重庆“5.6”强风雹天气过程成因分析

利用常规观测、NCEP分析场及雷达、自动站等资料对重庆＂5.6＂强风雹天气的成因进行了分析,结果表明：冷锋和副热带高空急流在风雹发生地近乎重叠的配置结构促进了次级环流的形成并有利于上升运动的强烈发展;风暴天气发生前,下垫面强烈加热、低层增温增湿、中高层干冷对大气对流不稳定性增强的作用显著;对流有效位能（CAPE）、K指数、SI指数高值区边缘的强指数梯度区、对流抑制（CIN）的小值区以及较强的垂直风切变对大风冰雹的预报有重要的指示意义;雷达回波显示多单体风暴具有三体散射、弱回波区等冰雹回波特征,中层径向辐合和反射率因子核心的反复上升下降也是形成地面大风和冰雹的重要特征;四川盆地东部东北西南向山脉对冷空气的移动有阻挡作用,山脉之间的槽状地形为多单体风暴的持续发展保留了较大的空间,明月山南麓的地形起到了强迫抬升和触发的作用,由于地形的阻挡形成狭管效应,加强了下击暴流形成的地面大风,是形成11级大风的重要因素。     

土壤入渗特性的空间变异性及土壤转换函数

以在杨陵一级阶地上进行的入渗试验为基础,利用多重分形和联合多重分形方法,研究分析了土壤入渗特性在多尺度上的空间变异性及与土壤物理特性的相关性,并在此基础上建立了土壤入渗特性的土壤转换函数。研究表明:土壤入渗特性具有多重分形特征,观测尺度上,稳定入渗率、前30 min累积入渗量的空间变异都主要由粗粉粒和粘粒含量的空间变异造成。在多尺度上,稳定入渗率的空间变异受土壤容重、粗粉粒和粘粒含量的空间分布影响显著,前30 min累积入渗量的空间变异受粗粉粒和粘粒含量的空间分布影响显著,与观测尺度上的影响因素相同。基于联合多重分形分析建立的稳定入渗率的土壤转换函数的计算误差较小,前30 min累积入渗量的土壤转换函数的计算误差较大。     

含砾石土壤降雨入渗过程模拟

在室内模拟降雨试验的基础上,利用多重相互作用连续体(MINC)组件,对含砾石土壤降雨入渗过程进行了数值模拟,以期深入理解含砾石土壤中的水土过程.研究结果表明,土壤中砾石的存在能够导致土壤水分饱和度增加,使得土壤总入渗量以及降雨入渗深度降低.含砾石土壤中存在一个陡的湿润锋面,在湿润锋面上土壤水分饱和度急剧下降.MINC组件可以很好地模拟含砾石土壤降雨入渗过程,其对含砾石土壤湿润锋和土壤含水率变化的模拟值与实测值吻合较好.降雨期间土壤水分饱和度沿土壤剖面的变化可用来解释含砾石土壤降雨入渗深度降低的原因.     

海床浅表层硬质薄层的声学识别

由沉溺珊瑚礁、各类胶结砂以及胶结的珊瑚石或贝壳碎屑等组成的硬质薄层通常呈零散状分布,地质取样难以准确确定它们是如何分布的,这给海底管线施工带来极大的困难和风险。本文以南海北部为例,基于多种物探资料并结合正演模拟,分析、总结了海底以及海底之下硬质薄层的声学特征,在研究区综合识别出23个硬质薄层分布区。研究认为,硬质薄层与松散沉积物物理性质的差异可用于声学探测数据识别和定位。在浅地层剖面上,硬质薄层表现为强反射薄层,并对其下方地层的地震反射信号有一定的屏蔽作用,这一现象有助于确定硬质薄层是否存在以及其埋深和位置。在侧扫声呐影像和后向散射强度图上,硬质薄层通常表现为具有不规则形状的明暗变化阴影,阴影的边界指示了硬质薄层的分布范围。当硬质薄层出露于海底时,侧扫影像、反向散射强度结合浅地层剖面可以有效地识别并确定硬质薄层的范围;而当硬质薄层位于海床浅部（埋深数米到十几米）时,浅地层剖面可能是识别硬质薄层的唯一且最有效的方法。     

南海北部声散射季节变化

声散射是重要的声学现象,海洋水体产生的高频声散射信号既可用于开展多种目的的声学海洋学研究,也可能对水下声学设备产生干扰,而海洋水体背景声散射具有显著的时空变异特征,因此针对特定海区开展声散射时变观测具有重要意义。本文利用在南海北部布放的锚系系统所搭载的声学多普勒流速剖面仪,获取了覆盖4个季节的累计约80 d的声散射数据,数据包括75 kHz和300 kHz两个频段,观测水深几乎覆盖了从海面到约600 m水深的整个水体。结果表明,水体在垂向上分布着上散射层和深散射层2个主要散射层。上散射层分布深度在冬夏较浅,位于约100 m以浅,在春秋较深,位于约200 m以浅;深散射层分布深度同样为冬季最浅,位于约300 m以深,但夏季则最深,位于约400 m以深。因此,两散射层的距离在夏季最远,在春秋最近。2个散射层的声散射强度（Sv）同样具有明显的季节变化,上散射层散射强度夏秋较强而春冬较弱,深散射层则正好相反。     

