星载雷达在订正地基天气雷达标定误差中的应用

在雷达反射率数据定量应用中,标定误差是导致结果产生偏差的重要原因之一。星载雷达（TRMM PR）长期工作的稳定性和连续性已被验证,本文将星载雷达数据转换到S波段,通过对比星载雷达和南京雷达同时段不同高度（相对于融化层的位置）不同降水类型（层云降水或对流降水）的数据,得到两部雷达对融化层以下层云降水的观测相关性高,差异稳定。通过对比分析星载雷达和南京雷达同时段零度层以下层状云降水的观测数据,得出两部雷达反射率因子值的回归关系式。以星载雷达观测数据为基准,使用该关系式对南京雷达反射率数据进行订正,并通过雨量计数据对订正结果进行验证,结果显示使用本文订正关系式订正后雷达估计的降雨量更接近雨量计的观测值。     

GPS接收机天线相位中心偏差参数检测方法的改进

对文献[1]介绍的GPS接收机天线相位中心偏差参数检测的一般方法,在计算方法上作了简化,使概念更加明确;为确保偏差参数和基线分量的估值计算无误,对检测步骤作适当修改,所得结果仍与原步骤计算结果相同,但计算过程提供了上、下半测回较差的检核,提高了检测的可靠性。     

中国探空位势高度资料的非均一性检验与订正

利用加拿大环境部气候研究中心研发的PMFT均一化检验方法,结合国家气象信息中心整理的中国区域各探空台站元数据信息,对我国123个探空台站各标准等压面月平均探空位势高度资料进行了非均一性检验和订正。结果表明：仪器换型、探测系统升级以及辐射订正方法改变是造成中国区域月平均探空位势高度资料不均一的主要原因。两个观测时次位势高度序列不均一的台站数随高度的增加而增加。各标准等压面上月平均位势高度序列不均一的探空台站平均订正幅度也随着位势高度的升高而增大。并且两个观测时次各标准等压面位势高度序列均为负订正,表明我国各标准等压面位势高度资料存在系统性偏高的问题。123个探空台站在对流层顶和对流层高层位势高度序列订正前是位势高度降低趋势,订正后位势高度序列呈增高趋势。对流层中低层原始位势高度序列呈增高趋势,订正后这种增高趋势更加明显。     

1415号台风"海鸥"广西极端暴雨预报偏差分析及地形订正

利用地面自动站降水资料、ERA5再分析资料、广西壮族自治区气象台降水落区和ECMWF模式预报数据对1415号台风"海鸥"在广西暴雨预报偏差进行了分析,并开展了地形降水订正研究.结果 表明,对"海鸥"强降水落区预报准确,但大暴雨以上量级降水明显偏弱,大暴雨和特大暴雨漏报严重.降水经地形订正后,大暴雨以上降水TS(BS)评分由0.19(0.27)大幅度提升到0.35(0.53)且暴雨及以下量级降水评分无明显改变,但地形降水订正方法对特大暴雨仍无明显订正技巧;偏南风、东北风及偏东风在广西复杂地形下均会产生地形降水,实际业务预报中应加以考虑,有助于提升对强降水开始时间的预报效果.     

国产ECC型O3探空仪性能测试及室外比对观测

该文介绍了中国科学院大气物理研究所（简称IAP）研制的电化学浓度电池（ECC）型臭氧（O₃）探空仪基本性能测试和2013年上半年室外比对观测结果。结果表明:ECC的背景电流（I_bg）在0.1 μA以下或更低;测量O₃的响应时间为21~26 s;NO₂（SO₂）使O₃测值偏高（低）;抽气泵低压泵效系数（C_ef）在100 hPa高度以下为1.0左右,在该高度以上上升,10 hPa达到1.17±0.10,5 hPa达到1.28±0.16,性能略低于同类进口产品（1.055以下）。国产和进口仪器在气象探空或抽气泵等部件上具有良好兼容性;两者所测O₃垂直分布廓线总体一致。IAP O₃探空仪O₃总量与Brewer光谱仪测值比值为0.9~1.1;C_ef和I_bg订正有效降低了IAP O₃探空仪在平流层低层与进口仪器测值的差别,这一订正对O₃柱浓度在平流层和对流层的贡献分别为约15 DU和4~6 DU;在对流层,IAP O₃探空仪测值与进口仪器间的绝对差别稳定且低于0.5 mPa;而平流层受泵效影响较明显。因此,建议IAP O₃探空仪提高其C_ef的稳定性,参与国际比对测试,国产气象探空平台数据接收处理增加必要的滤波技术以降低平流层探测数据（包括O₃）的振荡。     

