OSMAR071G地波雷达对“莫兰蒂”台风风眼的观测

利用福建省海洋预报台业务化运行的OSMAR071G高频地波雷达海洋表面观测系统,对2016年9月14日-15日"莫兰蒂"台风穿越台湾海峡并登陆厦门岛的全过程进行了实时观测。根据地波雷达观测的风场数据,计算了海洋表面风场涡流特征,通过涡场结构确定了涡旋的中心,以此确定为台风海面风眼实时位置,通过连续观测,从而得到了台风海面风眼的轨迹。该风眼轨迹与国家卫星气象中心的发布的台风路径基本一致。本次观测表明了OSMAR071G高频地波雷达系统能够准确实时地对台风进行遥感探测。     

河西走廊地区线性土遗址阴阳坡掏蚀区差异效应研究

底部掏蚀区的形成和发展是干旱区受环境因素控制最为典型和危害最为普遍的土遗址病害之一,通过对河西走廊沿线12市县明长城遗址掏蚀区形态、盐分、干湿条件及风场特征的调查、监测与分析,发现了遗址阴阳坡掏蚀区的形态、含盐状态、风场条件和降雨过程中的温湿度变化均存在显著差异;并结合室内实验条件下脱盐后分别掺入不同含量NaCl和Na₂SO₄并经历3、6、9、12次干湿循环养护的遗址土重塑试样的风洞模拟实验,提出干旱地区土遗址阴阳坡掏蚀区差异效应,揭示了盐分类型与含量、干湿循环次数、挟沙风风速和吹蚀时间对土遗址阴阳坡掏蚀区差异效应的影响,最后结合调查分析和实验结果对其形成机理进行了初步讨论。     

基于梯度算子的高分三号SAR风场反演方法

鉴于高分三号（GF-3）合成孔径雷达（SAR）图像具有黑白相间条纹特征,提出一种基于梯度算子的风场反演方法。对SAR图像重新采样后,利用Sobel梯度算子求解海面风向值,接着使用扩展后的CMOD5散射模型推算出风速值。为了测试该方法,对GF-3 SAR图像进行风场反演实验,并使用欧洲中尺度天气预报中心（ECMWF）再分析风场数据和美国国家浮标中心（NDBC）浮标风矢量数据对反演得到的SAR风场质量进行评估。实验结果表明：GF-3 SAR风场相比于ECMWF再分析风场,风速、风向均方根误差分别为1.79 m/s和11.95°;相比于NDBC浮标数据,风速、风向绝对偏差分别为0.24 m/s和9.03°。因此,本文方法能有效地从GF-3 SAR图像中反演出较高精度的风场,研究结果可为GF-3 SAR风场反演技术提供参考。     

热带气旋风场的计算

基于以前对热带气旋气压场和风场的研究,作者求出一种能适用于任意热带气旋风压结构且具有一定普遍意义的热带气旋风速分布一般式。同时修正了宫崎正卫关于台风合成风风场的假设,将本文求出的热带气旋风速变化规律作为静止热带气旋风速,以热带气旋移行速度V,按到热带气旋中心距离r指数衰减作为大尺度的本底风场,由矢量合成原理求出另一种移行热带气旋风速分布式。新的移行热带气旋风速分布式还考虑到环境气压等因素的影响,从所计算的个例看,计算风速与实际风速较为吻合。此外,在缺乏海上风压资料的情况下,能由任一条封闭等压线的气压和矢径计算热带气旋风场分布。     

对康熙帝风的性能认识的分析

康熙帝对风的认识,有独到的见解。他关于山东与京师风向之异的观测,近几十年常被误认为他有风场不连续的概念之证。本文分析原文,指出这种看法的错误。又举出风对成盐及形成沙漠白龙堆沙丘的作用两例,分析康熙帝在这两个问题上认识的局限性。     

海岛测站大风资料代表性的数值模型分析

对大风情形下实际海岛的风场结构进行数值模拟,结果表明海岛测风明显受海岛地形的影响。通常运用对数或指数风廓线公式,对海岛测风资料作简单高度换算以得到海面10 m风速的订正方法一般是不合理的。通过海岛测站观测值与模拟值的对比分析,说明借助数值模拟寻求测风资料订正方法的必要性与可能性。     