基于声场模型的猎雷声呐探测成像仿真方法

针对猎雷声呐对水雷目标探测仿真问题,提出一种基于运动学信息与水下声场传播耦合分析的探测成像仿真方法。利用 Bellhop3D 声场分析方法对水下声信道信号冲击响应进行计算,结合信号复分析方法得到信号传播信道参数以构建声散射模型,以运动耦合方式综合分析声呐搭载平台位置、姿态及速度等因素对回波信号的影响,通过综合考虑上述因素来模拟目标回波信号,从而利用较为真实的等效回波信号进行图像重构。 以高频前视声呐为例,对声呐探测沉底水雷目标情况进行了仿真,结果表明,该方法能够得到高频声呐对沉底水雷目标的探测图像,与实际情况具有一致性,可为进一步构建反水雷相关模拟仿真训练系统提供参考。     

都市城乡过渡带基层空间的演变特征

城乡过渡带30～150 m尺度的空间,属变化明显的都市基层空间系统。为描述这一地带的空间演变规律,本文以郑州、杭州、北京的建设用地为例展开了多重分形分析。本文依托广义、典型f(a)-a(q)曲线所划分的3个空间演变子系统,以城乡过渡带院落组级—居委会级空间为研究尺度区间,对之进行了空间多重分形特征的量化分析。分析显示,城乡过渡带的空间演变属宏、中观空间影响下的适应性变化,市场驱动色彩显著。总体上,城乡过渡带基层空间的演变较为复杂,并常会在一定尺度内形成典型、广义的空间多重分形特征,及其相应的斑块密度（q值）分布区。且受多种发展进程等因素的影响,多种空间子系统的演变强度常会不同,其在各尺度上的空间复合也会呈动态变化,进而城乡过渡带空间演变的“情景性”较强。但都市城乡过渡带的基层空间却不存在依中小城市→传统性特大城市→现代化特大城市→超大城市的必然演替过程,其变化更多应与各都市在城市体系中的地位、城乡融合的具体情景密切相关。本文根据满足全局性、局域性指标的情况,把多重分形的典型特征分布区拓展到了更广域的特征过渡区及退化区,进而增强了对现实地理空间真实发展状态的非线性描述。     

QuikSCAT卫星散射计矢量风检验及南海月平均风场特征分析

采用中国科学院南海海洋研究所2008年建设的,西沙海洋观测研究站上的自动气象站实测数据,对亚太数据研究中心提供的近实时QuikSCAT卫星遥感风场资料(2008年4月6日—12月31日)进行了检验和统计特征分析,得出:这两者风速的相关系数为0.86,平均偏差为-1.50 m/s,均方根误差为1.71 m/s,表明QuikSCAT卫星遥感风场资料在南海具有很高的适用性。在此基础上,利用QuikSCAT卫星遥感的月平均风场资料分析了南海月平均风场特征。结果表明:(1)南海季风10月到次年3月盛行东北风,6—8月盛行西南风,4、5、9月为季风转换季节;(2)存在两个平均风速大值中心,一个位于南海南部(10°N,108°E)附近,另一个位于台湾海峡附近,其位置和强度会随着季节变化而变动。     

Optimal Forward-Scattering Angles of Atmospheric Aerosols in North China

The accurate understanding of atmospheric aerosol extinction coefficients is very important for at- mospheric science research. To achieve a fast and simple method for determining the parameters, the selection of optimal forward-scattering angles of atmospheric aerosols is required. In this paper, the authors introduce the detec- tion basis of forward-scattering of atmospheric aerosols, and the authors verify the sensitivity of the phase function to the real part of the complex refractive index. The au- thors use the Jaenicke urban aerosol model to determine that forward-scattering angles near 33° are suitable. However, the optimal forward-scattering angles in North China are between 37° and 40°. Numerical simulation shows that certain types of particle size distribution of newly generated particles and pollution have limited in- fluences on the selection of forward-scattering angles. But the ranges of these insensitive angles shift - 10 degrees for dust intrusion, and the relative deviations of the phase function are less than 5.0% within extra angles of 0° to 3°. This study can serve as a reference for the selection of optimal forward-scattering angles for visibility meters and Present Weather Identifiers （PWIs） in addition to the de- tection of forward-scattering optical properties.     

星载激光雷达卫星海面风场反演算法研究

The principal purpose of this paper is to extract entire sea surface wind＇s information from spaceborne lidar, and particularly to utilize a appropriate algorithm for removing the interference information due to white caps and subsurface water. Wind speeds are obtained through empirical relationship with sea surface mean square slopes. Wind directions are derived from relationship between wind speeds and wind directions im plied in CMOD5n geophysical models function （GMF）. Whitecaps backscattering signals were distinguished with the help of lidar depolarization ratio measurements and rectified by whitecaps coverage equation. Subsurface water backscattering signals were corrected by means of inverse distance weighted （IDW） from neighborhood non-singular data with optimal subsurface water backscattering calibration parameters. To verify the algorithm reliably, it selected NDBC＇s TAO buoy-laying area as survey region in camparison with buoys＇ wind field data and METOP satellite ASCAT of 25 km single orbit wind field data after temporal-spa tial matching. Validation results showed that the retrieval algorithm works well in terms of root mean square error （RMSE） less than 2m/s and wind direction＇s RMSE less than 21 degree.