2009年汛期山西横切变暴雨的可预报性分析

利用常规和非常规气象观测资料,针对2009年汛期山西境内出现的5次横切变区域性暴雨天气过程进行流型配置、物理量诊断、卫星雷达资料以及可预报性综合分析发现：对流性或混合性暴雨,在暴雨发生前12 h 500 hPa及其以下都具有θse随高度的增加而减小、500 hPa以上都具有θse随高度的增加而增加的特征,稳定性暴雨则具有θse随高度的增加而增加的特征.5次暴雨过程500 hPa副高均为纬向型,700 hPa均有西南急流轴配合以及大陆小高压相伴.分析结果表明：小高压的位置不同导致了不同风向的辐合和不同走向的横切变线产生,急流头向北伸展的纬度不同导致了横切变线所处的纬度差异,直接影响暴雨的落区;低涡的强度不同使得降水量发生明显的差异;高低空系统配置越完整暴雨落区和量级的可预报性也越强;连阴雨过程中垂直速度、水汽通量散度、垂直风切变是提前24 h判断暴雨发生与否的敏感因子,卫星和雷达资料是短时和临近强降水预报的有效工具.     

在数值预报中应用卫星反演资料的质量控制研究

资料变分同化作为提高数值预报准确率的有效手段之一，受到了越来越多的关注。如何将分辨率较高的卫星资料应用到数值预报中，弥补常规观测网时空分辨率的不足，成为数值天气预报的重要课题。以1996年6月28-29日发生在江淮流域的暴雨过程为例，依据其中尺度场和能量场特征，分别以低云量、急流、湿静力能为标准设计了三套质量控制方案。将质量控制后的反演湿度场变分同化并应用到中尺度MM5模式中，结果表明：经质量控制后，可以明显地改善降水区域及降水量的预报；对降水预报，特别是强降水天气过程的预报，该质量控制方案具有普遍意义。     

一次台风登陆过程的变分同化模拟试验

本文主要对0509号台风"麦莎"的登陆过程进行模拟试验,把云迹风资料引入三维变分同化系统,分析了同化水汽通道和红外通道的云迹风资料对初始场的影响;利用美国新一代中尺度模式WRF针对台风登陆前后过程做了48 h数值模拟试验,模拟结果表明:引入同化云迹风资料后,对模拟台风登陆前后的路径移向, 降雨分布及强度变化方面,都有一定程度的改善,进而初步探讨了"麦莎"台风陆上长期维持的机制.     

GPS折射率资料在梅雨锋暴雨数值模拟中的应用

运用WRF三维变分同化系统同化GPS掩星折射率资料,并应用到2007年7月4—6日梅雨锋暴雨个例中进行数值模拟试验,以此考察GPS掩星折射率资料在梅雨锋暴雨数值模拟中的应用。同化结果表明：GPS掩星折射率资料对初始资料的调整主要是中低层湿度场,对于温度场和高度场的调整都是从底层到高层逐渐增大;加入GPS掩星折射率资料对降水预报有所改进,这与中低层湿度场的初始调整有关系;从对模拟结果进行诊断和结构分析中可以发现负散度增量和正涡度增量与降水中心和区域有很好的对应,同化资料之后对于各降水中心地区增强了产生降水的动力条件。     

高时空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究

以业务应用为目标,开展高时、空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究。运用北京快速更新多尺度分析和预报系统集成子系统（RMAPS-IN,Rapid-refresh Multi-scale Analysis and Prediction System-Integration）,对雷达四维变分分析系统（VDRAS）30 min临近预报的高时、空分辨率三维风场作为数据源与自动气象站风场观测进行快速融合处理。结果表明,以VDRAS临近预报风场取代数值模式预报场作为融合初猜场后形成的分析结果对于风场有明显的改善:（1）长时间序列客观检验结果表明,地面10 m高风场U/V分量绝对误差分别为0.05和0.06 m/s。实时融合对未来预报的影响随着预报时效的延长,U/V分量的绝对误差不断增大。（2）对于11个强对流个例,地面10 m高风场风速均方根误差降低0.3 m/s,风向均方根误差降低13°;边界层三维风场,风速均方根误差降低0.8 m/s,风向均方根误差降低10°。平原站点融合以后风速、风向预报效果有较大改善,山区站点融合以后改善相对较小。（3）通过对2017年7月20日暴雨和7月7日雷暴大风个例的详细分析,发现融合基于雷达资料四维变分同化获得的高分辨率临近预报风场对各对流系统中的中尺度结构特征给出了更加细致准确的描述。      

