微波波段大气折射率结构常数的仿真研究

大气折射率结构常数描述了大气湍流起伏的强弱,它表征了大气折射率随机不均匀性的剧烈程度。光波和无线电波在大气中传播时会受到大气湍流的影响而产生各种不良效应,如:光斑漂移、闪烁、相位起伏等。因此,对大气折射率结构常数的研究具有重要的意义。本文利用常规探空资料对微波波段大气折射率结构常数进行了仿真研究,结果表明:在低空,特别是大气边界层之内,大气折射率结构常数主要为湿度所贡献;在高空,大气折射率结构常数主要为温度所贡献。在微波波段,影响大气折射率结构常数最大的气象因子并不是温湿压的大小,而是它们梯度的大小,其中湿度梯度的大小对其影响最大,在实际的低空测量大气折射率结构常数时,主要考虑湿度梯度与温度梯度的影响。     

GRAPES模式对西南季风爆发的数值模拟及初值影响试验

使用GRAPES模式对南海季风爆发进行模拟研究。针对模拟预报中初始场信息偏弱的情况,引入NOAA17卫星AMSU-B资料改进初值。直接利用GRAPES三维变分同化系统,设计了两个同化试验方案:试验1(T1)同时同化探空资料和AMSU-B资料、试验2(T2)仅仅同化常规探空资料,然后应用GRAPES有限区域模式进行模拟预报。通过对比试验发现,该模式对初始场的改变十分敏感,可以比较成功地模拟出南海夏季风的爆发时间和爆发候的高、低层风场配置以及季风与季风雨带的向北推进。然而该方案对于雨量和副热带高压位置的模拟,与观测相比尚存在一定的偏差,主要表现为副热带高压位置模拟偏西、偏北;南海地区的降水量模拟偏大、降水范围偏大。     

云闪测向定位算法

基于多站测向交叉算法,提出云闪侧向定位算法。根据各站仰角、方位角信息求解出各组闪电位置,由最大值和最小值约束条件剔除粗差较大的解后,引入加权运算得到较为准确的定位信息,再利用高斯牛顿迭代算法得到精准的云闪位置信息,从而实现云闪的三维定位。通过蒙特卡罗模拟方法,对算法进行评估,详细分析了站网多种因素对定位结果的影响。研究表明:该算法提高了定位精度,测向误差为1°时,4站站网误差低于500 m,站点越多定位精度越高,但综合考虑4站、5站站网为优,测向精度提高时,定位精度也随之提高;站网呈均匀布站方式优于T型等布站方式,均匀布站在实际中更具实用性。     

Fine-resolution simulation of cloud-to-ground lightning and thundercloud charge transfer

2-D 12.5 m-resolution simulations of cloud-to-ground (CG) lightning discharge processes have been performed using an improved stochastic lightning model for different types of cloud charge distributions, such as dipole, tripole, bi-dipole and multi-layer charge structures produced from the numerical simulation of thundercloud electrification. The modelling produced the fine branched channel structure of CG lightning and the results illustrate the relations between CG lightning channel propagation and cloud charge distribution. The simulated features of CG lightning are associated with the observed results. The simulation studies are essential in our understanding of complex charge transfer processes caused by CG lightning discharges in thunderclouds. The induced charges of opposite polarity are deposited or embedded in the local volumes where the bidirectional leaders passed during a CG lightning discharge. Although the embedding affects charge structure only in a pair of significant positive and negative charge regions closest to the ground, the electric field strength acutely weakens and electrostatic energy in thunderclouds is significantly consumed when the discharge terminates. In addition to simulating the upward and downward breakdown of the initial leader to ground and the ensuing return stroke (RS), the simulation assumes that current continues to flow in the channel to ground and determines the upward breakdown until the end of the discharge. For the subsequent discharge sub-process, the upward leader channel tends to transfer the charges with the same polarity as the RS, while the downward leader channel favors transfer of opposite charge to ground. In the sub-processes of a few CG flash simulations, the magnitude of the opposite charges from the downward leader exceeds that of charges with the same polarity from the upward leader so that the net charges transferred to the ground have a reversed polarity to the RS. The simulation presents similar features of CG lightning as those observed in realistic bipolar CG lightning.     

