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。     

利用地物杂波进行天气雷达强度标定

地物杂波的回波强度相对稳定,对成都和新疆地区的寺物杂波强度的统计表明,地物杂波的雷达反射因子方差分别小于３ｂｄ和１．５ｂｄ,因此,地物回波可作为一个标准目标,用来对天气雷达进行强度的标定,本文给出了这种强度标定的流程图,标定方法和标定结果。使用这种标定方法将大大改善天气雷达的维护和使用质量。     

汶川地震同震模型新解及震后InSAR观测和初步分析

汶川地震的形变观测在一定程度上来说,取得了前所未有的成功,特别是在龙门山这样一个特殊的地质构造单元上。通过干涉雷达(InSAR)手段获得断层上盘的形变观测,用C波段雷达观测几乎是不可能的,因为剧烈的地面起伏和致密的植被覆盖会使得雷达后向散射信号在观测期间变得完全不相干。同时超厚的水汽分布,使得大气对雷达波的延迟作用变强,造成显著的观测误差。然而,利用L波段雷达观测,前面一个问题得到部分解决;同时,日本宇航机构JAXA在震后紧急调整卫星轨道,获得了相当一部分覆盖汶川地震的小基线干涉像对,进一步降低了干涉去相干作用,最终使得我们得到了比较全面的InSAR形变观测结果。     

单点高频地波雷达资料估算潮能耗散的方法

使用嵊泗站所布设的地波雷达观测获取的径向流数据,以及嵊泗、芦潮港、岱山3个潮汐观测站水位资料,采用两点近似投影方法反演流场全矢量流速,并用T-Tide程序计算调和常数,分别计算O1、K1、M2、S2各分潮流速场及迟角场,并计算各点上的潮能通量及潮能耗散,得到嵊泗岛以西杭州湾口区域潮能耗散同地形存在良好对应关系,充分证明了采用地波雷达观测数据进行潮能耗散计算这一方法的可行性,供相关工作者作进一步研究和讨论.     

河口湍流数据现场采集和后处理

利用声学多普勒流速仪ADV,在珠江河口崖门底边界进行了一个潮周期的湍流观测,并选取了急流和憩流两个典型时刻对数据进行后处理分析.后处理方法包括信号检查、过滤和去噪,每个步骤都包含无效数据的剔除和替换.结果表明,后处理对平均流速影响不大,但会显著改变脉动流速统计分布特性.对于河口非定常流动,未经处理的原始数据不适宜用于分析湍流特征量.     

雷达观测海冰分类的研究

本文在国内首次应用陆基雷达对辽东湾海冰进行分类研究,认为冰表面粗糙度、冰厚以及海况是影响海冰散射的主要因素.研究结果以海冰雷达散射系数为依据,对海冰分类准确率达80%以上,并首次建立了海冰特征数据库.     

自由投放式声学多普勒海流剖面观测及数据处理

自由投放式声学多普勒海流剖面（FADCP）观测以“自由落体”方式进行采样,其不依赖于测船钢缆牵引即可对全深度海流进行观测,观测稳定性较下放式声学多普勒海流剖面（LADCP）大幅提升,有效减少了观测值之中的不规则运动。2021年4月与9月在南海西沙海域开展的FADCP观测实验获得了两个断面包含16个站的海流及CTD资料。基于静置期间的真实底流观测,各站全深度的海流剖面采用剪切法获得,潜标附近站位剖面与潜标观测剖面相比,平均流速偏差为3 cm/s。观测断面捕捉到了西沙海域两个时期的气旋涡,其垂直结构比HYCOM模拟更精细,表层流与绝对地转流契合。研究表明,FADCP对测船要求低、数据质量高,其后处理简便且结果良好,但无法对特定水层实施补充观测。     

蒸发波导环境下风浪对电磁波传播影响的数值模拟研究

蒸发波导是一种特殊的大气波导,在其中传播的电磁波信号会被陷获在近海大气层中,实现超视距传播。受海表面温度、湿度、风速、微波频率等因素的影响,海洋蒸发波导环境中的微波传播特性起伏变化很大,规律十分复杂。以往的工作主要通过计算这些气象因素对蒸发波导条件下大气折射率剖面的影响来分析它们对路径损失的作用,其结果与实验数据仍有较大差异。本文在一定的蒸发波导条件下,利用一维分形海面模型产生海面"地形",将其作为抛物方程电磁波传播模型的边界条件进行计算,得到相应的路径损失,并与传统计算方法进行对比,分析了不同蒸发波导高度、不同频率及不同接收天线高度时的数值模拟情况,可为舰艇通信系统或者雷达系统的设计提供相应的依据。     

2DVAR方法在台湾海峡海表流场融合中的应用

高频地波雷达可以提供沿岸大面积海表流的观测,但单个地波雷达只能提供径向流观测。本研究发展了一套二维变分(Two-Dimensional VARiational Method, 2DVAR)数据融合方法,将台湾海峡海域的地波雷达径向流数据与ROMS (Regional Ocean Model System)模式输出结果进行融合,得到一套较好的融合产品。结果显示,融合产品与雷达径向流的平均相对误差相较于模式输出与雷达径向流的平均相对误差由9.70%降低至1.54%。为进一步检验融合方法,设计了两种独立样本试验。试验一将雷达径向流按空间均匀划分为融合样本与独立样本,使用雷达融合样本与模式输出进行融合,此时融合结果的平均均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)相较于模式输出由0.41 m/s降低至0.19 m/s。试验二将雷达径向流和模式输出在空间上都均匀划分为融合样本与独立样本,对两种数据的融合样本进行融合,使用TC (Triple Collocation)方法估计模式输出、雷达观测与融合结果的误差方差,此时融合结果的平均误差方差最小,且其误差方差相对于独立的雷达径向流与模式输出在远岸处有明显减小。以上结果都表明融合数据更加接近实际海流,证明了2DVAR方法融合海表流的有效性。     

基于遥感的红树林地上生物量估算研究进展

红树林生态系统地上生物量是碳储量评估和气候变化研究必需的基础数据之一,其估算方法是蓝碳研究的热点。遥感以其宏观、综合、动态、快速、可重复等特点,已成为红树林地上生物量估算的主要技术手段。本文综合国内外相关研究进展,分析了光学遥感、微波雷达、激光雷达（Light Detection and Ranging,LiDAR）数据源在红树林生物量估算的应用现状,以及多源遥感数据融合应用的优势;总结了基于遥感的统计模型、过程模型和间接法3种生物量估算方法的研究现状;从多源遥感数据的融合、发展机器学习算法和遥感过程模型、长时序分析,以及建立红树林地面调查数据集等角度对红树林生物量遥感估算进行展望。