由GMS卫星资料获取我国夏季地表辐射收支

地表辐射收支是一个重要的基本辐射参数，本文导得卫星可见光和红外波段测值与地表辐射收支的基本关系，据此利用ＧＭＳ静止气象卫星可见光和红外通道数值化资料和地面辐射收支观测资料，建立了几个由卫星资料估计地面辐射收支的模式，选择效果最佳的一种模式，通过内插方法求取全国辐射收支分布，回归效果与实测结果比较表明。

由卫星资料估算晴空大气太阳直接辐射和散射辐射

根据光的多次散射理论 ,对水汽、气溶胶、臭氧、混合气体等实行辐射参数化处理 ;利用中国探空站资料和诺阿 ( NOAA)气象卫星垂直业务探测器 ( TOVS)资料反演的探空资料 ,由离散纵标法计算了大气各高度上的太阳直接辐射和散射辐射 ,并与此同时的和同站点位置的卫星可见光、红外测值进行统计回归拟合 ,建立卫星测值与大气中太阳直接辐射和散射辐射的计算模式 ,据此可以利用卫星资料估算太阳直接辐射和太阳散射辐射 ,这对于大气环境光学特性和大气环流、气候变化的研究有重要意义。

由GMS资料估算夏季青藏高原地区地面总辐射

用辐射理论导得了卫星测值与地面总辐射的关系，据此建立了用卫星资料估算地面总辐射的七种模式，选择效果最佳的一种估算了青藏高原地面总辐射，结果表明，这种方法能弥补高原地区资料不足的缺憾。

利用静止气象卫星资料估算青藏高原降水的初步探讨

用间隔为３ｈ的静止气象卫星红外云图资料，分析了我国夏季青藏高原上云系的空间分布特征，并以１９８１～１９８３年６、７、８月的红外云图资料与相应地区的降水资料，建立利用卫星云图资料估算青藏高原地区降水的模式。检验表明该方法对弥补青藏高原上地面站稀少，降水资料不足的缺陷很有帮助，能为研究青藏高原地区的气候状况、水资源的分布和数量提供依据。

使用GMS数值化卫星资料估计梅雨锋降水的初步探讨

应用ＧＭＳ可见光和红外通道数值化资料，针对梅雨锋云系特点，选用云顶红外计数值（ＩＲＣ）、可见光计数值（ＶＩＳＣ）、红外计数值梯度等因子，用逐步回归法导得高层高积云、多层云和积雨云的降水与上述因子的关系，并将估计结果与理论、实测降水比较，表明该方法估计效果较好，采用云分类降水估计结果比无云分类的要好。

夏季长江中游AB区雷雨大风天气的卫星云图概念模式

从间隔3小时一次的静止卫星云图上发现,对一些生命很短、尺度很小的雷雨大风天气,并非都能很好地进行分析,尤其是对一些短时大风天气,其持续时间只有几分钟或十几分钟,根据卫星云图分析这种天气有一定的困难.但是,对某些雷雨大风天气,可以在卫星云图上进行监视,分析其发生发展的演变特征与天气尺度云系间的相互作用.为了利用静止卫星云图。

河南省对流性暴雨云系特征与概念模型

利用2005-2010年FY-2C/E和MODIS卫星资料、A0报文、自动气象站降水资料及常规观测资料,修订了河南省对流性暴雨中尺度对流系统标准,统计分析了暴雨中尺度对流系统的活动规律和降水特征,初步建立了河南省典型对流性暴雨概念模型。河南省对流性暴雨中尺度对流系统主要包括新生对流云团、β中尺度对流系统、α中尺度对流系统及带状中尺度对流系统。对流性暴雨易产生于中尺度对流系统的发生、发展期,多发于中尺度对流系统云顶亮温低中心附近及后侧梯度大值区,云系上云光学厚度高值区为中尺度对流系统发展潜势区。低槽(涡)切变型和低槽型过程中干冷气团对中尺度对流系统的发生、发展起触发作用;高压后部型与午后边界层辐射增温关系密切,能量锋、边界层辐合线是中尺度对流系统的触发系统;切变型过程中干线的作用较重要。河南省对流性暴雨中尺度对流系统多发展于山区附近,移动路径有东移、东北移和东南移型,高层云导风可为中尺度对流系统的移动发展提供预报信息。

雷暴云电结构与闪电关系初探

利用雷暴云偶极性电结构理论,结合卫星和雷达资料分析了不同荷电结构下地面电场。结果表明:当正电荷中心高度越高、负电荷中心高度越低,形成的地面负电场越大,越有利于地闪的形成;负地闪发生后或云砧下方,地面电场成正极性,易引发正地闪;地闪分布与雷达回波、卫星云图中雷暴云位置基本一致,结合雷达和卫星资料可初步判断正/负地闪发生位置。

