trapped Rossby waves exhibit asymmetric cross-equatorial structures; their northern extrema are much larger in magnitude than their southern counterparts. Such asymmetry is inconsistent with the classical theory for the first baroclinic, first meridional equatorially trapped Rossby mode, which predicts that SSH and zonal velocity are symmetric in latitude and the meridional velocity is latitudinally antisymmetric (Matsuno, 1966). Chelton et al. (2003) attributed the observed asymmetry to the mean-shear-induced modifications of first meridional mode Rossby waves. The present paper examines nonlinear rectification of cross-equatorial wave structures in the presence of different zonal mean currents. Nonlinear traveling Rossby waves embedded in shears are calculated numerically in a 1.5-layer model. Nonlinearity is shown to increase the cross-equatorial asymmetry substantially making the northern extrema even more pronounced. However, nonlinearity only slightly increases the magnitude of the westward phase speed.     

WAVEWATCHIII模式在渤海海浪预报的应用与检验

大连黄海、渤海海浪数值预报系统采用WAVEWATCHIII模式进行海浪预报,预报产品包括48 h内浪高、周期、浪向的逐3 h预报,并对其进行检验。结果表明：WAVEWATCHIII模式对渤海中部浪高模拟较好,浪高预报TS为71.7 %,对近岸海区浪高模拟相对差些。个例的检验表明,浪高最大值模拟较好,模拟浪高最大值出现的时间与实况基本吻合,浪高变化趋势预报也较好。AVEWATCHIII模式对两个周期个例进行检验,预报误差最低可达到0.17 s,预报效果较好。     

气象上寒潮天气两种不同统计方法的探讨

文章使用多伦县2001—2010年寒潮天气统计资料,分析了当地寒潮变化特征,通过对寒潮统计两种不同方法从降温特征、大气环流特征及地表覆盖几个方面进行分析,得出如下结论:按日最低气温降温幅度统计寒潮天气出现次数明显多于按日平均气温降温幅度统计寒潮天气出现的次数,尤其在初冬和冬末季节日最低气温变化比日平均气温变化幅度更加剧烈。     

2017年夏季海洋天气评述

2017年夏季（6—8月）大气环流特征为：北半球极涡仍呈单极型位于北极上空,但强度较春季明显减弱。6月,我国近海北部有弱冷空气活动。7—8月,中高纬度槽脊活动进一步减弱,副热带高压西伸北抬,热带气旋活动频繁。我国近海海域主要有15次8级以上大风过程,其中热带气旋大风过程有8次,入海温带气旋过程有5次,强对流导致雷暴大风过程2次。有11次范围较大的2 m以上的大浪过程。仅出现1次范围较大的海雾过程。西北太平洋和南海共生成15个台风,其他各大洋共有热带气旋18个,分别为：大西洋7个、东太平洋11个。海表温度整体呈上升趋势。     

引潮位的Doodson规格化展开及其精度评定

基于引潮位Doodson规格化展开的基本原理以及ELP/MPP02月球历表、Newcomb太阳历表的结构,设计了一个用以代表三角函数的数据结构;并由此自定义了三角函数的乘法与加法算法,将月球、太阳引潮位分别展开至5阶、3阶,振幅绝对值截断阈值为10-7,在展开过程中对"伪波"进行"滤波"处理后,最终得到包含4 686项展开式的引潮位展开表(其中振幅绝对值超过10-6的展开式有2 441项)。以德国BFO(Black Forest Observatory)测站为例,基于DE431历表,通过天球参考系变换计算得到1950—2050年间时间间隔为1 h的法向引潮力基准序列BFDE431;并根据各个引潮位展开表计算得到相应的法向引潮力序列;通过与BFDE431基准序列求差,得到各个差值序列的统计值。计算结果表明,文中给出的展开表对应的差值序列数值在±58×10~(-11)m·s~(-2)(nGal)以内,均方差为12.5×10~(-11)m·s~(-2),与XI89展开表的精度相当。但由于没有考虑行星及地球扁率的影响,仍未达到HW95和RATGP95展开表的精度水平。     

新型FMCW地基合成孔径雷达在大桥变形监测中的应用

地基合成孔径雷达（GB-SAR）是一种新型的建筑变形监测技术,相较于传统的监测手段,该方法拥有高精度,覆盖面大等优点。基于FMCW技术的Fast-GBSAR系统采用调频连续波技术,相较于国内已有的基于步进连续波技术的类似系统,该系统处理速度提高30倍,并拥有更高的可靠性。Fast-GBSAR在国内已对多座大桥进行了公开测试,监测结果表明Fast-GBSAR测量精度能达到0.01 mm,在变形监测领域极具潜力。