粒子滤波同化在厄尔尼诺-南方涛动目标观测中的应用

针对粒子滤波—目标观测方法的局限性,提出了能够克服该局限性的新目标观测方法,并将其应用于厄尔尼诺—南方涛动可预报性研究,揭示了东太平洋型厄尔尼诺事件和中太平洋型厄尔尼诺事件的目标观测敏感区。通过同化该敏感区的目标观测,显著减小了两类厄尔尼诺事件的预报不确定性,验证了新方法揭示的目标观测敏感区在改进厄尔尼诺预报技巧中具有更加重要的作用。     

水文学研究进展与展望

水文学是研究地球上水的起源、存在、分布、循环运动等变化规律,并运用这些规律为人类服务的知识体系。水文学研究经历了由经验到理论、由简单过程到复杂系统、由定性描述到定量模拟的发展历程,其学科体系演进与科学技术进步及社会发展需求紧密联系,并由此衍生出诸如生态水文学、气象水文学、冰冻圈水文学、遥感水文学、同位素水文学、城市水文学、社会水文学等多种交叉研究领域与分支学科。当今水文学研究在水文多尺度观测、陆面—水文—社会耦合模拟及多源观测—模型同化技术等领域取得显著进展,水文学研究的广度和深度不断拓展。未来水文学研究将面向陆地水文循环的变化规律及其效应,重点关注水文循环变化特征和机理、水文循环变化趋势预估及水文循环变化的自然和社会影响等前沿课题;从原有就水论水研究思路转向在自然地理综合分析框架下以水循环为纽带开展的多尺度、多过程集成研究。     

Dataset of Comparative Observations for Land Surface Processes over the Semi-Arid Alpine Grassland against Alpine Lakes in the Source Region of the Yellow River

Thousands of lakes on the Tibetan Plateau(TP) play a critical role in the regional water cycle, weather, and climate. In recent years, the areas of TP lakes underwent drastic changes and have become a research hotspot. However, the characteristics of the lake-atmosphere interaction over the high-altitude lakes are still unclear, which inhibits model development and the accurate simulation of lake climate effects. The source region of the Yellow River(SRYR) has the largest outflow lake and freshw...     

基于微雨雷达的降水参数反演和粒子相态识别

本文基于微雨雷达原始的后向散射信号,采用一种新的功率谱处理算法（RaProM算法）,在功率谱计算、噪声去除、退模糊等处理的基础上计算了雷达基本参量,并反演了液态降水参数,例如雷达反射率因子、雨强等,并对粒子相态进行识别。RaProM算法综合考虑粒子下落速度、等效雷达反射率因子、不同相态粒子的尺度特征以及是零度层亮带位置等信息,可识别的粒子相态包括雪、毛毛雨、雨、冰雹以及混合相态。选取了三个山东地区较为典型的个例对RaProM反演算法进行验证,即2021年7月2日典型层状云降水个例、2019年12月25日雨雪转换个例以及2018年3月4日零度层高度逐渐降低的降水个例。结果显示：粒子识别方法应用于典型层状云降水,垂直方向上不同相态粒子的分层较为明显,过冷层里的固态降水雪花、零度层附近冰水转换区的混合相态降水以及零度层以下的液态降水符合现有认识,验证了反演算法以及粒子识别算法的有效性。将结果进一步在雨雪转换降水相态识别中和零度层高度的检测,该反演算法均能得到较好应用,与同址同步观测的微波辐射计、云雷达、二维视频雨滴谱仪等观测结论一致。另外,与微雨雷达标准反演算法对比,RaProM算法的优势是...     

2018年云南地区GNSS面应变变化及地震关系分析

基于2018-01以来云南地区GNSS连续观测资料,利用高精度数据处理软件GAMIT/GLOBK处理后获取位移场并采用克里金插值方法进行网格化插值,获得均匀分布的位移场,再进行应变计算获取面应变信息,动态分析2018年云南地区面应变变化特征,探讨其与通海2次5.0级地震及墨江5.9级地震的内在联系。结果表明,2018-01~11云南地区面应变经历了拉张为主、区域应变快速积累、区域强挤压和强拉张并存(双柏-新平-墨江条带)、区域应变快速调整、震后应变格局改变(双柏-新平-墨江条带消失)的动态过程。通海2次5.0级地震和墨江5.9级地震分别发生在区域应变调整过程中以易门-塔甸为代表的强张拉和以景东-思茅为代表的强挤压高梯度带上,可能是在应变显著积累和应变调整双重因素作用下的产物,不同的是,墨江5.9级地震改变了以双柏-新平-墨江条带为界的强挤压和强拉张并存的区域特征,对云南整体区域面应变格局造成实质性的影响。     

