西藏气象指数通用计算系统

利用人机交互方式定义气象指数计算公式,设计了西藏地区常用气象指数计算系统。该系统在统一的操作界面上定义和读取输入气象数据,包括数值预报、实况数据、预报产品等数据及站号、经度、纬度和时间信息,将相应的数据以浮点数代入公式,并支持加、减、乘、除、乘方等数学运算符,三角对数、绝对值等数学函数,且、或、否等逻辑函数,≥、＞、≤、＜、=等判断运算符及自定义的分段函数,能够完成多项气象指数的计算,数据均以通用的MICPAS格式交互存储,在统一的平台上管理气象指数及产品制作,无需预报和服务人员编程即可实现新的气象指数。     

丽水市旅游气候舒适度分析

采用人体舒适度气象指数（BCMI）、寒冷指数（CI）、温湿指数（THI）和度假气候指数（HCI）等4个综合性的气候指标,对丽水市的旅游气候舒适度进行了分析评价,并着重对比分析了BCMI和HCI对旅游气候适宜性的表征能力。结果表明：丽水市全年有8个月BCMI处在4～6级之间,属一类气候适宜区;冬季CI值较低,无严寒现象,夏季低海拔地区THI值偏高,但海拔600 m以上地区（约占市域面积6成）THI值较低,适宜“避暑纳凉”;HCI比传统的BCMI表现的更客观、更全面,它不仅考虑了气候的热舒适性影响,还考虑了降水和云量对旅游出行及观光的影响,且就时间尺度而言,HCI更适合旅游舒适度逐日预报的开展。     

陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟

土壤湿度在陆气相互作用中的重要性体现在它既能影响陆地和大气之间水循环的速率, 又能改变地表的能量分配。本文针对陆面过程模型中描述土壤湿度变化的方程进行了理论分析, 指出在非均匀土壤和冻土中采用土壤水势梯度描述垂直非均匀土壤水分流动的合理性。基于描述土壤内部水热传输的统一土壤模型, 并利用推广的表征土壤水分特征的Clapp-Hornberger关系式, 研究了非冻结和冻结的土壤湿度对于垂直非均匀土壤的敏感性。结果表明, 由土壤质地决定的土壤水势和导水率对土壤湿度的模拟有重要的影响。具体地, 在决定土壤性质的Clapp-Hornberger关系式中, 与土壤质地有关的饱和水势、饱和导水率以及土壤孔隙大小分布指数B, 对土壤湿度的模拟起到了关键作用。参数B的重要性尤为突出, 它的增加会引起导水率的大大下降, 从而对水分在土壤中的垂直分布产生重要影响。饱和水势的绝对值和参数B的增加会使得土壤水势绝对值增加明显, 使土壤的结冰(融化)过程延迟, 土壤温度因为没有结冰(融化)释放(吸收)的潜热加热(冷却)而持续下降(上升), 因此在冻融时期土壤温度会比观测值振幅偏大。上述结果揭示了考虑土壤垂直非均匀性并采用有效的土壤特性参数对于陆面过程模型的重要性。     

河南一次西南涡暴雨的大气排熵指数特征分析

应用耗散结构理论,基于广义相当位温构建大气排熵指数,利用常规观测资料、地面加密自动站雨量资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料等,对2008年7月21—23日一次西南低涡东移造成的河南省大范围暴雨过程的大气排熵指数进行诊断分析,结果表明:大气排熵指数的演变与此次西南涡暴雨落区和雨强关系密切,暴雨落在负排熵指数中心偏南一侧,大雨以上降水分布在排熵指数负值中心轴线附近及其偏南侧;强降水开始前,排熵指数明显减小,强降水持续时间与排熵指数低值维持时间联系紧密;雨强不仅与排熵指数低值有关,且与低值维持时间、6h变化量也有密切关系。排熵指数低值中心位置和中心值的强弱变化与该个例中西南低涡中心位置和其强弱变化具有较好一致性。     

海温异常对东亚夏季风强度先兆信号的影响

利用ERA-Interim再分析资料、NOAA海温资料、CMAP格点降水资料和中国气象站降水资料,通过合成、相关和回归分析等方法研究了1979—2012年东亚夏季风强度与其先兆信号的关系,并分析了热带海温异常的可能影响。研究表明:东亚夏季风先兆指数反映了2月200 hPa纬向风距平的主要模态特征 (EOF1),前冬热带中东太平洋海温偏低 (高),2月亚洲地区西风急流位置偏北 (偏南),东亚夏季风先兆指数偏强 (弱)。前期热带海温异常对东亚夏季风强度有明显影响,前冬热带中东太平洋海温偏低 (高) 有利于东亚夏季风偏强 (弱)。2月亚洲中纬度地区纬向风异常特征在春季不能持续,先兆信号与东亚夏季风强度的联系主要源自热带海洋。     

方程误差系统的多新息辨识方法

多新息方法可以用于线性系统和非线性系统的自适应滤波、参数估计、自校正控制、自适应故障检测与诊断等.线性系统包括两种基本类型:方程误差类系统和输出误差类系统.本文将多新息辨识应用到方程误差滑动平均(EEMA)系统(即CARMA系统),研究多新息增广随机梯度算法和多新息增广最小二乘算法,应用到方程误差自回归滑动平均(EEARMA)系统(即CARARMA系统),提出基于分解的多新息广义增广随机梯度算法和基于分解的多新息广义增广最小二乘算法,以及基于滤波的多新息广义增广随机梯度算法和基于滤波的多新息广义增广最小二乘算法.     