全球GRAPES等压面三维变分分析预报循环系统及试验

利用全球通讯系统GTS传输的常规观测资料和卫星资料,用全球与区域同化预报系统GRAPES(global/regional assimilation and prediction system)全球等压面三维变分分析和中期数值预报模式进行为期两个月6 h分析预报循环试验,并对分析结果进行了诊断分析。结果表明,位势高度在中低纬对流层顶及以上区域存在5~20 gpm负偏差,在100 hPa以下的南北极区域存在5~20 gpm正偏差;相对湿度在南极存在较大负偏差,在高层有较大正偏差。风场在赤道中高层有较明显的偏差。在500 hPa上北半球GRAPES位势高度与NCEP资料的均方根误差在10 gpm左右,南半球在15~24 gpm之间。与探空观测相比,经变分分析后,分析的偏差和均方根误差都有所减小,但位势高度背景场存在明显负偏差,而且在100 hPa以上位势高度改进不如低层明显。全球等压面三维变分分析预报循环试验表明,分析预报循环系统能稳定运行,但是分析和6 h预报场还存在系统性偏差。     

基于一维变分算法的地基微波辐射计遥感大气温湿廓线研究

为研究地基微波辐射计遥感温、湿度廓线的一维变分算法的反演能力,用北京地区2010—2011年00和12时(世界时)的多通道地基微波辐射计亮温资料进行试验。首先,利用同时次的地面观测资料、红外亮温(由地基微波辐射计自带红外传感器测得)及探空观测数据,给出提取无云样本的方案,得到432个无云样本;再以辐射传输模式计算得到的模拟亮温为参考,对无云条件下的观测亮温进行质量控制;然后利用探空数据进行模拟试验,结果发现,一维变分算法对3 km以下的温度廓线有较大调整。使反演结果更加接近探空,而对湿度廓线在0—10 km都有不同程度的优化;最后利用一维变分算法对地基微波辐射计观测亮温进行大气温湿廓线反演,将结果与探空对比可以看出,温度廓线的均方根误差小于2.9 K,绝对湿度的均方根误差小于0.47 g/m~3;进一步与地基微波辐射计自带神经网络的反演结果比较表明,一维变分的反演结果更接近实际大气。     

四子王旗降水变化对温度和日照的影响

利用四子王旗气象站1959—2010年月平均气象资料,在较长时间尺度上分析了植物生长季节(5—9月)月平均气温、降水量和日照百分率的变异度,以及降水与温度、降水与日照百分率之间的关系,评估了降水是否是影响温度和日照的主要因素。结果表明:①5月和9月降水量较少,日照百分率大,气温低;月降水量和平均气温的变异度较大,日照百分率的变异度相对较小;而7、8月降水较多、气温较高,气温和降水变异度都较小。②5月和9月温度受降水以外因子影响较大,其与降水的相关性较差;6—8月,温度与降水呈显著的负相关关系,降水量多则气温低,影响效果明显。③除6月外,各月降水量与日照百分率负相关关系显著,线性拟合效果优于气温,日照百分率随降水量的增加明显降低。盛夏,受夏季风影响,该地水汽条件好,云层厚且不易消散,导致光照少,是日照百分率较低的主要原因。     

遥感蚀变信息检测中背景与干扰问题研究

在不同自然景观区的遥感蚀变信息检测中,背景与干扰是2个复杂而又容易混淆的研究对象。本文结合光谱混合模型理论与随机变量概率分布相关理论,深入分析了遥感数据的光谱空间几何结构特征(重点剖析二维散点图),系统研究了背景与干扰的关系、复杂度以及干扰地物类型的划分等问题。这些问题的探讨为遥感蚀变信息检测的最佳方案设计和蚀变信息潜在性评价与准确提取提供了技术思路。     

西藏羌多地区遥感蚀变与构造信息提取及成矿预测

使用ETM遥感图像,在分析地物光谱特征基础上,利用PCI软件,通过掩模技术去除白泥地、水体、阴影、植被等干扰信息,采用主分量分析、波段比值和阈值分割技术对西藏西部羌多地区进行了铁染及羟基蚀变信息提取;根据明显异常区建立参考谱,创新利用光谱角法剔除假异常信息;结合研究区线性构造的特点,对研究区进行成矿预测,圈定找矿远景区。提出的成矿预测方法比较灵活且效果明显,为今后加快地质找矿工作提供了一条可供参考、行之有效的途径。