Consistency Problem with Tracer Advection in the Atmospheric Model GAMIL

The radon transport test, which is a widely used test case for atmospheric transport models, is carried out to evaluate the tracer advection schemes in the Grid-Point Atmospheric Model of IAP-LASG （GAMIL）. Two of the three available schemes in the model are found to be associated with significant biases in the polar regions and in the upper part of the atmosphere, which implies potentially large errors in the simulation of ozone-like tracers. Theoretical analyses show that inconsistency exists between the advection schemes and the discrete continuity equation in the dynamical core of GAMIL and consequently leads to spurious sources and sinks in the tracer transport equation. The impact of this type of inconsistency is demonstrated by idealized tests and identified as the cause of the aforementioned biases. Other potential effects of this inconsistency are also discussed. Results of this study provide some hints for choosing suitable advection schemes in the GAMIL model. At least for the polax-region-concentrated atmospheric components and the closely correlated chemical species, the Flux-Form Semi-Lagrangian advection scheme produces more reasonable simulations of the large-scale transport processes without significantly increasing the computational expense.     

Compact and tunable mid-infrared source based on a 2 μm dual-wavelength KTiOPO4 intracavity optical parametric oscillator

Using a double resonant KTiOPO₄ (KTP) intracavity optical parametric oscillator operating at degenerated point of 2 μm, we demonstrate a unique mid-infrared source based on difference frequency generation in GaSe crystal. The output tuning range is 8.42-19.52 μm, and a peak power of 834 W for type-I phase matching scheme and 730 W for type-II phase matching scheme are achieved. Experimental results show that this oscillator is a good alternative to the generator of a compact and tabletop mid-infrared radiation with a widely tunable range.     

磁层亚暴扩展相的数值模拟

本文用多步隐格式方法,求解包含电阻的磁流体力学方程组,对磁层亚暴扩展相作数值模拟.计算结果展现了亚暴扩展相期间磁尾变化的主要特征.它表明,球向和尾向等离子体流与准稳态重联有关.等离子体团的尾向喷发,致使中性线尾侧电流片内的密度降低,等离子体片变薄.中性线近地侧的等离子体团朝着地球运动,并合并于地球附近的重联区内.     

辐射和积云对流过程对大气辐射通量的影响

基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室发展的全球大气环流谱模式(SAMIL-R42L26),研究了澳大利亚气象局研究中心(BMRC)新辐射方案和新Zhang-McFaflane积云对流方案对大气辐射通量模拟的影响.新辐射方案相比原辐射方案在辐射计算光谱分辨率、气体吸收和计算效率等方面作了很多改进,其对大气辐射通量的模拟能力相应提高.在晴空条件下,大气顶出射长波、大气吸收短波和地表入射短波等与观测的偏差较原辐射方案明显减小,尤其是在对流活跃区域.在云天条件下大气辐射通量与观测的偏差也较原辐射方案减小,但其偏差依然较大,这与模式中积云对流参数化方案模拟能力不足引起的辐射通量偏差有关.为此,换用了新Zhang-McFarlane积云对流方案,其结果表明,对流活跃区水汽含量显著增加,原对流方案中偏强的"双赤道辐合带"现象明显减弱,赤道辐合带地区的大气辐射通量偏差有明显减小,在海洋地区晴空大气顶出射长波和地表入射短波的量值及空间分布均接近观测结果,同时大气顶全球平均能量收支的年变化和观测结果趋于一致,其中模拟的伞球年平均大气顶能量收支和观测的偏差不到0.6 W/m2.试验结果同时表明,在未来研究中引入气溶胶分布、调整相关的云物理和陆面过程等物理参数化方案是进一步提高SAMIL-R42L26辐射通最模拟性能的关键.     

气象遥感资料变分校准方案改进及应用试验

针对常见气象遥感资料变分校准方案的不足,提出了一个改进方案。该方案不需要将校准参照量插值到遥测资料的格点上,既避免了对稀疏的校正参照量进行客观分析的困难,也避免了校正参照量稀缺区域不准确插值分析带来的不利影响,使遥感资料的整体偏差得到修订的同时,能够更好地保持遥测资料的空间分布形态不变。利用国家卫星气象中心通过9210下发的ATOVS反演产品进行了试验,结果表明改进方案校准效果好;并将校准后的ATOVS反演资料用于Grapes三维变分同化系统,应用试验表明校准后的ATOVS反演资料在三维变分同化系统中具有应用价值。     

一套有效简易验潮站建设方案的设计

简易验潮站具有投资少、见效快的优点,是长期验潮站的一种有益补充。作者对厦门地区简易验潮站建设与应用情况进行了系统总结,提出了一种简易验潮站的建设方案。该方案经实践检验证明可以解决在一定环境条件下简易验潮站长期、连续、准确验潮的问题,从而提高社会效益和经济效益,具有良好的推广示范价值。     

中尺度WRF数值模式系统本地化业务试验

利用中尺度WRF数值模式及WRF三维变分同化系统,在对比试验的基础上,选取了适合本地的积云过程、微物理过程和辐射过程的方案组合;选择了NCEP/GFS作为模式的背景场;统计计算了以云南为中心的区域背景误差协方差并替换了三维变分同化系统中原有的背景误差协方差;同时,考虑模式底层高度与地面观测站高度的差异,进行了地面资料地形订正.通过上述试验研究,建立了本地化的中尺度WRF数值预报业务系统,该系统能较好地刻画本地下垫面的动力和热力状况,预报能力有明显改善.     

山东省优势大地构造相划分初步方案

大地构造相是反映陆块区、造山系和叠加造山-裂谷相系形成演变过程中的一套岩石构造组合,是表达大陆岩石圈板块经历离散、聚合、碰撞、造山等动力学和地质构造作用过程而形成的综合产物。根据优势大地构造相的划分原则与沉积岩、火山岩、侵入岩和变质岩建造构造等特征,山东大地构造相可划分为3个相系(Ⅰ级)、4个大相(Ⅱ级)、17个相(Ⅲ级)和51个亚相(Ⅳ级)。     

变值配置函数空间整体编码族的2维对称性

研究0-1多元变量的逻辑函数及其整体配置函数空间变值编码表示特性。根据对称特性,系统地定义一批整体编码结构:邵雍-Leibniz码、广义码、文王码、伏羲码和共轭码。展示变值向量配置函数空间规模以及函数群集的状态空间组织结构。对各类编码系列的可区分数目,给出计算公式。2维变值展示框架展现在变值配置函数空间中不同编码族具有的内蕴对称特性。分层结构编码配置函数空间和2维展现描述体系,为基于东方逻辑传统的现代逻辑架构:变值逻辑体系,利用高维分析工具探讨0-1序列非线性超复杂逻辑变换开辟道路。     

面向大区域遥感专题制图的自动化策略

如何消除相邻影像间的信息冗余是实现大区域遥感自动化制图的关键。本文提出了一种基于约束接缝线的区域分块自动化制图方法,首先采用全球通用墨卡托投影-UTM投影的网格带将研究区分为若干小区域;然后,针对每个UTM投影带内的遥感影像,采用影像镶嵌的原理和湖泊边界约束条件计算其接缝线网络,以确定每景遥感数据制图范围;最后,根据其制图范围生成对应的无冗余专题信息,减少计算量和相邻影像重复信息的编辑时间。本文以亚洲中部干旱区为例开展湖泊制图试验,结果证明该方法能够生成顾及湖泊的有效制图范围,提高了遥感大区域制图的效率。