遥感干旱应用技术进展及面临的技术问题与发展机遇

干旱是全球各地区普遍存在的一种气候现象,也是对人类社会影响最为严重的一种自然灾害。全球气候变化和社会发展加剧了干旱的影响程度,增强了干旱灾害的风险,给全球农业、水资源、生态环境安全以及社会可持续发展造成巨大威胁,提高干旱监测和早期预警技术水平是应对、管理干旱和减轻干旱脆弱性的基础。近30 a来随着全球对地观测技术的迅速发展,卫星遥感监测干旱技术取得很大进步,在全球干旱监测和早期预警中发挥着不可替代的作用。但是,干旱是多学科交叉的复杂问题,其发展过程缓慢、时间和空间表现特征差异很大,遥感监测干旱技术在应用中还存在许多技术问题,对抗旱防灾提供支撑的力度仍不够。本文在简要总结卫星遥感监测干旱应用技术的基础上,对各种指数(模型)应用中存在的问题进行评述,指出卫星遥感干旱监测面临的主要技术问题和未来发展机遇;针对我国卫星遥感干旱应用现状,提出了亟待解决的主要问题和应该努力的方向。     

高速公路交通事故与气象条件的关系研究

恶劣天气是高速公路交通事故发生的重要诱因。为了解气象条件对高速公路交通事故的影响程度,基于2006—2008年汉宜高速公路交通事故数据,统计分析了该路段交通事故的月际和日变化特征,利用事故率和日交通事故指数区分定义了交通事故频次和灾害严重程度,采用多项式曲线拟合了气象条件与事故指数的关系,确定了事故突发增长的临界气象指标。结果表明:汛期5—9月是汉宜高速公路交通事故高发时期,冬季其次,春季3—4月及秋季10—11月事故发生较少。高速公路交通事故存在明显日变化特征,03—04时和14—17时为事故高发时段。汉宜高速公路交通事故频率主要受中到大雨和夏季高温天气的影响,事故灾害严重程度主要受强降水和冬季低温天气的影响。大风强降水天气条件下的事故率要高于一般强降水条件下的事故率,夏季潮湿、闷热天气条件下的事故率要高于一般高温天气条件下的事故率。当高速公路沿线平均日雨量达到中到大雨时,事故率达到高峰;当沿线平均雨量超过20 mm时,事故灾害突发严重。当公路沿线平均高温超过33℃时,事故率突发增长;0~3℃的低温对事故灾害程度影响较大。     

A new composition-sensitive parameter for ultra-high energy cosmic rays

A new family of parameters intended for composition studies in cosmic ray surface array detectors is proposed. The application of this technique to different array layout designs has been analyzed. The parameters make exclusive use of surface data combining the information from the total signal at each triggered detector and the array geometry. They are sensitive to the combined effects of the different muon and electromagnetic components on the lateral distribution function of proton and iron initiated showers at any given primary energy. Analytical and numerical studies have been performed in order to assess the reliability, stability and optimization of these parameters. Experimental uncertainties, the underestimation of the muon component in the shower simulation codes, intrinsic fluctuations and reconstruction errors are considered and discussed in a quantitative way. The potential discrimination power of these parameters, under realistic experimental conditions, is compared on a simplified, albeit quantitative way, with that expected from other surface and fluorescence estimators.     

Detection and Correction of AMSR-E Radio-Frequency Interference

Radio-frequency interference (RFI) affects greatly the quality of the data and retrieval products from space-borne microwave radiometry. Analysis of the Advanced Microwave Scanning Radiometer on the Earth Observing System (AMSR-E) Aqua satellite observations reveals very strong and widespread RFI contam- inations on the C- and X-band data. Fortunately, the strong and moderate RFI signals can be easily identified using an index on observed brightness temperature spectrum. It is the weak RFI that is diffi- cult to be separated from the nature surface emission. In this study, a new algorithm is proposed for RFI detection and correction. The simulated brightness temperature is used as a background signal (B) and a departure of the observation from the background (O-B) is utilized for detection of RFI. It is found that the O-B departure can result from either a natural event (e.g., precipitation or flooding) or an RFI signal. A separation between the nature event and RFI is further realized based on the scattering index (SI). A positive SI index and low brightness temperatures at high frequencies indicate precipitation. In the RFI correction, a relationship between AMSR-E measurements at 10.65 GHz and those at 18.7 or 6.925 GHz is first developed using the AMSR-E training data sets under RFI-free conditions. Contamination of AMSR-E measurements at 10.65 GHz is then predicted from the RFI-free measurements at 18.7 or 6.925 GHz using this relationship. It is shown that AMSR-E measurements with the RFI-correction algorithm have better agreement with simulations in a variety of surface conditions.