垂直网格计算频散性的研究

在线性斜压原始方程组的基础上, 从频率和群速方面讨论了几种垂直跳点网格和时间—垂直跳点网格的计算频散性, 并指出了出现错误群速的垂直尺度范围。以便为原始方程大气模式选取垂直网格提供指导。     

中国55年来地面水汽压网格数据集的建立及精度评价

对气象要素网格化是气候变化研究中避免空间抽样误差的有效方法之一.文中采用薄盘光滑样条插值法(ANUSPLIN),在考虑站点经度、纬度和海拔高度的基础上,对中国55年来地面水汽压站点资料进行空间插值,得到了中国陆地水汽压年和月平均值1°×1°网格数据集.精度检验表明:中国年水汽压插值误差普遍小于0.3 hPa;而月水汽压的插值误差由于受水汽压周期变化的影响,表现出周期性变化的特点.一般夏季较大,最大误差在0.5 hPa左右,冬季较小,约为0.2 hPa.在考虑站点海拔与对应网格DEM差值大小的基础上,建立实测水汽压值与对应网格水汽压值年序列,并进一步分析二者的相关关系,表明:(1)二者具有很好的相关性,相关系数为0.88-0.96;(2) 能很好地模拟地形影响,得到的网格水汽压可以较好地代表实测水汽压的变化趋势.由此建立了中国近55年来地面水汽压的年序列.其趋势表明:近55年来中国年平均水汽压呈增加趋势,其线性趋势为0.52 hPa/(100 a),其中西部增加趋势大于东部,且以夏季的增大趋势最为显著.结合近50年来气温的变化趋势说明:在中国,气温每增加1 ℃,大气中年平均水汽含量约增加3.15%.     

基于小波分析的西北区智能网格气温客观预报方法的检验评估

基于中国气象局(China Meterological Administration,CMA)高分辨率数值预报产品、欧洲中期数值预报中心(the European Center for Medium-range Weather Forecast,ECMWF)精细化数值预报产品和国家级地面观测站数据,采用小波分析方法及滑动训练、最优融合等技术对模式误差序列进行时频处理,实现了对模式系统误差和局地误差的订正,发展了西北区智能网格气温客观预报方法(northwest intelligent grid temperature objective prediction method,NWTM)。以2017年3月—2018年2月数据作为训练样本,对2018年3月—2019年1月西北区239个国家基本站进行检验。结果表明:1)NWTM对CMA和ECMWF两种模式产品的气温预报能力有显著的提升;随着预报时效增长,两种模式订正产品的误差增大。2)NWTM对ECMWF西北区最高气温的订正效果要明显优于CMA,但就最低气温而言,NWTM对CMA的订正效果更为显著。其中,就24 h最高气温而言,ECMWF在宁夏的订正效果最好,CMA在青海的订正效果最好;而对于24 h最低气温的预报,CMA在西北4省的订正效果相差不大,ECMWF在陕西的订正效果最好。3)空间误差检验表明:针对最高气温的预报,ECMWF订正产品的订正能力明显优于CMA,特别是在甘肃河西走廊和中东部、陕西北部和南部、宁夏中南部及青海大部。就最低气温的预报而言,ECMWF和CMA对甘肃河东和陕西南部的订正能力较好;ECMWF订正产品在宁夏中南部及青海南部的订正能力高于CMA,而CMA订正产品在陕西中部的订正能力更优。     

智能网格预报时空协调一致关键技术研发

自2016年起,我国大力推进气象业务向"智能化、无缝隙、精准化"发展。2017年宁夏积极推进智能网格预报业务体系建设,在网格预报智能订正、主客观融合订正、格点/站点/落区一体化、灾害天气智能识别等方面开展了一些尝试,取得了一定的成果,目前各项成果均引入到宁夏智能化天气预报业务平台中。其中一项关键技术,是智能网格预报的时空协调一致技术。该项技术在主客观融合订正、格点/站点/落区一体化中发挥了重要作用。本文重点针对这一关键技术的设计思路和实现方法进行介绍、讨论。     

