EnSRF雷达资料同化对一次强对流天气模拟的影响研究

利用ARPS(Advanced Regional Prediction System)模式和具有流依赖背景误差协方差的集合均方根滤波(Ensemble Square Root Filter,简称En SRF)方法,通过同化多部多普勒雷达资料,对2013年6月23日的强对流天气过程进行了研究。首先对比同化试验和观测的组合反射率因子,检验了同化效果。通过计算均方根误差和离散度,进一步定量评估了同化结果。再对比模式变量,综合分析了En SRF雷达资料同化对模式热力、动力、湿度和微物理量等变量的影响。最后对集合平均场进行1 km的高分辨率数值模拟。结果表明:En SRF能够同化出与观测类似的对流系统,且减弱了南北部的虚假回波。径向风和反射率因子的均方根误差明显减少。En SRF雷达同化能够明显优化模式的初始场,同化试验的回波在垂直方向上范围增加,强度偏弱。在强对流区域,低层的冷池温度最多降低6 K,相对湿度最多增加30%。对流区域的雨水、冰晶和雪的混合比均有明显增加。模拟发现同化试验能够较好地模拟出对流系统的结构和位置。     

Renewed uplift at the Yellowstone Caldera measured by leveling surveys and satellite radar interferometry

 A first-order leveling survey across the northeast part of the Yellowstone caldera in September 1998 showed that the central caldera floor near Le Hardy Rapids rose 24±5 mm relative to the caldera rim at Lake Butte since the previous survey in September 1995. Annual surveys along the same traverse from 1985 to 1995 tracked progressive subsidence near Le Hardy Rapids at an average rate of –19±1 mm/year. Earlier, less frequent surveys measured net uplift in the same area during 1923–1976 (14±1 mm/year) and 1976–1984 (22±1 mm/year). The resumption of uplift following a decade of subsidence was first detected by satellite synthetic aperture radar interferometry, which revealed approximately 15 mm of uplift in the vicinity of Le Hardy Rapids from July 1995 to June 1997. Radar interferograms show that the center of subsidence shifted from the Sour Creek resurgent dome in the northeast part of the caldera during August 1992 to June 1993 to the Mallard Lake resurgent dome in the southwest part during June 1993 to August 1995. Uplift began at the Sour Creek dome during August 1995 to September 1996 and spread to the Mallard Lake dome by June 1997. The rapidity of these changes and the spatial pattern of surface deformation suggest that ground movements are caused at least in part by accumulation and migration of fluids in two sill-like bodies at 5–10 km depth, near the interface between Yellowstone's magmatic and deep hydrothermal systems. Received: 30 November 1998 / Accepted: 16 April 1999     

基于卷积完全匹配层的非规则网格时域有限元探地雷达数值模拟

复频移完全匹配层(Complex Frequency-Shifted PML,CFS-PML)在长时间时域计算中对凋落波、倏失波具有好的吸收效果,并被广泛应用于时域有限差分模拟中.而本文采用卷积方法将CFS-PML应用于时域有限元求解GPR波动方程的数值模拟中.论文以TM波为例,推导了基于CPML(Convolutional PML)边界的时域有限元GPR波动方程求解公式,采用Newmark-β方法对时间导数进行离散,有效改善了时域有限元GPR数值计算程序的稳定性.并以狭长模型为例,开展了CPML边界中关键参数m、R和κ的选取实验,通过对比反射误差大小确定了综合最优参数组合.相同时刻UPML与CPML波场快照、3个检测点的反射误差比较,说明CPML较UPML具有更好的吸收效果.最后,采用非规则四边形网格对1个复杂GPR模型进行剖分,应用加载CPML边界条件的FETD程序对该模型进行了正演,得到了二维剖面法、宽角法正演GPR剖面图,说明非规则四边形对复杂模型的良好适应性,基于CPML边界条件的FETD可有效减少边界反射误差,能实现对任意复杂不规则模型的正演模拟.     

新技术在国家西部1∶50000地形图空白区测图工程中的应用

国家西部1:50000地形图空白区测图工程(简称西部测图工程)是填补我国西部1:50000基础地理信息空白区的国家重大测绘专项,涉及区域地形、气候、交通等条件异常恶劣,常规测绘手段难以完成全部测图任务。集成航天遥感、数字航空摄影、航空航天合成孔径雷达、全球定位和地理信息系统等现代地理空间信息技术,综合利用多种已经发展成熟的和新型的遥感影像测图技术,是西部测图工程顺利实施关键所在。文章对西部测图工程中使用的这些测绘新技术、新方法进行了较为详细的阐述,这些测绘新技术、新方法形成西部测图工程的创新技术体系,为西部测图工程提供了具有自主知识产权的测图软硬件系统,促进测绘整体技术水平的提高、产业进步与升级。     