深凹地形边界层风场与湍流场结构及扩散规律的数值研究

建立了一个模拟小尺度复杂地形边界层平均流场和湍流场结构分布特征的三维非静力细网格高阶矩湍流闭合模式,并将此模式与一个拉格朗日粒子随机游动大气扩散数值模式相联结,以边界层气象模式的输出作为扩散模式的输入,构成了一个大气扩和模拟系统,成功地模拟了某地实际深凹露天矿区和理想凹坑地形两种情况下的平均流场、雷诺应力和湍流通量场,分析了其分布特征,并模拟了矿坑内污染物的散布规律     

黄河入海物质输运通道

渤海水体浊度的分布及其季节变化反映了悬浮物质的分布、输运及其季节特征。本文利用2012—2016年渤黄海8个航次现场观测的水体温度、浊度数据,并结合CCMP(Cross—CalibratedMulti—Platform)风场数据、ROMS(RegionalOceanModelSystem)海流数值模拟结果,分析了渤海海域水体浊度季节分布特征。水体浊度的大小与风速的季节变化密切相关,冬季,黄河口及附近海域的浊度值最高,离岸31km到56km处浊度值从180NTU迅速下降至54.3NTU,而其他季节的浊度较低;渤海全年20m以深海域再悬浮较弱,以水平扩展为主。进而甄别了黄河口附近高浊度水体向渤黄海输运的两条路径,分别为:冬夏季均存在的沿渤中浅滩西侧通道向渤海北部扩展和冬季存在的沿莱州湾湾口向渤海海峡南部及北黄海输运,该两条路径主要由环流场控制。     

双频共面合成孔径雷达海面风场反演

根据L/C双频共面SAR能够获取同一海域双波段电磁波后向散射系数,得到更多海洋目标特征信息的电磁散射特点,结合地球物理模型函数研究了一种新的SAR海面风场反演方法。利用L/C双频共面SAR的L和C两个波段的地球物理模型函数和后向散射系数等信息,通过地球物理模型函数联立以及构建和求解最小代价函数,直接从SAR数据本身获取海面风场信息,并借助辅助数据去除了风向的180°模糊,从而实现海面风场反演。仿真分析和海上机载同步飞行试验的研究结果表明,该方法可直接利用SAR数据本身获取精度较高的海面风速、风向;绝对辐射定标精度是决定海面风场反演精度的关键因素,海面风场反演误差随定标精度提高而减小;随着海面风速的增大,风速反演误差逐渐增大。论文提出的双频共面SAR海面风场反演方法解决了传统单波段单极化SAR海面风场反演存在的固有问题,机载同步飞行试验的海面风速和风向反演结果与调查船观测值的均方根误差分别为0.93 m/s和19.39°,可为星载SAR海面风场反演业务化和载荷研制提供支持。     

风场对全球海洋CFC-11 吸收的影响

为了在中国科学院大气物理研究所的全球海洋模式(LASG/IAP Climate Ocean Model,LICOM)中研究不同的风场引起的海气传输速度对三氯一氟甲烷(CFC-11)在海洋中的分布和吸收产生的影响,同时选出更适用于LICOM模式模拟海洋对气体吸收的风场,本文做了4组对比实验,即传输速度为常数(实验-C)以及依赖3个不同风场(Esbensen and Kushnir观测风场(实验-EK)、National Centers for Environmental Prediction(NCEP)再分析风场(实验-NP)、QuikSCAT卫星风场(实验-QS))的实验。在对比分析中重点考察了CFC-11的海气通量、海表浓度、水柱总量、传输过程等。结果显示,不同风场带来的传输速度差异会造成模拟结果在局部海域存在显著差异,但在大部分海域的差异并不显著。而且随着积分时间的增加,从海气通量、存储量两方面可以看出,不同模拟结果之间的差异有着减小的趋势。如1955年1月北大西洋局部地区,不同的风场下的海气通量模拟结果间的差异达到20%左右,到了1995年1月这种差异下降到15%左右。此外,传输速度的选取依赖风场计算值的全球平均值(试验-C)会造成模拟结果相对偏小,而风速相对较大的QuikSCAT卫星风场资料在一定程度上使得模式模拟结果与观测资料更为接近。