降水集合预报集成方法研究

基于TIGGE(the THORPEX Interactive Grand Global Ensemble)资料,对中国气象局(CMA)、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、美国国家环境预报中心(NCEP)和日本气象厅(JMA)的集合数值预报结果进行降水集成.采用算术平均法、TS评分集成法和BS评分集成法在我国东南地区进行降水集成,对比分析结果表明:基于TS评分的多模式降水集成无论在分区降水评分中,还是在东南地区的台风型降水和非台风型降水实例中,都有效地改进了大雨以上的降水预报效果;基于BS评分的集成方法和算数平均集成法预报效果次之.东南地区5个子区域的降水集成试验结果表明:各子区域基于TS评分集成后降水的平均绝对误差普遍小于基于BS评分后的降水平均绝对误差.广东东南和浙江北部区域基于TS集成后的降水TS评分值最优,浙闽沿海和广东西北部区域基于TS集成后的降水TS评分次之,处于中上水平.基于算术平均集成和BS集成的降水的TS评分值只有在广东东南区域表现出较好的效果.     

多普勒雷达风场信息变分同化的试验研究

文中试验研究了一个在三维变分框架中直接同化多普勒天气雷达信息,获取雷达覆盖范围内大气风场的技术方案。径向风速是多普勒天气雷达数据中可直接被三维变分同化系统用来反演大气风场的唯一信息。由于风矢量有二或三个分量,径向风速作为风矢量的一个分量,不能为反演风矢量提供足够的信息。如果三维变分同化系统仅仅同化径向风速,所存在的不确定性将可能会给所反演的风场带来错误。文中提出的方案,不仅同化雷达径向风速,还同化雷达回波的移动信息,其关键是将雷达回波强度时空变化转换成一个新的雷达观测变量———雷达“视风速”。由于“视风速”是包含风场信息的变量,这在三维变分同化系统中增加了风场探测信息。通过联合利用“视风速”和径向风速,由单一径向风速确定风矢量所带来的不确定性可以被克服。使用中国气象科学研究院数值预报研究中心开发的三维变分同化系统(GRAPES-3Dvar)和广东省新一代天气雷达的监测资料进行了实例试验,结果表明本技术方案能够对获取大气系统结构是有用和有效的,也可用于形成模式初始场,这对中尺度天气预报是有作用的。     

基于PCA-LINMAP-FCE的通信系统维修性评价方法

为提高通信系统维修性评价的实用性和可操作性,提出了一种基于PCA-LINMAP-FCE 的维修性评价方法.在构建简化的维修性评价指标体系的基础上,将PCA-LINMAP与模糊综合评判(FCE)方法相结合,从定量和定性的角度对维修性进行评价.实例仿真分析表明,该方法可操作性强,且有效地降低了评价的主观随意性,使维修设计和作业人员全面掌控通信系统装备维修性的影响因素,能够为科学制定设计方案和维修实施决策方案提供决策信息.     

森林生物化学与CASI高光谱分辨率遥感数据的相关分析

该文介绍了利用光谱范围约 417— 80 0nm的航空高光谱分辨率数据估计森叶族叶化学成分浓度的分析方法。沿横跨美国俄勒冈州中西部收集 6个研究立地上的小型机载成象光谱仪 (CASI)数据。 3个族叶化学成分 [总叶绿素 (TC)、全氮 (TN)和全磷 (TP) ]从相同的研究立地取样并在实验室测定。使用多元统计和光谱微分技术评价CASI数据用于估计冠层生化浓度的潜力和效率。 12个族叶化学成分样本被测定 ,并同时在相同立地上提取CASI图象数据。 7个单回归模型被用来探索单波段和植被指数与 3个化学成分的线性与非线性相关关系及预测效果。光谱微分技术被用来压缩背景噪音对目标光谱的影响。利用CASI原始光谱、一阶和二阶微分光谱数据和逐步回归分析来预测TC、TN和TP。结果表明采用光谱微分技术能显著地改善由拟合度 (R2 )和均方根差(SE)描述的森林冠层化学成分浓度的估计精度。由单波段分析的结果说明族叶化学与CASI数据间的相关性很低。事实上 ,对于TP ,CASI原始数据与实验室测定的数据几乎无关     

青藏高原感热与黄土高原春季降水异常关系研究

利用1961～2000年黄土高原56站的春季降水、气温资料,用SVD方法分析了其与青藏高原感热场的关系。结果表明,降水量与青藏高原感热场的前两模态代表了两场间的主要耦合特征;上年冬季和秋季青藏高原感热场的异常通过影响大气环流,能够导致次年黄土高原春季降水异常;青藏高原感热对黄土高原西部和南部、北部的部分地区影响较显著,而对陕西北部、山西中部影响不明显。前期高原感热场SVD第一、二模态的变化,可以作为黄土高原春季降水异常的预测信号。     

