Soil moisture retrieval from satellite images and its application to heavy rainfall simulation in eastern China

The soil water index (SWI) from satellite remote sensing and the observational soil moisture from agricultural meteorological stations in eastern China are used to retrieve soil moisture. The analysis of correlation coefficient (CORR), root-mean-square-error (RMSE) and bias (BIAS) shows that the retrieved soil moisture is convincible and close to the observation. The method can overcome the difficulties in soil moisture observation on a large scale and the retrieved soil moisture may reflect the distribution of the real soil moisture objectively. The retrieved soil moisture is used as an initial scheme to replace initial conditions of soil moisture (NCEP) in the model MM5V3 to simulate the heavy rainfall in 1998. Three heavy rainfall processes during 13–14 June, 18–22 June, and 21–26 July 1998 in the Yangtze River valley are analyzed. The first two processes show that the intensity and location of simulated precipitation from SWI are better than those from NCEP and closer to the observed values. The simulated heavy rainfall for 21–26 July shows that the update of soil moisture initial conditions can improve the model’s performance. The relationship between soil moisture and rainfall may explain that the stronger rainfall intensity for SWI in the Yangtze River valley is the result of the greater simulated soil moisture from SWI prior to the heavy rainfall date than that from NCEP, and leads to the decline of temperature in the corresponding area in the heavy rainfall days. Detailed analysis of the heavy rainfall on 13–14 June shows that both land-atmosphere interactions and atmospheric circulation were responsible for the heavy rainfall, and it shows how the SWI simulation improves the simulation. The development of mesoscale systems plays an important role in the simulation regarding the change of initial soil moisture for SWI.     

中国耕地土壤相对湿度时空分异

以全国653个农业气象站1993-2013年耕地的土壤相对湿度数据为基础,运用地统计方法,分析中国耕地土壤相对湿度时空分异特征与规律。结果表明:自1993年以来全国耕地的土壤相对湿度呈现波动上升趋势。全国耕地的土壤相对湿度普遍大于60%,分布区域自4月中旬开始随夏季风推移不断向北向西扩大,自10月下旬开始向东、南方向缩小。耕地土壤相对湿度值随土壤深度的增加而增加。年际尺度上,耕地的土壤相对湿度在夏秋季上升速度最快,变化幅度随土层深度增加而变小。土壤相对湿度与降水量存在较强的正相关关系,与潜在蒸发量、气温普遍存在较强的负相关关系。土壤相对湿度与各气象要素的相关性随深度加深而减弱。春、夏、秋季气象因素对旱地土壤相对湿度影响较大,冬季气象因素对水田影响更大。     

一个引入近地层的土壤一植被－大气相互作用模式

本文在国外同类模式基础上，结合自己特点建立了一个土壤一植被－大气近地层的相互作用模式。在这个模式中，土壤和植被与大气之间的各种通量输送是与近地层大气进行的，而不是同较高层大气直接交换，更符合实际情况。以大气几十米高处的风、温度、湿度为输入参数，驱动运行本模式，进行敏感性试验，并用有限的观测数据相比较。结果证明，本模式能合理模拟土壤、植被、大气的温、湿以及各种通量的变化。进一步与中尺度大气模式耦合可以用于气候研究。     

冷空气爆发时陆地边界层的数值模拟

本文建立了一个三维中尺度模式,分别模拟了平坦地形及规则山地情形下冷空气爆发过程,并模拟了无冷空气时天气演变过程作为比较.模拟结果合理地给出了冷空气爆发后边界层内诸要素的变化规律,如大风的出现、风向的改变、动量通量的增大、气压的升高等.     

土地利用总体规划修编前期工作若干问题探讨

根据《国务院办公厅转发国土资源部关于做好土地利用总体规划修编前期工作意见的通知》（国办发[2005]32号,以下简称“文件”）的要求,我省正在开展新一轮土地利用总体规划修编前期工作（以下简称前期工作）。“文件”要求各地“要以严格保护耕地为前提,以严格控制建设用地为重点,以节约和集约利用土地为核心,开展规划实施评价、基础调查、资料收集、课题研究和政策建议的论证等规划修编前期工作,为土地利用总体规划修编打好基础”。并于年底之前就前期工作的情况向国土资源部呈报报告,报告经国土资源部批准之后,才能编制规划方案。     

一个与大尺度模式耦合的边界层温度诊断模式

本文提出一个与p—σ五层原始方程模式耦合的边界层温度诊断模式。应用大模式提供的温度场作为边条件数值求解边界层热力学方程得到边界层温度。用FGGE资料一次寒潮过程进行试验,说明结果达到一定精度。本边界层模式原则上可应用于其他大尺度模式。     

水面粗糙度可变时的定常中性大气边界层数值模式

本文将Blackadar的中性大气边界层数值模式推广到水面上的大气边界层,其中粗糙度是摩擦速度的函数.解得的若干边界层特征参数满意地符合实测结果和理论考虑,因此,本模式可用来计算水面边界层中不同高度的风速,只要知道地转风和地理纬度即可.最后,将模式推广到空气动力学光滑流的情况.     

海陆地形对夏季温度场的影响

本文研究了海陆及大地形对温度纬圈距平场的影响。研究指出夏季亚欧大陆及青藏高原所在的北半球东半部是全球各半球中最暖的半球,海陆地形对温度场的直接影响,因海陆地形的大小而不同,范围和强度以地面为最大最强,然后随高度减小,在300—200毫巴出现一个第二大值带。这是由于地面感热加热和降水潜热加热作用不同所造成的。夏季高原大地形加强了陆地的加热作用,影响范围远远超过了地形本身。另外,也讨论了高原季风的问题。     

天津塔层风切变的研究

根据天津气象铁塔１９９０－１９９２年冬季８个月的风速、风向、温度等资料的分析，得到了天津２５０ｍ以下边界层中风切变的若干特征，如风垂直分布幂次律中指数ｐ的时空变化及频数分布，各层各时段风切变的频数分布，风切变与温度梯度、稳定度的关系。这些特征有助于对城市下垫面塔层中风垂直分布的了解。还分析了冷锋过境前后风切变及温度状 的分布情况。     

利用遥感技术建立网络三维电子地图的应用

介绍利用最新卫星影像数据辅助三维建模、快速更新地图和三维地形构建三个方面的应用,通过三维数字城市建设的实践,说明卫星影像在三维电子地图建设中发挥的重要作用,并阐述了卫星影像图是网络地图中的重要表现形式之一。