基于GPS掩星技术反演大气参数模型的优化

准确掌握地球大气中的水气分布,了解水气变化趋势对天气现象、全球气候变化、数值预报具有理论研究及实用价值。以无线电掩星技术为基础,利用掩星数据反演大气参数剖面。对原反演模型的不足进行了论证,并给出了反演个例。详细地论述了通过引入MM5先验温度T再通过线性迭代的方法反演对流层下部水汽廓线原理,给出了优化后模型反演个例。并对模型优化后反演廓线中存在的问题进行了分析,提出了下一步优化方向。     

Nonlinear Atmospheric and Climate Dynamics in China （2003-2006）： A Review

Recent advances in the study of nonlinear atmospheric and climate dynamics in China （2003 2006） are briefly reviewed. Major achievements in the following eight areas are covered： nonlinear error dynamics and predictability; nonlinear analysis of observational data; eddy-forced envelope Rossby soliton theory; sensitivity and stability of the ocean＇s thermohaline circulation; nonlinear wave dynamics; nonlinear analysis on fluctuations in the atmospheric boundary layer; the basic structures of atmospheric motions; some applications of variational methods.     

一种卫星反演海温资料的补缺方法

卫星反演海温资料的补缺问题一直受到气象海洋工作者的关注,本文对海温补缺问题提出一种新的构想.首先对所研究的区域分块处理,对每一块子区域海温缺失部分进行Kriging方法插值,并利用历史资料,将海温缺失部分构成一个时间序列,借助于Kalman滤波,得到滤波以后的海温,然后对插值与滤波后的海温进行数据拟合.在拟合过程中引入区域信息量V,在不同象素点参数条件下拟合出最优拟合参βα、β并进行误差估计,实际试验表明子区域选取200×200个象素点,并把整张云图分为144块区域,对海温补缺效果十分明显.本文为海温补缺提供了一种全新的,具有较高精度且实际业务系统可操作的方法.     

正压大气中非线性重力惯性波的非频散周期解——论Taylor展开的可能性

本文论证了正压大气中非线性重力惯性波的非频散周期解存在性及找到了该波解存在条件。通常来说要得到解析解是困难的,故利用Taylor展开来得到近似解。本文给出了Taylor展开的可能性。然后在Taylor展开允许的情况下,我们得到了近似解的表达式及波速公式,给出了该波动流场与位势高度场的配置结构,并揭示了非线性效应使得波动结构变得不对称。     

云的立体观测研究进展

对云的立体观测的研究历史做了回顾,按照具有代表性的观测平台的变化划分了4个发展阶段,分别予以介绍,内容包括典型平台、技术途径和特点、同步精度、云高指定精度等。重点介绍了双星联合观测的云高指定技术,分析了关键技术和可能存在的问题,为技术实现做了较好的准备。     

NUMERICAL EXPERIMENTS AND ANALYSIS OF DIGITAL FILTER INITIALIZATION FOR WRF MODEL

Initialization and initial imbalance problem were discussed in the context of a three-dimensional variational data assimilation system of the new generation “Weather Research and Forecasting Model”. Several options of digital filter initialization have been tested with a rain storm case. It is shown that digital filter initialization, especially diabatic digital filter initialization and twice digital filter initialization, have effectively removed spurious high frequency noise from initial data for numerical weather prediction and produced balanced initial conditions. For six consecutive intermittent data assimilation cycles covering a 3-day period, mean initialization increments and impact on forecast variables are studied. DFI has been demonstrated to provide better adjustment of the hydrometeors and vertical velocity, reduced spin-up time, and improved forecast variables quantity.     

变分方法反演双多普勒雷达低层二维风场

提出用变分方法和正则化方法相结合反演双多普勒雷达资料的低层二维风场的方法,即在目标泛函中加入正则化项（先验信息项）且合理选择正则化参数。数值试验结果表明：正则化项的引入能有效滤除反演风场中因奇点和观测资料引起的误差,提高反演精度,得到最优的全局反演风场。     

基于Bayes算法的Abel积分反演折射指数的研究

本文将Bayes算法应用到Abel积分方程中,利用End-to-End Generic Occultation Performance Simulation and Processing System（EGOPS）软件仿真出的弯角数据来反演大气折射指数,并与Tikhonov正则化的反演结果进行对比.当直接利用仿真所得的弯角数据（认为它是不含误差的）时,Bayes算法与Tikhonov正则化的反演结果具有很好的一致性,二者的均方根误差均为2.5470×10^-8;但在实际观测过程中,由于电离层以及水汽等方面的影响,所得到的弯角数据不可避免地会含有误差,可能产生高频成分,甚至存在间断的现象,因此我们在仿真的弯角数据中加入了满足高斯型分布的随机噪声,然后进行折射指数的反演试验.结果表明,相比于Tikhonov正则化技术,Bayes算法具有更高的反演精度.

     

非线性螺旋行星波的非频散解

本文将柱坐标中正压无辐散大气的运动方程组作适当简化后,求出了螺旋行星波的非频散椭圆余弦波解,并得到了波速公式及波参数间的一些诊断关系。这些关系绝大多数与观测事实相一致,故在大气中这种非频散的椭圆余弦波可能是真实存在的。或者可作为真实的非线性波动的第一近似。     

几种特殊地形对气流运动影响的解析研究

在地形相关函数与地形高度函数近似相等的假设下,利用一种解析方法得到多种典型地形影响下的大气中尺度运动的定常解析解以及对应的气流运动情况。结果表明,在地形上风方的水平方向不呈现波动形态;低(浅)的地形不会在大气中形成急流和转子。对各种有一定高(深)度的地形,当Froude数Fr 1/π时,大气波动仅出现在地形附近,低层流线接近地形,向上则波动有所减弱;当1/πFr1/(2π)时,该波动不仅出现在地形附近,还出现在地形的下风方,波长与地形的水平尺度无关,仅取决于背景场,且向上波动仍有所减弱;当Fr1/(2π)时,在地形下风方的大气中层,会形成一支急流,再往下风方,该急流又分为两支,一支位于大气高层,一支位于大气低层,并又会在大气中层再度汇合;在该急流的一侧或两侧,会出现转子;在奇异值Fr=(nπ)-1上出现间断,扰动会出现一个急剧增强的现象。