L波段探空高分辨率廓线中近地层信息分析及相关模型

L波段高空气象探测系统的更新换代,提高了大气探测精度,L波段"秒级"数据为垂直高分辨率廓线探测信息的获取提供了气象要素再分析的基础平台。为了探讨L波段探空垂直高分辨数据应用的可行性,考虑到用于对比分析的其他观测系统获取"秒级""高时间密度"同步观测数据的设备条件,本文重点选用了JICA(中日气象灾害合作研究中心项目)PBL(行星边界层)通量铁塔梯度观测系统来进行对比分析,并构造L波段探空再分析与通量铁塔近地层气象信息相关模型。研究结果表明,L波段探空垂直高分辨率廓线近地层数据能够较好地描述大气边界层内近地层温、湿、压;所建立的温、湿、压模型具有推算PBL铁塔近地层的温、湿、压的可行性。研究结论可为L波段高分辨率垂直廓线再分析平台及其对大气结构描述可行性提供具有应用价值的技术基础。基于L波段高分辨率垂直廓线再分析信息平台的构造,将有助于开发全国L波段探空在数值模式应用方面的潜力,推进探空垂直高分辨信息在数值模式同化系统中新技术的发展。

43a来我国城市气候和太阳辐射的变化特征

利用1961—2003年气候观测资料和辐射资料,综合分析了我国10个城市43 a的云量、日照百分率、相对湿度、气温、降水以及到达地面的太阳辐射等要素的变化趋势。结果表明:(1)43 a来10个城市中,多数城市的总云量减少而低云量增加;(2)各城市的日照百分率呈减少趋势;除乌鲁木齐外,其他城市相对湿度呈减小趋势;各地气温都有所升高;降水量变化的地区性差别较大而总体上变化幅度不明显;(3)除昆明外,各地太阳总辐射呈下降趋势,且总辐射减少主要是由直接辐射减少引起的。由此揭示,43 a来我国城市正经历着以变暖变干为主的气候变化过程,人类活动特别是工业化和城市化进程,对气候系统产生了重要影响。

PRISM在松花江流域降水分布中的应用研究

基于松花江流域46个国家基准站的年降水资料和分辨率为1 km的数字高程模型(DEM)数据,考虑了距离和高程权重,利用PR ISM(Parameter-elevation Regression on Independent SlopesModel)内插方法计算了松花江流域2000—2004年各年降水量,通过Arcinfo输出了含有地理信息的降水量分布,细致地反映了松花江流域降水量的空间分布状况,并对所用气象站点数据作了交叉验证,误差在可接受范围内。

利用MODIS产品分析东北地区积雪覆盖状况及冬季气候特征

利用Terra卫星MOD IS产品提取了东北地区2000—2005年积雪覆盖率信息,给出了近5 a积雪覆盖率的时空变化和可信度信息,可以作为流域融雪径流预报模型的输入参数使用,也可以作为区域性积雪对气候反馈的研究依据。依照积雪覆盖的时间序列图及分布图分析了各年份冬季冷空气强度及变化和次年春季融雪状况。

GMS-5卫星资料和常规地面资料反演大气可降水量

探讨用GMS-5卫星资料结合常规地面资料反演大气可降水量的可行性,建立由3个通道亮温和地面水汽压反演可降水量的经验公式,并分季节进行回归统计,得到不同季节的统计参数。用990组数据对所得到的经验公式进行检验,得探空测值与反演值比较的平均绝对误差为0.1903g/cm2,均方根误差为0.2758g/cm2,相关系数为0.97,具有较高的反演精度。

利用TOVS资料计算我国东南地区的太阳直接辐射和散射辐射

根据多次散射理论—离散纵标法 ,将极轨卫星产品资料 ( TOVS资料 )作为初始资料 ,利用中分辨率大气传输模式 MODTRAN3分别计算出晴空和有云情况下5个层次的观测波段的太阳直接辐射和散射辐射 ,与国家一级探空站探测的大气温、湿廓线计算出的辐射值进行比较。发现晴空状况下基本一致 ,有云时存在一定误差 ,表明由卫星的 TOVS资料估算我国东部地区的晴空辐射资料 ,可以弥补我国辐射资料的不足。