在雷达—雨量计联合探测系统中距离加权和时间外推校准技术的研究

本文用距离加权方法校准天气雷达估算降水强度和区域降水量。     

基于WRF模式和自适应偏最小二乘回归法的风能预报试验研究

利用中尺度WRF(Weather Research and Forecast Model)模式预报了2009年1,4,7和10月甘肃某风电场区域的风速和风向,并与离风电场最近的两座测风塔对应时段50m和70m高度实测资料进行了对比,客观地评估了该模式对风场预报的准确率。在相对准确的风场预报基础上,利用2008年1月-2009年4月风电场200台风机的实际功率记录数据和同期气象要素场预报资料,采用自适应偏最小二乘回归法和单机预报法建立了每台风机未来48h逐15min输出功率记录数据与同时刻轮毂高度预报的风速、风向、气温、湿度及气压之间的非线性统计预报模型。为了对该模型的稳定性和准确性进行长期的客观评估,独立进行了2008年1-12月的预报试验,分别建立了12组独立的非线性统计预报模型。试验结果表明:(1)WRF模式预报的各月风向分布、风频大小与实测风向有较好的一致性;盛行风向基本一致,风频大小相当,风向分布特征也较为一致。(2)WRF模式预报的50m和70m高度逐时平均风速与实测值的相关系数介于0.6～0.8之间,均方根误差介于1.5～2.6m.s-1之间。(3)2008年1-12月逐15min风电场风电功率预报值与风机输出功率记录值的相关性较显著,可较好地预报出各月风电功率的时间变化趋势。两者相关系数介于0.58～0.90之间,均达到了99.9%置信度。(4)各月逐15min风电功率预报值与风机输出功率记录值的误差较小,相对于总额定装机容量而言,均方根误差介于2.76%～12.89%之间。     

Two-Dimensional Scalar Spectra in the Deeper Layers of a Dense and Uniform Model Canopy

The turbulent flow inside dense canopies is characterized by wake production and short-circuiting of the energy cascade. How these processes affect passive scalar concentration variability in general and their spectral properties in particular remains a vexing problem. Progress on this problem is frustrated by the shortage of high resolution spatial concentration measurements, and by the lack of simplified analytical models that connect spectral modulations in the turbulent kinetic energy (TKE) cascade to scalar spectra. Here, we report the first planar two-dimensional scalar concentration spectra (ϕ _cc ) inside tall canopies derived from flow visualization experiments. These experiments were conducted within the deeper layers of a model canopy composed of densely arrayed cylinders welded to the bottom of a large recirculating water channel. We found that in the spectral region experiencing wake production, the ϕ _cc exhibits directional scaling power laws. In the longitudinal direction (x), or the direction experiencing the largest drag force, the ϕ _cc (k _x ) was steeper than and followed an approximate at wavenumbers larger than the injection scale of wake energy, where k _x is the longitudinal wavenumber. In the lateral direction (y), the spectra scaled as up to the injection scale, and then decayed at an approximate power law. This departure from the classical inertial subrange scaling (i.e., k ^−5/3) was reproduced using a newly proposed analytical solution to a simplified scalar spectral budget equation. Near the velocity viscous dissipation range, the scalar spectra appear to approach an approximate k ⁻³, a tantalizing result consistent with dimensional analysis used in the inertial-diffusive range. Implications to subgrid modelling for large-eddy simulations (LES) inside canopies are briefly discussed.     

地球同步卫星资料的一种云地分离综合处理技术

利用多通道地球同步卫星资料,采用多通道阈值、基于晴空合成底图和云图时间序列的阈值和相似检测、有限区域动态阈值检测等方法,运用分步决策思路,对(60°S～60°N、45～165°E)区域内卫星云图分中高云和低云进行云地分离综合处理。经人工判断与自动云地分离结果对比分析表明,准确率达到90%以上。分析表明,考虑云和地(海)表在不同通道的亮温差异和随时间演变特点,建立并运用多种云地分离方法,有利于云地分离信息量的增加;提出的考虑云系分布时变特性的相似检测法,以及从有云和无云两个角度优先选择高可信度方法逐步检测,有利于云地分离准确率的提高。     

Approximations of the scattering phase functions of particles

Based on anomalous diffraction theory and the modified Rayleigh-Debye approximation, a physically realistic model in bridging form is described to approximate the scattering phase function of particles. When compared with the exact method, the bridging technique reported here provides a reasonable approximation to the Mie results over a broader range of angles and size parameters, and it demonstrates the advantage of being computationally economic. In addition, the new phase function model can be essentially extended to other shapes and conveniently used in more complicated scattering and emission problems related to the solutions of the radiative transfer equations.