一次暴雨过程的重力波特征分析

选取四川省的一次暴雨个例分析研究大气中对流活动和重力波的相互内在联系。针对这次暴雨过程,采用MICAPS探空资料和天气雷达资料,并且结合天气学分析以及重力波指数的分析方法对暴雨的形成原因和重力波的机制进行了研究。结果表明:重力波与暴雨有一定的内在联系,重力波引导了暴雨的发展;非线性平衡方程对于诊断大幅度的重力波有很好的指示作用。     

基于ADTD系统的雷电流波头陡度频率分布特征

通过对ADTD闪电定位系统2006 2008年在重庆地区监测的729598次闪电进行统计,重点分析雷电流陡度的频率分布特征。结果表明:雷电流波头陡度及其频率随极性不同而差异较大,正闪陡度明显大于负闪陡度,而同陡度负闪频率却显著大于正闪;雷电流幅值与陡度相关系数为+0.613;采用电力行业标准DL/T620推荐波头时间反推得到的雷电流陡度和采用Ciger推荐公式计算得到的雷电流陡度的概率分布特征与统计特征差异较大。在此基础上分析了ADTD系统获取雷电流陡度资料的局限性,为合理选取雷电流陡度参数提供理论依据。     

Energy-Casimir方法在中尺度扰动稳定性研究中的应用

考虑湿空气中的水汽效应,引进Casimir函数(它是虚位温的单值函数),在x方向动量方程和总能量方程的基础上,采用Energy-Casimir方法建立了三维非地转平衡和非静力平衡的拟能量波作用方程,由于该方程建立在非地转平衡和非静力平衡的动力框架下,因此可用于讨论层结稳定大气内中尺度扰动系统的发展演变.理论分析表明,拟能量波作用方程具有非守恒形式,其中的拟能量波作用密度主要由扰动动能、有效化能和浮力能三部分组成;拟能量波作用密度局地变化除了受拟能量波作用通量散度影响之外,纬向基本气流切变、科氏力作功以及山非绝热加热和水汽相变所构成的波作用源汇项对其也都有贡献.诊断分析结果表明,对流层中低层的拟能量波作用密度与观测的6 h累积地面降水在水平空间分布和时间演变趋势上比较接近,说明拟能量波作用密度能够较好地抓住强降水区上空对流层中低层动力场和热力场的扰动特征,并在一定程度上可以有效地表征降水系统的发展演变,因而与地面降水量存在紧密联系.波作用方程各项的计算分析表明,波作用通量散度与拟能量波作用密度局地变化的倾向以及强降水区的变化比较一致,并且在强度上强于纬向基本气流切变项和科氏力作功项,因此波作用通量散度对拟能量波作用密度的局地变化具有重要贡献.     

基于5分钟雷达资料降水估测模型的比较

For the Z-R relationship in radar-based rainfall estimation, the distribution of corresponding R values for a given Z value （or the corresponding Z value for a given R value） may be highly skewed. However, the traditional power-law model is physically deduced and fitted under the normal-distribution presumption of radar wave echoes associated with a rain rate value, and it may not be very appropriate. Considering this problem, the authors devised several generalized linear models with different forms and distribution presumptions to represent the Z-R relationship. Radar-reflectivity scans observed by a CINRAD/SC Doppler radar and 5-minute rainfall accumulation recorded by 10 ground gauges were used to fit these models. All data used in this study were collected during some large rainfalls of the period from 2005 to 2007. The radar and all gauges were installed in the catchment of the Yishu River, a branch of the Huaihe River in China. Three models based on normal distribution and a dBZ presumption of gamma distribution were fitted using maximum-likelihood techniques, which were resolved by genetic algorithms. Comparisons of estimated maximized likelihoods based on assumptions of gamma and normal distribution showed that all generalized linear models （GLMs） of presumed gamma distribution were better fitted than GLMs based on normal distribution. In a comparison of maximum-likelihood, the differences between these three models were small. Three error statistics were used to assess the agreement between radar estimated rainfall and gauge rainfall： relative bias （B）, root mean square error （RMSE）, and correlation coefficient （r）. The results showed that no one model was excellent in all criteria. On the whole, the GLM-based models gave smaller relative bias than the traditional power-law model. It is suggested that validations conducted in many previous works should have been made against a specific criterion but overlooked others.     