高斯权重法在温度场插值中的应用研究

对于1km分辨率的温度插值,在高斯权重插值法的基础上,提出加入地形因子的两种应用方案,并给出相应的误差订正和逐步订正方案,并以长江流域中上游2001年189个测站的5月1日的平均温度、最高温度、最低温度资料为例,通过比较选取一种简便的、精度高的、与地形吻合更好的复杂地形温度的空间插值方案。利用这种方法所得到地形吻合较好的分辨率为1km的温度场栅格图,且日平均温度、日最高温度和日最低温度,插值平均绝对误差均提高了1.2℃左右(对于平均温度,插值平均绝对误差为0.43℃),插值平均误差平方的平方根均提高了1.5℃左右(对于平均温度,插值平均误差平方的平方根为0.56℃),对全年,日平均温度平均绝对误差可达0.77℃以下。

基于径向基函数网络的云自动分类研究

采用 GMS- 5红外 ( 1 0 .5～ 1 2 .5μm)和可见光 ( 0 .55～ 0 .9μm)两通道资料 ,采集了 1 999年 7— 1 0月中国东南沿海 57区、58区和 59区包括晴空在内的 1 2类云目标样本 2 91 2个 ,采样窗尺寸为 8× 8像素 ,随机生成训练和测试两个样本子集。对径向基函数网络 ( radial base function neural network,RBF)在云分类问题研究中的应用价值进行了全面的测试与分析 ,得到了肯定的结论 ,提出了优化设计的方法。对6类云型分类试验 ,平均正确率为 86 % ;对 1 1类云型分类试验 ,平均正确率为6 7%。采用自组织竞争神经网络实现寻找 RBF神经网络的隐层神经元中心。在特征空间生成过程中 ,采用小波包分解算法实现模式特征抽出。结果表明 ,小波包分解特征能很好地描述不同云型的差异。

土壤水分的垂直运动对黄土高原糜田土壤温度的影响

利用2005年8月21—23日黄土高原塬区地表过程野外试验加密观测土壤温度数据,通过耦合热传导对流方法计算得到糜田0.05～0.1 m浅薄土壤层的热扩散率为2.950×10^-7～3.015×10^-7m^2.s^-1,液态水通量密度为1.738×10^-6～2.197×10^-6m^3.s^-1.m^-2。在此基础之上,利用耦合热传导对流方程和传统热传导方法对土壤温度进行模拟,结果表明：由于传统热传导方法没有考虑土壤水分的垂直运动,模拟振幅偏大0.4 K、位相后移0.140 7 rad,与观测值的协方差分别为2.99、2.14;耦合热传导对流方法模拟振幅与观测值的协方差为2.13,模拟结果较理想。

两种不同雨滴谱分布的分析

为了拟合实际观测的雨滴谱资料,采用不同阶数矩确定谱分布函数的谱参数。由此确定的M P分布函数和Γ分布函数在计算不同阶数矩对应的物理参量时存在差别,矩的阶数越高,差别越大。当粒子直径满足一定条件时,矩计算的积分截断效应可以忽略。

TRMM卫星观测到的华南地区的闪电时空分布特征

利用TRMM卫星上携带的闪电探测仪(LIS)所获取的9年闪电资料(1998—2006年)对华南地区闪电活动的时空分布特征进行了分析。该地区闪电次数的年差异较大,最多年份是最少年份的2倍多,闪电活动季节性特征非常明显,闪电主要集中发生在春末仲夏,呈现双峰值特征,4—8月是闪电高发期(约占全年总闪电活动的81.91%)。闪电活动的日变化表明,8月份闪电活动绝大多数发生在午后至傍晚时分,这也与对流活动相对应,5月份闪电活动除在午后有一个峰值区外,在凌晨也有一个不小的峰值区。华南地区的闪电密度高值区主要有:清远-广州一带、廉江市附近、海南岛中部,闪电密度低值区主要位于南海水面上。分析表明:华南地区闪电时空分布除与大尺度的天气系统背景有关外,还与太阳辐射、地形抬升、下垫面的性质等有关。太阳辐射的季节变化和日变化等是造成闪电时间分布的重要原因;地形的抬升作用和下垫面的性质及其差异是造成气候意义上中小尺度闪电空间分布差异的重要原因。

利用MODTRAN 3计算我国太阳直接辐射和散射辐射

根据光的多次散射理论——离散纵标法 ,利用我国国家一级辐射测站的大气廓线 ,计算出晴空大气观测波段不同高度上的太阳直接辐射和向下散射辐射。将模式输出的地面辐射值与地面辐射观测资料进行比较 ,对不同高度的太阳直接辐射和向下散射辐射以及日变化进行了讨论。最终目的是直接由 MODTRAN3计算我国辐射空白站的地面辐射值 ,以弥补我国辐射站稀少 。