多普勒天气雷达资料同化对冬季暴雨模拟的影响研究

采用基于本征正交分解的四维集合变分同化（POD-4DEnVar）方法,利用梅州站的多普勒天气雷达资料和NCEP资料,对2015年12月9日一次华南冬季暴雨过程进行同化试验,探讨了同化不同的雷达观测要素对暴雨模拟的影响。结果表明:同化多普勒天气雷达资料有利于削弱控制试验偏强降水的模拟结果,改善降水分布结构;同化不同的雷达观测要素得到的模拟结果不同,同时同化径向风和反射率的降水模拟结果最好。同化试验对降水模拟结果的改善主要通过调整初始时刻的风场和水汽条件来实现,一方面减弱偏南风和偏东风在暴雨区的辐合,阻碍海上暖湿气流对暴雨区的水汽输送,另一方面直接削弱暴雨区的水汽条件,大幅降低水汽混合比。同化试验相对于控制试验的同化增量远大于不同雷达观测要素的同化试验之间的分析场差异,这表明同化不同的雷达观测要素对初始风场和水汽条件的调整呈现类似的特征。虽然同化试验的初始场存在较小的差异,但随着模式积分,16 h后模拟降水出现了明显差异。分析同化试验之间的初始偏差演变发现,850~700 hPa的平均垂直速度偏差和雨水混合比偏差在模式积分至16 h开始急剧增长,这种变量偏差的急剧增长与逐时降水偏差的迅速增加一致,是降水偏差增长的直接原因。另外,这两个变量偏差的增大,也伴随着偏差能量的增大,变量偏差增长最明显的时段为偏差能量增幅最大的时段,且偏差能量迅速增长早于变量偏差和降水偏差的迅速增长,变量偏差增长最明显的区域为偏差能量梯度较大的区域。     

PSP总日射表灵敏度系数的热偏移订正方法

PSP总日射表在我国一直作为标准总日射表和质量优良的辐射仪器在使用,2006年以前还曾作为国家散射标准,在太阳辐射量值传递中测量标准散射辐射,通过成分和法计算标准总日射辐照度。总日射表的校准在晴天条件下进行,此时天空无云,由于热偏移为负值,导致对短波灵敏度系数被低估。2011年10月14日—11月15日在北京密云上甸子大气本底站进行了对比观测试验,通过对不同总日射表热偏移订正方法的试验与研究,进行了5种热偏移订正方法的比较。通过订正,在用于室外成分和法校准时,PSP表的灵敏度系数的准确度可提高1%,进而提高总辐射的测量准确度。     

近百余年来全球气温长期变化趋势分析

利用来自NCDC（美国国家气候数据中心）的温度数据,采用一元线性回归方法、功率谱分析方法、MK（Mann-Kendall）检验方法,分析了近百余年来（1891—2011年）全球温度偏差的长期变化趋势。结果表明：（1）1891—2011年期间,全球温度偏差整体上以0.0068℃/a的速度显著性逐年线性递增,该递增趋势在各个季节都有显著体现,其中逐1月（0.0072℃/a）、逐4月（0.0072℃/a）温度偏差的递增趋势稍强于逐年递增趋势,逐7月（0.0064℃/a）、逐10月（0.0061℃/a）温度偏差的递增趋势略弱于逐年递增趋势。（2）近百余年来,全球气温偏差主要存在两次较为显著的递增阶段：1910—1944年、1981—2011年。（3）近百余年期间,全球温度偏差存在显著的2a,2.4～2.5a,2.85～6.15a,8.9a的变化周期,以及80a左右的长周期震荡。（4）近百余年期间,全球温度偏差无显著突变,MK检验发现：1911—2011年,全球温度偏差表现出较为明显的递增趋势,也与全球变暖大背景相吻合。     

地面气候资料序列均一性检验与订正系统

采用国内外常用的几种气候序列均一性检验与订正方法,研制了气候序列均一性检验与订正系统,用于检验地面测站由于迁站、仪器变更、环境恶化等因素造成气候序列的非均一性,并进行订正.使用该系统对浙江省地面36个测站的年平均温度、年平均风速及年降水量序列进行了均一性检验,效果较好.     

局部特征匹配的卫星影像几何偏差估计可行性分析

几何定位偏差是评估卫星影像质量的重要参数之一。本文利用特征匹配方法进行卫星影像几何偏差估计,并对该方法的可行性进行分析。首先,选取包含典型地物的局部卫星影像构建路标基准影像库;其次,采用局部点特征描述子对卫星影像与路标基准影像库进行亚像素提取与匹配,确定同名像点,然后为提升同名像点匹配精度,提出了顾及空间关系与几何一致性约束的匹配策略,继而,对卫星影像与路标基准影像库的匹配像点进行内插计算,获取同名像点的地理空间坐标;最后,通过差值计算得到卫星影像相对路标基准影像的偏移参数,完成几何偏差估计和可行性分析。本文以我国风云卫星为例,选取包含海岸线、湖泊、山脉、河流及岛屿的局部卫星影像集构建路标基准影像库,并选用SIFT、SURF、ORB 3个局部特征进行测试分析。测试结果表明,基于局部特征匹配策略对卫星影像几何偏差估计的系统误差小于0.1像素,定量地证明了局部特征匹配方法对卫星影像几何偏差估计的可行性。