近60年来渤海海域波候变化及其与东亚环流的联系

研究海洋的波候变化是了解海洋动力过程对气候变迁响应的关键。渤海所处特殊的地理位置,使其波候在长期风场变化影响下存在阶段性变化特征。文章采用1950~2011年NCEP再分析资料中的渤海海域10 m风场资料,利用SWAN模式模拟逐月渤海波浪的有效波高、波向、波周期,分析该海区波候的变化特征。分析结果显示:1950~2011年期间渤海海域的有效波高呈现下降的趋势;波向角度均呈现上升的趋势,波周期相对平稳,略有上升;有效波高平均下降0.3 cm/a,波向角度平均增加0.12°/a。有效波高在1968年前后显现突变点,波向角度约在1960年突变,波周期在1965年左右出现突变点。渤海波候变化与海气振荡密切相关,是大尺度的大气环流变异导致的结果,长期气候变化背景下,东亚环流天气系统的长期变化(包括东亚季风强度、夏季风北界的移动,西太平洋副热带高压面积与强度的变化、脊点位置西伸与北进,以及西风指数的强弱变化等),是影响和控制渤海海域波气长期变化的主要原因。     

三维城市地表反射率计算模式

地表反射率是控制地表能量平衡的一个重要参数。城市建筑物的分布具有较大的不均一性,这不仅给地基观测城市地表反射率带来了很大困难,数值模拟城市地表反射率也是非常困难的。作者开发了一个三维城市地表反射率模式city_photo,该方法结合了蒙特卡洛方法和几何光学方法的优点,具有较高的精度和较快的计算速度。通过引入城市地图的概念,该模式能够计算具有不同结构的城市的地表反射率。2002至2004年晴空MODIS（MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光谱辐射计）1~7通道可见光和近红外通道地表反射率资料被用来检验模式的有效性,位于北京朝阳区的中国科学院大气物理研究所的AERONET站点观测得到气溶胶光学特性和水汽资料,6S（Second Simulation of Satellite Signal in the Solar Spectrum）大气辐射传输模式被用来对其进行大气订正。模式计算的北京城市地表反射率个例与MODIS 7个通道地表反射率观测结果具有很高的相关性,相关系数在0.80~0.93之间,说明模式能够较好地模拟城市地表反射率随太阳和观测角度的变化情况。最后讨论了城市结构对城市地表反射率的影响。     

扩散激波加速过程中激波厚度和级联阿尔芬波对粒子加速影响的研究

通过数值求解包含二阶费米加速的一维扩散方程,探讨在准平行激波条件下激波厚度和级联阿尔芬波对粒子加速的影响,研究粒子分布函数的演化与激波厚度和阿尔芬波强度的内禀关系.计算结果表明:(1)考虑激波厚度时,谱指数明显依赖于激波厚度,随着厚度从0.32增大到2.56,低能端(3-10 MeV)谱指数逐渐从2.1增加到3.7,高能端(20-60 MeV)谱指数从2.4增大到5.0,能谱逐渐变软;当初始注入粒子动量增大1.3倍,质子能谱指数从4.3减小到3.1,且与零厚度激波加速的谱指数差值缩小;厚度不变时,随着压缩比从2增加到4,准稳态分布时低能端(3-10 MeV)粒子能谱指数逐渐从4.0减小到1.8谱变硬;(2)在级联阿尔芬波的影响下,随着时间的增大,粒子在低能处(3-10 MeV)的谱指数从2.5减小到0.6高能端(20-60 MeV)谱指数从11.6减小到5.0,能谱变硬,拐点能量值从7.5 MeV增大到为19.6 MeV;随着波的能量密度增大,谱指数从5.8减小到2.9,这表明阿尔芬波强度越大,加速效率越高.通过与激波厚度解析结果和高能粒子事件的观测能谱比较发现两者是一致的,说明数值模拟结果是可靠的.     

博山“摄”日

7月22日上午,山东淄博一中高二天文小组的同学在淄博博山公园首次观测日食,成功拍摄了日偏食照片,并进行了小孔成像实验。同学们一边观测,一边给周围群众讲解日食的基本原理及观测注意事项,在公园里掀起了一股观测日食的热潮。     

钻孔体应变仪在地震前兆观测中的理论和应用研究综述

一些地震发生前后,时常会观测到有别于正常地震波的前驱波信号,这些前驱波信号对于地震的预报和观测有重要的现实意义;钻孔应变观测是观测前驱波信号的重要手段,也是地震前兆观测与研究中不可或缺的主要技术,可以给出传统测震仪观测无法给出的信息;文章概述了当前钻孔体应变观测的原理和研究发展路径,并集中表述了其在实际预测中的重要研究成果;从研究实例上可以看出来,当前的钻孔应变观测结果和实际的地震发生状况存在一定的不确定性,回溯研究表明现在的观测结果还有很大的提升空间.     

利用重复地震观测重庆武隆地区地壳介质变化

选取重庆数字地震台网记录的武隆地区107次M_L≥1.5地震波形和观测报告资料,采用波形互相关技术进行相关计算,识别出12组同时被3个地震台站记录且各台波形互相关系数不小于0.8的重复地震。利用射线追踪方法,对武隆地区重复地震位置做归一化处理,得到所选台站记录地震P波走时差变化,结果显示:在2017年武隆M_S5.0地震前4年,武隆、仙女山、涪陵地震台记录到P波走时差均存在长期的负异常变化,持续时间长达339天,共出现18次负值,表明该时段地壳介质速度有明显升高现象。