海洋传感观测服务柔性开发技术研究

海洋传感观测服务能够实现多个海洋观测系统间的数据共享与集成,支持大范围、多学科的海洋科学研究。在软件开发过程中,由于不同观测系统的数据库异构互异,导致传感器观测服务软件难以复用,开发效率低。本文针对数据库结构的相似性进行分析,提出海洋传感观测服务的柔性开发模型,设计可适配于异构数据库的服务构件。该构件通过配置观测数据在具体数据库的存储结构,实现了数据库结构向服务模式定义的映射;服务构件根据配置信息生成数据库查询语句,实现观测数据的自动提取,避免了数据库异构导致的重复开发的问题。通过将服务构件应用在实际开发中,验证了该模型的有效性与可行性。     

成都地区闪电产生氮氧化物的观测研究

为了解四川盆地闪电产生的NOX向低空的传输特征,利用大气平均电场仪、氮氧化物分析仪、臭氧分析仪对成都地区雷暴过程中闪电产生的NOX进行了地面观测,并结合风廓线雷达测得的地面0.4km的风速风向数据进行了分析。研究结果表明:(1)、NOX浓度随时间的变化与NO浓度随时间的变化呈正相关关系,O3的浓度随时间的变化与NOX的浓度随时间变化呈负相关关系;(2)、雷暴过程中,NOX和NO的浓度值都比晴天背景大气条件下的地面值要高,O3的浓度值则低于平均值,闪电频次与氮氧化物浓度存在正相关关系;(3)、LNOX从高空传输到地面也受风速风向的影响,风速与NOX浓度存在负相关关系,气流被偏北风控制的情况下,NOX的浓度值较低,气流在偏南风控制时,NOX则出现高浓度积累。     

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Assimilating the LAI Data to the VEGAS Model Using the Local Ensemble Transform Kalman Filter: An Observing System Simulation Experiment

Information on the spatial and temporal pat- terns of surface carbon flux is crucial to understanding of source/sink mechanisms and projection of future atmospheric CO2 concentrations and climate. This study presents the construction and implementation of a terrestrial carbon cycle data assimilation system based on a dynamic vegetation and terrestrial carbon model Vegetation-Global-Atmosphere-Soil （VEGAS） with an advanced assimilation algorithm, the local ensemble transform Kalman filter （LETKF, hereafter LETKF-VEGAS）. An observing system simulation experiment （OSSE） framework was designed to evaluate the reliability of this system, and numerical experiments conducted by the OSSE using leaf area index （LAI） observations suggest that the LETKF -VEGAS can improve the estimations of leaf carbon pool and LAI significantly, with reduced root mean square errors and increased correlation coefficients with true values, as compared to a control run without assimilation. Furthermore, the LETKF-VEGAS has the potential to provide more accurate estimations of the net primary productivity （NPP） and carbon flux to atmosphere （CFta）.     

一次典型高压型海雾过程中海上大气波导的数值模拟

2009年4月9—12日黄海海域发生了一次受高压系统影响的海雾过程。利用卫星观测与探空数据、WRF模式(Weather Research and Forecasting Model)对此次海雾过程及相伴的大气波导进行了观测分析与数值模拟。海雾与波导发展可分为3个阶段:(1)大气波导先于海雾存在于黄海海面;受高压下沉影响,黄海上空存在逆温层和较强的湿度梯度,表现为较强的贴海表面波导和非贴海表面波导。(2)海雾始于高压西部,并随高压系统逐渐东移减弱,向黄海北部扩展;辐射冷却虽然使雾顶附近逆温增强,但海雾的机械湍流使其顶部湿度梯度减小,雾顶附近对应弱悬空波导或波导消失。(3)高压系统影响使干空气下沉到雾区导致黄海海雾消散;雾顶附近逆温仍存在,同时湿度梯度增大,黄海上空逐渐变为非贴海表面波导。本研究结果表明:高压系统不仅极易为波导的发生提供有利条件,而且有利于海雾的生成,在海雾演变过程中主要是雾顶水汽梯度的变化导致了波导类型及强度的变化。     

海冰对北极海冰边缘区大洋光学观测的影响评估

Diffuse attenuation coefficient(DAC) of sea water is an important parameter in ocean thermodynamics and biology, reflecting the absorption capability of sea water in different layers. In the Arctic Ocean, however, sea ice affects the radiance/irradiance measurements of upper ocean, which results in obvious errors in the DAC calculation. To better understand the impacts of sea ice on the ocean optics observations, a series of in situ experiments were carried out in the summer of 2009 in the southern Beaufort Sea. Observational results show that the profiles of spectral diffuse attenuation coefficients of seawater near ice cover within upper surface of 50 m were not contaminated by the sea ice with a solar zenith angle of 55°, relative azimuth angle of 110°≤φ≤115° and horizontal distance between the sensors and ice edge of greater than 25 m. Based on geometric optics theory, the impact of ice cover could be avoided by adjusting the relative solar azimuth angle in a particular distance between the instrument and ice. Under an overcast sky, ice cover being 25 m away from sensors did not affect the profiles of spectral DACs within the upper 50 m either. Moreover, reliable spectral DACs of seawater could be obtained with sensors completely covered by sea ice.     

长江口北支异常强盐水入侵观测与分析

长江口北支由于径流分流比很小,盐水入侵较强,特别是枯季大潮期盐水甚至倒灌进入南支,影响上海市和江苏省的水源地水质。为了进一步研究北支盐水入侵的规律及影响因素,2014年1月1-9日在北支进行了大小潮同步水文观测。本次观测到了北支异常强盐水入侵:小潮期发生强盐水入侵,且强度大于大潮期。小潮期强盐水入侵导致中下游河段被高浓度盐水控制,盐度从下游B01到中游B02几乎没有变化,且盐度的涨落潮变化几乎消失。分析认为,小潮观测期间长江入河口流量较小、河口潮差不是太小,加上强偏北风,三者的叠加是导致强盐水入侵的主要原因。     

船舶海平面气压观测资料质量控制

随着数值预报模式不断发展,各类观测资料在数值模式中发挥着越来越重要的作用,船舶观测资料是海上3类观测系统 (卫星、飞机、船舶) 资料之一。为了保障船舶观测资料质量并有效地应用于数值模式,该文依据船舶观测资料的时空分布特征,以及2011年1月和7月T639分析场与观测资料对比分析结果,建立了一套船舶海平面气压资料质量控制方案,包括要素极值范围检查、缺测和冗余资料剔除、背景场一致性检查、测站黑名单建立等,并将该方案应用于2011年2月、6月、8月的观测资料。结果表明:船舶观测资料在时间上不连续且空间分布不均匀,会影响时间一致性检查和空间一致性检查质量控制效果;船舶海平面气压观测资料在所有观测要素中资料量最大,但其缺测和冗余资料量约占50%;黑名单资料的质量控制方案能够有效识别和剔除黑名单资料,且有利于对各测站的检查与维修工作;由于五大湖和大奴湖地区地形高度的影响,在背景场一致性检查过程中需对这些区域的背景场资料进行订正。