净全辐射表两种校准方法比较

该文介绍了净全辐射表的两种校准方法。使用长短波辐射表组成的净全辐射标准器组, 在不同环境条件下对现用标准净全辐射表和6台气象台站用工作级净全辐射表的灵敏度进行了测试, 通过试验了解检定环境条件下新的标准器组与现用标准器之间的关系, 分析了通过不同标准器组得到的工作级净全辐射表的测量结果, 得到了新的标准器组使用后检定结果的随机误差。通过数据对比分析, 得出使用新的标准组检定的净全辐射表, 其不确定度白天降低9.2%, 夜间降低5.2 %。     

Uncertainty relation in viscous hydrodynamics and its effects in collective flow observables

The uncertainty relation is considered to be one of key features of quantum mechanics which distinguishes quantum and classical systems. Recently, we developed a new formulation of the uncertainty relation based on the generalized scheme of variational principle, the stochastic variational method (SVM). In this method, the uncertainty relation is related to the nondifferentiability of observables and thus can be obtained even in classical stochastic systems. This new formulation resolves the famous paradox in quantum mechanics, the angular uncertainty relation without introducing artificial assumptions. In this paper, we show that the fluctuations of position and momentum for a nonrelativistic viscous fluid element satisfies the uncertainty relation analogous to the corresponding quantum mechanical one. Such a fluctuation is sensitive to the temperature gradient at the freezeout surface and can affect the collective flow anisotropy in relativistic heavy-ion collisions.     

陆面模式中土壤和植被经验参数随机误差的传播研究

数据质量问题和模式参数化方案的非完备性是陆面模拟中不确定性的主要来源。本文将高斯误差传播原理 (Gaussian Error Propagation, GEP) 应用于通用陆面模式 (the Common Land Model, CoLM), 研究关键的植被和土壤属性参数随机误差在模式中的传播, 确定由此类误差导致的CoLM模拟的不确定性。结果表明: (1) 基于本研究给定的土壤和植被参数的不确定性, CoLM模拟的表层土壤温度、 土壤湿度和植被蒸散通量 (植冠蒸腾+地表蒸发) 的相对误差分别为0.11%、 34.07%和5.58%; 砂土和稀疏森林上模拟效果最差。土壤参数随机误差对CoLM模拟的影响高于植被参数, 而土壤水文参数 (孔隙率、 饱和基质势、 气孔尺寸分布指数和饱和导水率) 对各模拟量不确定性的贡献率均远大于热力参数 (饱和反照率和热容)。对于本研究涉及的所有模拟变量而言, 最关键的参数均是气孔尺寸分布指数b, 这可能与描述基质势与体积水含量关系的函数有关, 其次重要的是砂土的孔隙度和粘土的饱和导水率。混交森林上的根深分布和苔原上的动力学粗糙度对蒸散通量贡献显著。本身相对误差大的经验参数对CoLM模拟不确定性的贡献不一定多。 (2) 干燥条件下 (表层液态水饱和度小于0.1) 土壤温度的不确定性大; 相变发生时刻附近 (表层土壤温度在0℃附近且表层液态水含量大于0) 土壤湿度不确定性显著; 蒸散通量的不确定性随本身绝对值的增大而增大, 在相对温暖干燥环境中 (表层土壤温度高于280 K且表层液态水饱和度小于0.3) 其不确定性最高。研究证实, GEP能够辨识CoLM中需优先提高观测精度的关键参数和关键参数化过程, 对陆面模拟的参数选定、 不确定性评估和模式完善具有重要意义。     

北京地面O3的集合预报试验

基于蒙特卡罗集合预报方法建立了一个北京地面臭氧的集合预报系统,该系统对包括排放源、气象场在内的154个模式输入和参数进行了扰动,共包含了50个集合成员。利用该集合预报系统模拟了北京奥运会期间一次臭氧过程(2008年8月11日～8月13日),分析了集合预报系统在概率预报,最优集合子集预报以及表征预报可靠性方面的特点。结果表明:与原确定性预报相比,集合预报能为用户提供更加丰富的预报信息,通过概率预报可以提供不同事件发生的概率,对臭氧事件的预报准确率更高。采用最优集合子集预报方式时的臭氧预报均方根误差比原确定性预报低了10%以上。     

基于贝叶斯最大熵的甘肃省多年平均降水空间化研究

 贝叶斯最大熵方法可以对具有一定不确定性的“软数据”和认为没有误差的“硬数据”进行插值。对甘肃省1961—1990年52个气象站点的多年平均降水数据进行空间化研究。通过比较普通克里格、共协克里格、三元回归建模后残差插值以及基于贝叶斯最大熵的3种不同软硬数据参与情况下的插值结果,发现考虑降水30 a时间序列不完整性以及辅助变量经验模型不确定性的插值结果的MAE和RMSE,比直接使用多年平均降水数据直接插值的MAE和RMSE小,表明贝叶斯最大熵方法通过对不确定性的考虑可以有效降低预测结果的绝对误差。从降水的空间分布来看,考虑辅助变量DEM的插值结果能相对较好的体现高程对降水的地形影响,尤其分区将辅助变量转换为软数据可以有效体现不同区域高程对降水的不同影响问题。综合误差评价以及降水插值结果的空间分布,认为BME插值过程中可以考虑数据本身以及辅助数据利用的不确定性,使降水空间化的结果更加真实客观,同时为合理利用辅助信息提供了一个新思路。     