衰减夹层GPR模拟的时频域全局反射误差

全局反射误差分析是深入研究探地雷达(GPR)吸收边界条件吸收效率的有力工具.基于常规完全匹配层(PML)的标准交错网格有限差分算法必须满足严格的CFL条件限制,即在单位时间步长内,不容许电磁波传播的距离超过单元网格尺寸.为了提高主区域所有网格节点的计算效率,并有效地吸收传播后期出现的低频隐失波,提出基于非分裂递归卷积完全匹配层(UCPML)的旋转交错网格(RSG)GPR正演算法.该算法采用不同的网格交错策略,并在边界条件中引入了吸收低频隐失波的自由可变因子,使得该算法允许选取较大的时间步长,提高了计算效率,并且实现了对低频隐失波的高效吸收.本文首先给出了RSG差分格式,推导了基于UCPML的RSG差分更新方程,探讨了数值色散的稳定性条件,然后以绕射现象严重的衰减夹层数值模拟为例,分别从波场快照、单道波记录、时间域反射误差(TDRE)、频率域反射误差(FDRE)四个方面分析了UCPML与常规PML的全局反射误差,说明了基于UCPML和RSG的GPR正演算法能更有效地吸收低频隐失波.     

714C天气雷达收发机的维护

天气雷达是探测天气变化的重要工具,尤其是机场短时天气预报的重要手段,是保证航班安全正常的可靠保障。针对呼和浩特机场714C天气雷达收发机维护过程中的一些问题方法进行总结,从中总结可行性经验。     

玛尼地震的InSAR形变研究与模拟

采用欧洲空间局ERS-2的星载干涉雷达数据,选取1997年11月8日MW7.6级玛尼地震作为研究对象,采用了差分干涉方法,在通过对覆盖同一地区的SAR数据进行差分干涉处理,得到了玛尼地震的视线向同震形变场。经研究发现:该地震形变场呈长轴近北东东向不规则椭圆形分布,地表破裂带长度约为130km,发震断层走向约为78°,断裂为左行走滑特征。断层以南为隆起区,在发震断层附近最大视线向隆起位移量为113.6cm,断层以北为沉降区,最大视线向沉降位移量为170.4cm。基于Okada模型实现了具有复杂结构的4段断层段参数的InSAR形变场数据模拟,获得断层的最大走滑为6m,估计出玛尼地震的标量地震矩M0为2.69×10^20Nm,计算得到的矩震级MW为7.6。证明了研究方法的正确性和研究结论的可靠性。     

Radar isochronic layer dating for a deep ice core at Kunlun Station,Antarctica

The ages and accumulation rates of ice are important boundary conditions for paleoclimatic ice models. Radardetected isochronic layers can be used to date the ice column beneath the ice surface and infer past accumulation rates. A Deep Ice-Core Drilling Project has been carried out at Kunlun station in the Dome A region, East Antarctica. Radio echo sounding data are collected during the 2004/2005 Chinese National Research Expedition and the 2007/2008 Dome Connection East Antarctica project of the Alfred Wegener Institute(Germany). Radar isochronic layers from the dataset were linked to compare a new deep ice core site from Kunlun station and the Vostok ice core site. Ten visible layers, accounting for ~50% ice thickness at the Kunlun station ice core site, were dated based on the Vostok ice core chronology. At 1,640 m depth below surface, an age of ~160,400 yr was determined, corresponding to a bright layer at Kunlun station. These layers provided geometric information on the past surface of the ice sheet around the ice core site through the Wisconsin glacial stage, Eemian interglacial and Marine Isotope Stage6. Based on a simple ice flow model and the age-depth relationship, we concluded that the region around the Kunlun ice core site had lower past accumulation rates, consistent with the present pattern. The age-depth relationship would thus be expected to correlate and constrain the chronology of the deep ice core at Kunlun station in the future.     

褐飞虱迁飞的雷达观测与轨迹研究

１９８８年９月下半月，在江苏省江浦县用雷达直接观测了褐飞虱的长距离迁飞过程。观测发现，晚上有大量的褐飞虱飞过雷达观测点。迁飞的褐飞虱绝大多数在傍晚到黄昏时分起飞，然后随气流上升到４００—１０００ｍ的高度。受大陆冷高压东侧东北气流的影响，多数情况下随风朝西南方向飞去。这在生态学上具有十分重要的意义，因为那里可能是褐飞虱的越各地。     

卫星和雷达资料在暴雨数值预报中的应用研究

采用美国风暴分析预报中心开发的中尺度模式（Advanced Regional Prediction System,ARPS）的资料分析系统ADAS（ARPS Data Analysis System）,把中国CINRAD/SA、SB多普勒雷达反射率、风云-2E卫星的红外和可见光资料引入模式初始场,利用高分辨率中尺度模式WRF对2012年7月21日中国华北地区暴雨过程进行数值模拟。结果表明：加入雷达和卫星资料的WRF数值模拟,由于修正了中低层水汽,对降水系统预报有一定的调整,预报的降水落区位置和降水量中心值更接近实况;同时加入卫星和雷达资料同化后,明显改善了WRF降水系统预报偏慢的情况。雷达与卫星资料同化对WRF模式降水预报影响不同,雷达资料影响的时间短,只在6 h内预报起作用,而卫星资料影响时间较长,能够改善24 h内的预报。加入卫星和雷达资料,修正了水汽场,使降水预报在开始时间、量级和范围上均有改善,更接近实况。