NASA/Goddard长波辐射方案在GRAPES_Meso模式中的应用研究

本文将NASA（National Aeronautics and Space Administration）/Goddard长波辐射方案引入到GRAPES_ Meso（Global/Regional Assimilation and PrEdiction System_Meso）模式中,对2006年4月中国地区进行了一个月的模拟试验,并与相应的NCEP（National Centers for Environmental Prediction）再分析资料进行了对比分析。试验结果表明:在模拟区域内,使用GRAPES_Meso模式进行24 h、48 h预报得到的晴空大气顶向外长波辐射通量（the clear sky outgoing longwave radiation flux,OLRC）、地面接收到向下长波辐射通量（the clear sky downward longwave radiation flux at ground,GLWC）分布形势与NCEP再分析资料具有较好的对应关系;模式预报24 h、48 h OLRC和NCEP再分析资料月平均误差百分比控制在－10%～＋10%以内,GLWC月平均误差百分比比OLRC略大,但总体上两者误差都在合理和可接受范围之内。OLRC和GLWC 24 h、48 h的预报和NCEP再分析资料的逐日距平相关系数及标准误差的对比显示,模式24 h预报OLRC、GLWC的距平相关系数月平均值分别为0.96、0.98,标准误差月平均值分别为24.54 W m-2、27.23 W m-2;模式48 h预报OLRC、GLWC的距平相关系数月平均值分别为0.9521、0.9804,标准误差月平均值分别为22.43 W m-2、27.64 W m-2。总体上,模式24 h、48 h预报OLRC和GLWC的距平相关系数都在0.93以上,标准误差都在31 W m-2以内,且GLWC预报和NCEP再分析资料的相关性比OLRC略好,OLRC预报与NCEP再分析资料的的标准误差比GLWC略小。通过和RRTM长波辐射方案对比可知,两者的预报水平基本一致。本文研究结果表明,引入NASA/Goddard长波辐射方案后的GRAPES_Meso模式整体上能够较好地预报OLRC和GLWC,该辐射方案可以作为模式GRAPES_Meso的备选辐射方案之一。     

夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号

利用1978—2012年NCEP/NCAR逐月再分析资料,对夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号进行分析。结果表明:前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区对流与夏季贝加尔湖南侧反气旋式环流异常存在一致的变化,为预测夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号之一。即当前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区对流活动偏强时,夏季对流区北抬至青藏高原西侧,进而有利于贝加尔湖南侧反气旋式环流异常的发生和维持。但是,进一步研究表明,夏季西印度洋对流活动异常将干扰青藏高原及其西侧的对流上升运动对贝加尔湖环流的影响。当夏季西印度洋对流偏强时,前期冬季印度尼西亚到西太平洋对流和夏季青藏高原西侧对流变化表现出不一致。偏强的西印度洋对流将干扰青藏高原及其西侧的对流上升运动对贝加尔湖环流的影响,进而不利于贝加尔湖南侧反气旋式环流异常的形成。当夏季西印度洋对流异常弱时,前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区的对流可能引起夏季贝加尔湖南侧环流异常,两者呈现一致的变化;但当夏季西印度洋对流强盛时,将可能改变上述两者的变化关系。     

星地双向时差测量系统周跳探测与修复算法

随着空间时间频率基准的精度越来越高,需要与之匹配的空间时频传递技术. 基于载波相位的星地双向时差测量方法可以实现更高的时间频率传递精度,但对于复杂的星地环境,由于航天器飞行动态高,时频传递链路的传输频率高,载波多普勒效应大,更容易出现粗差和周跳. 基于此,研究一种适合高动态环境下的星地双向时差测量系统载波相位周跳探测与修复方法,提出一种适用于三频组合模式的双向周跳探测与修复方法. 该方法联合双频码相 (MW)组合法可以实现不同类型周跳的探测与修复,对于上下行三条微波链路均可探测出周跳的存在并实现毫米级周跳修复精度. 进一步对基于载波相位测量的星地双向时差测量系统的星地时间同步性能进行分析,在经过周跳探测与修复,以及链路时延数据处理,其星地时间同步精度优于0.3×10–12 s.      