近2000a温度变化及全球变暖不确定性

近年来有关温室气体,特别是CO2浓度上升导致的全球气候变暖将引起灾难性后果的理论,已成为全球关注和讨论的重点.本研究通过分析和总结器测资料和最近2000 a来温度序列,得出如下观点和结论：1）全球变暖是客观存在的,但是全球升温的幅度存在不确定性;2）人类活动和自然因素共同影响着气候变暖,仅从自然因素方面考虑未来存在降温的可能,因此未来温度的变化趋势很难预测;3）过去2000 a来冷暖变化频繁交替,最近100 a来的升温速率是否是过去2000 a中最大的时期存在不确定性.因此,在得出明确结论之前,需要进一步加大研究力度,明确这些不确定性.     

Depth Variability of Compressive Strength Test Results of Toki Granite from Shobasama and Mizunami Construction Sites,Japan

This paper studies the depth variability of uniaxial compressive laboratory test results on intact Toki granite (i.e., sound rock without macroscopic fractures) from the Shobasama and Mizunami Construction Sites, Japan. Some of the depth variability observed in the laboratory results can be indirectly attributed to the high fracture frequency of the “upper highly fractured rock domain” from which some of the samples were taken. For samples taken from the “lower sparsely fractured rock domain,” however, the uniaxial compressive strength of the granite seems to be very strongly correlated to the level of in situ rock stress (i.e., maximum shear stress) determined by measurement results obtained from hydrofracturing tests. The correlation between the laboratory results and the level of in situ stress is explained by the damage due to the complex stress path that the cores undergo during drilling, besides the stress concentrations at the drill-bit/rock contact, which can also affect the microcracking of the samples. An attempt to adjust laboratory test results to estimate the in situ intact rock strength of Toki granite based on its correlation with in situ stresses was carried out.     

Real-time flood forecasting of the Tiber river in Rome

An adaptive, conceptual model for real-time flood forecasting of the Tiber river in Rome is proposed. This model simulates both rainfall-runoff transformations, to reproduce the contributions of 37 ungauged sub-basins that covered about 30% of the catchment area, and flood routing processes in the hydrographic network. The adaptive component of the model concerns the rainfall-runoff analysis: at any time step the whole set of the model parameters is recalibrated by minimizing the objective function constituted by the sum of the squares of the differences between observed and computed water surface elevations (or discharges). The proposed model was tested through application under real-time forecasting conditions for three historical flood events. To assess the forecasting accuracy, to support the decision maker and to reduce the possibility of false or missed warnings, confidence intervals of the forecasted water surface elevations (or discharges), computed according to a Monte Carlo procedure, are provided. The evaluation of errors in the prediction of peak values, of coefficients of persistence and of the amplitude of confidence intervals of prediction shows the possibility to develop a flood forecast model with a lead time of 12 h, which is useful for civil protection actions.     

河南“75.8"大暴雨的中尺度集合预报试验

发生在河南的"75.8"特大暴雨是我国历史上影响最大、受灾程度最严重的一次灾害性天气过程.其造成的人员伤亡与唐山地震相当,造成的经济损失近百亿元,我国气象学家对此展开过大量的研究,其可预报性问题一直都受关注.尝试采用近年来在预报理论与实践中提出的中尺度集合预报技术,以GRAPES中尺度有限区模式作为试验模式工具,针对此次过程展开两组试验.试验1主要着眼于对暴雨有较大影响的积云对流参数化方案,分别从对流激发和大尺度环境场相互作用的角度出发,对其中一些经验性参数在合理取值范围内给予调整,使其在一定程度上表征模式的不确定性,来构建集合成员.试验结果表明:对流参数化方案中不同的参数对降水的影响作用各不相同,空间上对于降水落区的影响不是很大,但是对降水强度的改善却很明显,集合平均对强暴雨中心的体现有积极作用,平均后的暴雨区最大降水量预报为90mm/24h,比"确定性"预报(控制试验)值70mm/24h改善了约30%,最佳的单个成员的暴雨区最大降水量预报值(120mm/24h)比控制试验预报(70mm/24h)提高了70%;时间上看,不同的参数会影响到积云对流的激发,使得降水发生的时间有所不同,进而影响后续降水的发展.试验2利用模式不同分辨率和不同物理参数化方案的组合来构造集合成员,进行中尺度集合预报试验,试验结果表明:简单的集合平均能在一定程度上改善降水强度,与高分辨率模式预报结果比较,暴雨中心降水量约提高了20%～30%.可见:集合预报能在一定程度上减弱模式不确定性的影响;对流参数化方案和经验性参数的差异、模式分辨率的差异确实对模拟结果有一定的影响.