VP型垂直摆倾斜仪观测频带的分析及改进

从仪器原理、传递函数和观测数据等方面分析目前在网进行1 Hz采样的VP型垂直摆倾斜仪在2~60 s周期内的频率特性,认为该仪器可以观测到频带内的信号变化,但因处于过渡带,观测幅度较真实幅度削弱约20~40 dB。对VP型垂直摆倾斜仪观测频带进行拓展,使2~60 s周期内的观测信号由之前的过渡带进入到仪器的通频带,结果与相同采样率的其他定点形变仪器的观测效果相同,将地倾斜观测量转换为加速度表达后,其幅频特性符合全球地震背景噪声模型。改进后的VP型垂直摆倾斜仪对于远距离震级不大的同震体波震相记录效果略优于改进前,但受地脉动影响,在识别非地脉动信号时需要采用更精细的方法和手段来提高识别效果。     

钻孔应变观测原位标定方法研究进展

钻孔应变观测的原位标定是制约钻孔应变定量观测理论与技术发展的基础性问题。为推进钻孔应变观测在地球动力学研究中的应用,从标定模型、参考应变信号等方面系统总结钻孔应变观测原位标定方法研究的最新进展,指出钻孔应变观测原位标定中存在的主要问题,并展望今后的发展方向。     

青藏高原中部扎布耶茶卡142 ka以来石英砂表面特征及环境意义

石英抗风化能力强,表面特征保留了许多环境信息,用扫描电镜方法对石英砂表面结构进行了研究.结果表明: 扎布耶茶卡的石英颗粒以次棱角状、次圆状为主,撞击坑、贝壳状断口、平行解理和水下磨光面等机械特征出现频率较高;化学特征有二氧化硅沉淀、蜂窝状溶蚀面、硅质球和蚀坑/洞.石英颗粒经历冲洪积作用,搬运至湖泊后又经历了水下机械和化学作用.在142～60 ka BP扎布耶茶卡湖区气候寒冷,但无冰川作用存在,石英颗粒搬运距离近,机械特征主要是强烈的物理风化与冲洪积作用形成的,化学特征与弱的水动力条件有关;8.5～3.7 ka BP湖区气候温暖,但变化频繁,湖水进一步咸化、退缩,山坡后退变缓,机械特征主要由物理风化及搬运中的碰撞造成,化学特征则与弱的水动力条件和高盐环境有关.     

Data assimilation of satellite-based actual evapotranspiration in a distributed hydrological model of a controlled water system

Advances in earth observation (EO) and spatially distributed hydrological modelling provide an opportunity to improve modelling of controlled water systems. In a controlled water system human interference is high, which may lead to incorrect parameterisation in the model calibration phase. This paper analyses whether assimilation of EO actual evapotranspiration (ETa) data can improve discharge simulation with a spatially distributed hydrological model of a controlled water system. The EO ETa estimates are in the form of eight-day ETa composite maps derived from Terra/MODIS images using the ITA-MyWater algorithm. This algorithm is based on the surface energy balance method and is calibrated for this research for a low-lying reclamation area with a heavily controlled water system: the Rijnland area in the Netherlands. Data assimilation (DA) with the particle filter method is applied to assimilate the ETa maps into a spatially distributed hydrological model. The hydrological model and DA framework are applied using the open source software SIMGRO and PCRaster-Python respectively. The analysis is done for a period between July and October 2013 in which a high discharge peak followed a long dry-spell. The assimilation of EO ETa resulted in local differences in modelled ETa compared to simulation without data assimilation, while the area average ETa remained almost the same. The modelled cumulative discharge graphs, with and without DA, showed distinctive differences with the simulation, with DA better matching the measured cumulative discharge. The bias of simulated cumulative discharge to the observed data reduced from 14% to 4% when using DA of EO ETa. These results showed that assimilating EO ETa may not only be effective in the more common applications of soil moisture and crop-growth modelling, but also for improving discharge modelling of controlled water systems.     

月球辐射照度模型比对及地基对月观测验证

月球是除太阳外对地张角最大的天体,反射率稳定性为10–8每年,适合用于遥感卫星的辐射定标、夜间地基大气遥感和夜间卫星遥感,但月球辐射照度模型的精度束缚了上述应用的发展。为检验现有ROLO(RObotic Lunar Observatory)和MT2009(Miller-Turner 2009)地基整盘月球辐射照度模型的精度,国家卫星气象中心于2015年底至2016年初在云南丽江组织了3个月的地基对月观测,使用高光谱月球成像光谱仪获取了399.00—1060.00 nm连续光谱的月球辐射照度。基于整盘月球辐射照度模型,利用丽江地基对月观测试验资料,对比模型与模型、模型与丽江地基观测月球辐射照度。结果表明:(1)MT2009与ROLO模型在短波红外谱段的差异明显大于可见光谱段;(2)地基观测高光谱月球辐射照度结果与ROLO模型更接近,但是可见光波段比ROLO模型辐射照度平均小5.86%左右。为探究差异产生的主要来源,对结果还进行了进一步的分析和讨论,以期为今后月球辐射模型的改进和夜间微光遥感研究提供经验和依据。