改进鼠群优化算法在地下岩体破裂事件定位中的应用研究

在地质灾害监测过程中,地下岩体破裂事件的定位是实时监测的一项关键技术。针对传统的定位方法均存在着不同程度的误差,为了减小事件定位的误差,提高定位精度,提出了一种改进鼠群优化算法用于地下岩体破裂事件的定位,以提高岩体的定位精度。首先,将Levy飞行策略引入鼠群优化算法中,以增强算法的局部搜索能力和全局寻优能力;其次,采用时差定位(Time difference of arrival, TDOA)方法建立目标函数,将目标函数作为算法的适应度函数进行岩体破裂事件定位;最后,验证了该算法的有效性和可行性,与其他定位算法比较,本算法定位精度较高,并且具有较好的鲁棒性和收敛性。     

矿用钻孔超声流量自适应检测技术

为了更好地实现煤矿井下瓦斯抽采钻孔端流量监测,针对管路内介质成分复杂、纯净度差、稳定性差等因素对抽采流量参数测量准确性影响的问题,提出以时差法为测量原理,以双阈值比较法为检测方法,设计了一套矿用钻孔超声流量自适应检测系统。通过分析影响双阈值比较法测量准确性的关键问题出发,设计了检测系统的总体方案,并对其中激励信号放大电路、接收信号调理电路及由峰值检波电路与增益控制电路构成的自适应电路几项关键模块进行了详细地介绍,叙述了检测系统运行软件的工作流程。通过工况环境适应能力测试与准确度性能检验,对检测系统的功能与性能进行了检验,检验结果表明,该系统能够适应瓦斯抽采钻孔管路内的工况需求,实现高精度的气体流量测量。      

实景地图测量坐标精度问题的原因分析

在实景地图测量过程中不可避免会遇到测量坐标精度问题,通过对同一目标点往返测量获取坐标的对比分析,发现坐标差值较大。通过对测量数据错误现象及原因的分析,利用调帧的方法将测量数据进行修改,达到了减少往返测量坐标差的目的,提高实景地图测量的精度。     

2011年浙江梅汛期强降水成因分析

利用浙江省69个气象站和1600个中小尺度自动站的降水资料、MICAPS3.0版现有的温度、Qse、锋生函数和NCEP1°×1°再分析资料,对2011年浙江梅汛期降水进行分析。得出,2011年6月上旬新西伯利亚群岛和乌拉尔山地区两个阻塞高压的建立,阿留申群岛低涡、我国东北低压和副热带高压的偏强,印度和南海季风爆发时间早,阿拉伯海、孟加拉湾、南海的西风和西北太平洋东风强度强,副高脊线稳定维持在23°N,是2011年浙江入梅时间早的主要原因;＂米雷＂强热带风暴北上转向,副热带高压西伸北跳到北纬30°N,浙江梅雨结束。700 hPa和850 hPa长达20 d左右持续维持西南急流,为连续大雨到暴雨提供了热量和充沛的水汽;暖湿空气上方有弱冷空气活动,有助于雨量的加大;θse密集区的形状可以判断降水的强弱;强降水期间对流层下层均有明显的锋生出现。     

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。      

海斗深渊区十字放炮与POBS精确位置校正

TS03航次创新性地投放了 6台被动源海底地震仪(POBS)到马里亚纳海沟南部"海斗深渊区",实施了万米级水深的天然地震观测,通过十字放炮获得POBS的精确坐底位置是后续研究工作中至关重要的一环.本文首先对POBS的SEG-Y数据进行裁截误差修复,然后采用直达水波走时反演的方法得到这6个POBS的精确坐底位置,并进行精度分析.结果显示,POBS下沉过程中偏移方向各不相同,偏移距离190～650 m;SEG-Y数据裁截误差修复使拾取的直达水波到时更精确,位置校正的走时残差RMS值显著降低,结合正常时差校正(NMO)方法验证,位置校正精度可达10 m,且海斗深渊陡峭地形造成的折射震相对位置校正结果影响不大.此项POBS坐底位置校正工作,不仅为后续研究提供了可靠基础和保障;同时进一步证明,十字放炮作业结合海底地震仪进行直达水波走时反演,是获取深水区域仪器精确位置的可靠方式.     

一类分数阶非线性系统的输入输出到状态稳定性分析

基于Mittag-Leffler型稳定和整数阶非线性系统的输入到状态稳定理论,在Caputo分数阶导数意义下,对于导数阶数在0到1开区间的分数阶非线性系统,给出全新的输入输出到状态稳定定义,进而建立非线性系统实现输入输出到状态稳定的Lyapunov定理。举例证明该理论的正确性和实用性。