青藏高原单点地气交换过程的模拟试验

利用GAME-Tibet 1998 IOPs的外场观测资料,采用单点陆面过程气柱模式CLSM对青藏高原的昌都(Amdo)站和改则(Gaize)站的地气交换过程进行了模拟试验,模拟结果与观测分析的对比表明：模式对两个站陆面特征的变化和陆气之间的交换给出了比较合理的模拟结果,模拟结果与观测结果较一致。这在一定程度上表明,CLSM模式具有描述夏季高原地区两种不同下垫面陆面状况基本过程的能力。     

全球海气系统年代际突变时空特征的模拟评估

文中评估了5个耦合模式对1880年至今全球海气系统的年平均年代际突变时空特征的模拟能力。19世纪80年代—20世纪90年代,评估了耦合模式对海表温度(SST)和海平面气压(SLP)的年代际突变水平分布的模拟能力;20世纪70—90年代,评估了耦合模式对70、80和90年代这3次年代际突变大气的四维时空特征的模拟。结果表明,在上述2个时段中,5个耦合模式对SST场中年代际突变分布最主要的空间分布型——太平洋年代际振荡(PDO)没有抓住,可能导致了对SST年代际突变的空间分布的模拟能力较差,也没有模拟出SLP年代际突变的行星及其以上尺度的空间结构。20世纪70—90年代,在对流层中,UKMO-HadGEM1模式较好地模拟出了70年代的热带地区500 hPa气温和位势高度,80年代极地SLP,90年代南、北副热带气温和500 hPa气温的年代际突变的空间分布。GFDL-CM2.1模式部分模拟出了90年代的SST和500 hPa温度场突变的水平分布。其余模式中也有行星及以上尺度的年代际突变发生,虽然所模拟出来的突变的时间和空间分布与实际差异都较大,但说明这些模式可以模拟出大尺度气候系统年代际突变,其中包含的物理过程还有待于进一步的研究。在平流层,肖栋(2008年)指出1994年平流层的降温突变可能是1991年Pinatubo火山爆发所造成的臭氧减少导致的。其中,GFDL-CM2.1和ECHAM5/MPI-OM模式较好地模拟出了平流层在1994年的降温突变,CCSM3和UKMO-HadGEM1模式部分模拟出了平流层的变冷突变,而FGC)ALS-g1.0模式没有模拟出来。分析表明,这可能是FGOALS-g1.0模式没有考虑火山灰或者臭氧的作用所致。     

Comparison of Surface Wind Stress Anomalies over the Tropical Pacific Simulated by an AGCM and by a Simple Atmospheric Model

Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｗｉｎｄ　Ｓｔｒｅｓｓ　Ａｎｏｍａｌｉｅｓ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　Ｔｒｏｐｉｃａｌ　Ｐａｃｉｆｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ａｎ　ＡＧＣＭ　Ａｎｄ　ｂｙ　ａ　Ｓｉｍｐｌｅ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ＭｏｄｅｌＮ...     

李家峪灰场2^#副坝区地下水运动数值模拟

李家峪灰场由于灰场灰水的渗漏致使储灰场周围出现地下水位上升,水质变差等一系列环境地质问题。从水文地质条件角度分析灰场堆灰形成新的地下水分水岭致使灰水在2^#副坝坝前垂直下渗进入风化带,沿白云岩裂隙（溶隙）补给潜水含水层,并向韩家哨村区域流动补给孔隙含水层,改变后的潜水部分通过民井向外排泄。本次研究运用地下水数值模拟软件对研究区的地下水位进行动态模拟和预测,为该地区地下水污染评价提供参考。     

水稻干旱动态模拟及干旱损失评估

根据农田水分平衡原理, 结合水稻生育特点建立了稻田水分平衡方程; 以广东省早、晚稻大田生育期为例, 模拟各个生育阶段稻田水分逐日动态变化, 得出生育期缺水状况, 并分别就自然环境和灌溉条件下的水稻受旱损失进行了客观定量评估。首次根据试验资料就水稻作物的缺水敏感系数进行研究计算, 得出了十分有意义的结果。     

地理模拟优化系统GeoSoS及前沿研究

提出地理模拟优化系统(GeoSOS)的概念、研究内容和实现方法,以提供一种十分有效的地理过程分析和空间探索的工具。地理模拟优化系统的理论基础涉及复杂系统理论、地理信息科学、计算机科学、地理学等。所提出的地理模拟优化系统由3个子模块构成:元胞自动机模拟子系统、多智能体模拟子系统和基于生物智能的优化子系统。建立地理模拟优化系统可以为复杂资源环境及变化提供一种有效的模拟和优化工具,弥补目前GIS对过程分析功能的严重不足。