双线偏振雷达在水文预报领域的应用——实时水文预报系统的研制

根据１９８０—１９８７年巴家咀水库流域各水文站及雨量站的流量和降雨强度资料，建立了一个利用中国科学院兰州高原大气物理研究所平凉雷达站的双线偏振雷达实时遥测降雨的雷达回波资料进行实时水文预报的模式。当接收到以无线电方式传输来的雷达资料后，该模式可进行包括各子流域的降雨总量、径流、汇流及到达水库的流量、洪峰流量和时间等水文参量的预报，并在计算机监视器上显示，在打印机上打印并存盘。这一方法与普通水文预报方法相比具有及时并能了解云发展趋势等优点。这一模式的建立及应用为防汛指挥、水库的调度提供了可靠、直观的依据，它将气象部门的高科技成果用于水文领域，开拓了气象雷达的应用范围，使雷达在暴洪监测中更好地发挥作用     

水下彩色图像传输的信号调制及信道压缩编码设计研究

就水下彩色图像传输这一研究课题，提供了其调制和传输控制部分的DSP解决方案，详细分析了针对水声信道这一特殊传输介质，所采用的特殊调制方法和传输发送机理，并提供了硬件原理图及相应的软件算法流程。     

三类降水云雨滴谱分布模式

基于济南双偏振雷达探测资料,并辅以降水现象仪雨滴谱资料和常规实况观测资料,对2021年8月1日山东一次飑线过程的双偏振特征和降水滴谱特征进行了分析,得到以下结论：飑线前侧为宽阔的倾斜上升气流区,低层为强下沉气流区,前侧上升气流区不断有新生单体激发发展,新生单体与主体回波合并发展,飑线后侧单体减弱,在这种较快的循环过程中飑线得以发展、维持、快速前进。前侧新生发展中的单体以少许偏大的液态粒子为主,与主体回波合并发展,具有较高的Z_DR柱和K_DP柱,液态粒子浓度迅速上升。主体回波后侧冰相粒子下降到湿球0℃层之下出现明显的融化导致Z_DR和K_DP均增大,底层K_DP增大更加明显,以高浓度的液态粒子为主,导致强降水。强降水最明显的滴谱特征是粒子浓度高,直径2 mm以下粒子占比较高,降水开始增强时直径1—3 mm的粒子对降水贡献较大且有特大粒子出现,降水最强阶段直径2—4 mm的粒子对降水贡献较大。飑线主体回波低层双偏振参量和雨滴谱存在较好的对应关系, 随着降水增强,Z_DR减小而K_DP增大,粒子浓度明显升高而直径6 mm以上粒子浓度明显降低。     

基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率评价新方法

对比分析致密砂岩岩心在完全含水状态和束缚水状态下的核磁共振T₂谱,明确了致密砂岩孔隙中流体的赋存状态和渗流规律,指出常规核磁共振方法预测渗透率的局限性并提出核磁共振双截止值的概念.基于核磁共振双截止值,将储集空间细分为完全可动、完全束缚、部分可动等三部分,分析不同孔隙组分对渗透率的影响,并应用三组分法建立了核磁共振渗透率表征新模型.研究表明：致密砂岩渗透率与完全可动流体饱和度、部分可动流体T₂几何平均值、核磁孔隙度成正比,与完全束缚流体饱和度成反比.在此基础上,结合完全含水核磁共振T₂谱的二阶差分得到了双截止值的自适应确定方法,可以连续地计算储层双截止值.将该研究成果应用于生产实践,渗透率计算精度有较大的提高.

     

双集合卡尔曼滤波估算时间序列LAI

遥感估算叶面积指数(LAI)时空动态变化对全球气候变化研究具有重要的意义,为了提高遥感估算时间序列叶面积指数的精度,需要耦合遥感观测数据与LAI动态过程模型。本文提出一种基于双集合卡尔曼滤波(Dual EnKF)的时间序列LAI反演方法,同时更新LAI估计值和LAI动态过程模型中的敏感性参数,得到LAI和动态过程模型敏感参数的最优估计值来优化动态过程模型。一方面使得动态过程模型可以更好地描述LAI随时间的变化过程,降低模型预测误差,从而提高LAI动态过程模型的预测能力;另一方面通过耦合动态过程模型和辐射传输模型,集成遥感观测数据与动态过程模型的预测值,进而得到优化的LAI估计值。为检验算法,分别选取作物、草地和林地等典型植被验证站点进行Dual EnKF LAI时间序列估算,并分别与MODIS LAI产品及其SG滤波曲线、集合卡尔曼滤波方法反演LAI、未优化的动态过程模型模拟LAI结果进行比较,并配以一些站点地面实测点数据作为参考。结果表明,采用Dual EnKF方法得到的LAI不但保持了时间上的连续性,而且通过改善动态过程模型的预测能力,即使在缺乏高质量遥感观测数据时,也能够获得符合LAI发展趋势的估算值,没有出现跳跃、波动现象,时间序列曲线较稳定,更符合植被LAI变化规律,表明基于Dual EnKF的时间序列LAI遥感估算方法是提取LAI时间廓线的一种有效途径。     