网格计算及其在气象中的应用

网格是近年来最新发展起来的一种计算技术。通过使用一组开放标准与协议,各机构能够通过互联网或内部网访问数据、存储介质和其它异构计算资源,最终将分布在不同地理位置上的网络、数据、计算资源、存储、应用等在内的资源整合成为一个无缝的计算环境。气象以其高计算量、高吞吐量和密集型服务在美国、欧洲、日本等网格应用计划中占有重要的地位。如ECMWF的EcAccess,美国超级计算应用中心的MEAD等。这些计划的实施将有效地聚合分布在不同地理位置上的高性能计算资源与人力资源,实现计算资源和气象数据的共享,为数值预报乃至地球系统模拟提供一个远程的协同攻关环境。     

空间网格结构多维多点随机地震响应分析的高效算法

将林家浩教授提出的“虚拟激励法”进一步推广应用于空间网格结构多维多点非平稳随机地震响应分析,推导了多维虚拟激励随机振动分析方法的理论公式,给出了峰值响应估计方法,并讨论了多维地震动的随机模型及参数选取,通过编制的专用计算机程序分析了网壳结构的随机地震响应。本方法自动包含了参振振型间及各输人地震分量间的相关项,计算精确、快速,非常适合分析频率密集型空间网格结构的随机地震响应,是一种高效的随机振动分析算法。     

数字化城市管理新模式标准体系建设

随着体制改革的加快、越来越多的高新技术手段的应用,建立和实施新的技术标准体系迫在眉睫.在管理体制的变革进程中.旧有的管理模式、作业流程、技术标准被修改或破除,而新体制下的管理模式、作业流程、作业标准体系又亟待建立和实施.特别是数字化城管对数字化技术的依赖程度非常高,如果没有各项标准作为前提.也无法发挥作用.因此,数字化城市管理系统的开发、推广和应用是以标准体系的建立为前提的,没有各个阶段相应的标准规范,数字化城管新模式将寸步难行.     

社区居住环境的空间数据探索性分析

社区作为城市内部空间尺度单元之一,作为人类的活动中心,居住环境备受人们关注,因此对其进行定量分析是目前城市研究的热点之一。采用GIS、空间数据探索性分析和网格计算相结合的方法,选取上海市外环以内131个街镇社区作为研究对象,对其内部居住环境的空间格局进行探索性分析研究。通过研究发现,社区居住环境是不同因子相互联系、相互作用的结果,其在空间上的分布相应地表现出局部的差异性和整体上的趋同性。并从空间联系的角度出发,提出了对研究区各个社区在空间上布局和规划的方案。     

基于波动方程的目标导向观测系统设计方法研究

本文提出了复杂构造地区的目标导向观测系统的设计方法.使用波动方程正演模拟来指导并在二维声波方程的一阶速度-应力方程中应用交错网格有限差分法实现.使用了四阶精度的差分算子和完全匹配层吸收边界条件.通过分析理论模型的模拟结果,展示了如何将地面地震响应与地下目标构造匹配.通过分析桥口地区实际地质模型的模拟结果,指出波动方程正演模拟在小断块、小背斜增生的复杂地区中相对于传统方法更精确,图像更清晰,更利于分析和指导观测系统设计.跟踪目标区的反射同相轴并得到其到达地面的接收范围来约束炮检距的范围,通过比较不同道距的模拟记录并综合考虑成本和任务目标来选取最佳道距.最终获得了实际效果达到设计要求的观测系统参数.     

采用次网格地形方案对白鹤滩水电站坝区一次大风天气的数值模拟

基于中尺度气象模式,采用次网格地形方案模拟了2019年3月19～20日四川、云南交界处白鹤滩水电站的一次大风过程,对10 m风速、风向和2 m温度空间分布及日变化的模拟结果进行检验评估,并结合地形分析了坝区易产生大风的原因。结果表明：此次西南大风天气是由高低空一致的西南气流配合地面“东高西低”的环流形势共同造成的。午后热低压发展强盛,地面风速增大,坝区出现8级大风。采用次网格地形方案后,风速的平均绝对误差和均方根误差最高可分别减小17%和14%,同时该方案有效地缓解了模式对白天风速的低估和夜间风速的高估,在大风和小风时段均对风速有较好的模拟能力,从而能更好地刻画风速的日变化特征。综合来看,次网格地形方案能显著改善风场的模拟效果,其中Jiménez方案更适用于坝区大风的模拟,但次网格地形方案对温度模拟没有改善作用。白鹤滩水电站的大风受局地地形影响极大,南北向狭长河谷地形产生的狭管效应使气流增速显著,坝区主体高度区河谷风的放大系数超过3.0,使得白鹤滩水电站极易出现灾害性大风天气。