双亮度差方法测量白天气象能见度时的误差分析

对数字摄像能见度观测系统采用双亮度差方法测量白天气象能见度时非标准观测条件引起的误差进行理论分析, 并给出了相应的误差控制措施。结果表明:对于正南、正北方地平线附近天空亮度的分布, 除了天空布满均匀云层和晴天的中午较为均匀以外, 其他时刻垂直相对梯度都较大, 通常在4%/°～10%/°范围内, 而水平相对梯度大多较小, 低于2%/°;不同组的目标-背景视线方向不一致是不容忽视的一个误差源, 为了限制和最大程度地减小其不利影响, 最好选择具有相同视线仰角的目标物和天空背景, 且视线方位角的差异越小越好;可对目标物两侧的天空背景的亮度进行测量, 内插获得与目标物视线方向一致的天空背景的亮度;视线方向上气柱照明不均匀会导致测量误差且人工无法调控, 应尽量选择下垫面特性较为均匀的观测场地, 通过多次采样平均在一定程度上能够减小其影响, 也可实时监测视野范围内场地和天空的亮度分布, 识别较差的照明状况以免获得误差较大的观测记录;利用树木、草丛、山体、墙壁和窗户等暗目标物难以满足双亮度差方法对观测条件的要求, 最好采用反射率足够低的人工实用黑体目标物。     

一次弱弓形飑线后方入流特征的观测分析

后方入流是中尺度对流系统内中尺度环流的一部分,表现为一支从风暴后部穿过层状回波区进入风暴系统的相对气流,对增强中尺度下沉气流和地面冷池具有重要作用。利用多普勒雷达探测资料、地面加密自动站和NCEP再分析资料,结合雷达径向剖面内反演的系统相对水平速度,对2012年5月16日江苏省一次弱弓形飑线的后方入流演变特征进行了分析。结果表明,此次飑线是在东北冷涡影响下,受高、低空温度平流差动、低空急流和低层温度暖脊的共同作用生成。飑线发展阶段,后方入流最早出现在对流层中层的层状回波区中,并向前伸展到对流回波区后缘;成熟阶段,后方入流逐渐下沉并与对流区前低层辐散外流合并,形成一条从飑线后部中层延伸到对流区前缘的持续性后方入流通道;消散阶段,后方入流中心下沉到地面附近,与冷池外流共同增强,与其前侧西南入流的局地辐合,可能是触发对流单体后向新生并促使双带状回波出现的有利条件。后方入流把中层干冷空气持续输送到对流区中下方,通过加剧降水粒子的蒸发冷却作用,增强地面冷池及其出流,导致成熟阶段地面大风生成,这与以往的研究结论一致。受后方入流中心下沉到地面以及新生带状回波系统的影响,地面冷池持续增强,可能是消散阶段地面大风形成的原因。此外,后方入流与飑前地面中尺度辐合线具有很好的对应关系。      

公众为何对气候变化的科学结论信任不充分

通过系统分析世界各国气候传播领域近年来的进展,以解释为何公众对气候变化的科学结论缺乏信任这一复杂问题.文中首先概述了各国公众对气候变化的态度以及影响公众态度的社会、政治与经济因素,再分析了各国媒体对气候变化的报道及其媒体效果,并重点探究了社会心理因素如何影响人们对气候变化的认知与态度.此外国际气候传播研究对我国气候传播...     

一次海面降雪的双线偏振多普勒雷达回波特征分析

以X波段双线偏振多普勒天气雷达在葫芦岛探测到的2004年4月1日的一次海面降雪过程为例,概述了雷达主要性能参数。通过分析雷达二次产品开发平台运行后得到的强度、速度、谱宽和双线偏振差分反射率等产品,探讨了海面降雪和海杂波Z值及差分反射率因子ZDR的取值大小及空间变化特征。结果表明:雪花降落过程中,ZDR值由正值逐渐转变到为-0.5～0.5 dB,且Z值随高度降低而增大,而海杂波Z及ZDR值空间变率不大。     

A gis-based distributed parameter hydrologic model for urban areas

A hydrologic model for urban areas has been developed which incorporates distributed parameter modelling concepts and functions in the context of a geographic information system. In the proposed model, the watershed is represented as a cascade of grid cells, whose size can be specified by the user. Preliminary processing includes the determination of overland flow directions for each cell. An automated procedure is used to establish the cell-to-cell connectivity scheme, which is used to order the computations within each time step. Infiltration is computed using the Green-Ampt equation, while runoff rates are computed using a coupling of the continuity equation and Manning's equation for turbulent flow. Storm sewer flows are routed using time-shift routing. The model is capable of simulating flow through streets and offers the possibility of predicting the downstream movement of sewer system overflows. In preliminary testing on a small residential watershed, the model was able to reproduce measured hydrographs.