基于小波变换的苏州暴雨前GNSS水汽异常变化分析

为研究暴雨前的大气水汽异常变化,该文基于2022年苏州市全球卫星导航系统(GNSS)数据和邻近气象站的逐小时降水量观测数据,利用小波变换方法分解重构GNSS大气可降水量(PWV)时序,分析暴雨前的GNSS PWV时序变化特征和异常信号。研究结果表明:2022年苏州暴雨发生前PWV普遍有1~3日内的明显上升期,夏季暴雨的PWV最大峰值可达72.4 mm,秋季暴雨PWV的最大峰值可达68.3 mm,春季暴雨的PWV峰值最大可达46.3 mm;突发性极端暴雨与PWV增幅关系密切,增幅越快,降水量越大;PWV经小波分解重构后,第四层高频系数(d4)的峰值或谷值往往早于暴雨发生时刻1~3 d,PWV增幅越快,PWV的d4高频系数振幅越大。本方法可探测出暴雨发生前的PWV时序异常变化,为暴雨短临预报提供一定参考依据。

融合反距离加权和傅里叶变换的MODIS水汽校正方法

MODIS反演的可降水量(PWV)为连续的面状数据,精度不高;而GNSS水汽探测技术精度高,但为离散的点数据。本文综合两者优势,提出一种融合反距离加权和傅里叶变换的MODIS水汽校正方法,利用GNSS PWV来校正MODIS PWV产品,并采用香港地区GNSS数据和MODIS水汽产品进行实验验证。该方法首先考虑空间插值问题,使GNSS PWV与MODIS水汽在空间点位上一致。选取不同数量的MODIS像元点,对比6种插值算法的精度,发现选取5个插值参数时插值效果最佳,选择反距离加权法得到的插值水汽产品精度最高,平均偏差为-0.99 mm。其次考虑水汽校正问题,构建3种模型对MODIS PWV进行校正,发现傅里叶变换模型的均方根误差改进率可达70%以上。新模型的MODIS水汽校正方法能够减弱局部数据的影响,更准确地反映该地区的水汽分布情况。

热冲击条件下硅酸镱环境障涂层组织演变研究

硅酸镱是重要的环境障涂层(EBC)材料,本文采用等离子喷涂方法制备硅酸镱涂层,对其进行了热冲击考核,包括纯燃气和含钙离子水汽热冲击,并初步研究了经过热冲击的涂层组织演变行为。结果表明,高温下双硅酸镱相容易发生向单硅酸镱相的转变,这可能是因为涂层材料和水汽发生了反应。在1350℃燃气环境下,涂层表层发生了明显的烧结现象。在含钙离子水汽热冲击(加热温度1250℃)条件下,硅酸镱涂层表层形成了鼓泡特征,同时受到了钙离子腐蚀。本文通过对涂层显微组织的分析,提供了可能的组织演变与化学反应机制。

冷冻食品自然脱水对品质的影响及抽运机理研究

研究了食品冷冻期间的升华失水物理过程 ,探讨包装容积内的小环境热力学不平衡对水汽扩散、凝结的影响 ,分析了水分迁移速率随时间变化的趋势和对食品熟加工时间的影响 。

小波变换在太赫兹时域光谱分析中的应用

随着超快激光技术的发展及其人们对太赫兹(THz)电磁波波段与脉冲光源认识的进一步深入,太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术作为一种新的、快速发展的光谱分析方法在许多领域备受关注。利用太赫兹时域光谱技术在空气环境下测量样品时,样品的太赫兹光谱会因空气中水蒸气的影响而出现振荡现象。文章利用太赫兹时域光谱分析技术分别在氮气和空气环境下测量了七种样品在0.2～1.9太赫兹波段的光谱,并以氮气环境下的太赫兹光谱为参考,利用小波变换对空气环境下测量的数据进行了处理,消除了太赫兹光谱中水蒸气吸收造成的影响,实验结果证明了该方法的可行性,在此基础上,还对其中四种样品做了成像和识别,并得到了较好的结果。

淮河流域致洪暴雨的异常水汽输送

为了从多方面提取对致洪暴雨有指示意义的异常信息,进一步提高对致洪暴雨的判别能力,利用Box-Cox变换将信号场方法引入致洪暴雨水汽条件气候异常的诊断,并具体分析了2003年、2005年和2007年淮河流域致洪暴雨850 hPa水汽通量场的气候异常特征。结果表明:淮河流域致洪暴雨期间,850 hPa经向水汽通量信号场105°E～125°E易形成以淮河流域为中心南正北负的双极型配置;850 hPa纬向水汽通量信号场低纬的显著信号反映出各条水汽输送通道的相对重要性因致洪暴雨而异。

伴随对流层中低层气温持续下降的雪转雨过程分析

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)0.25°×0.25°分辨率细网格模式产品、探空观测资料和风廓线雷达等资料,对2014年2月18日浙江嘉兴雨雪天气过程中降水相态先由雨转雪、再由雪转雨的变化条件进行了分析,并对ECMWF细网格模式产品进行了预报性能检验,结果表明:模式形势预报准确,但未能预报出雪转雨过程。在对流层中低层气温持续降低的情况下,水汽凝结高度不同是造成两次相态转换的主要原因。上午垂直运动加强,水汽充沛,降水粒子的凝结高度高,足以形成大的雪花,在较低的零度层高度以下降落时不至于融化;下午垂直运动减弱,水汽集中在低层,尽管这一高度层的气温在-3^-2℃,但是不足以凝结成固态降水,同时地面气温受海上暖平流影响而回升,因此降水相态由雪转雨。

沈阳城区一次暴雨过程的水汽条件分析

利用Micaps实况资料、东北区域中尺度数值模式分析场资料和常规观测资料,对2013年8月16日沈阳城区暴雨的水汽条件进行了分析。结果表明:850 hPa以下城区上空水汽含量占整层的80%以上,地面比湿呈现快速增加后减少的变化,比湿峰值对应的并不是强降水的最强时刻。强降水发生前,城区地面周围的湿度分布不均匀,水汽输送主要以南北向为主。比湿的迅速增加主要是由于降水前风向和风速的快速变化,其中主要是南风分量的贡献。城区上空垂直方向上水汽主要是850hPa向上输送,850 hPa以下输送强度逐渐减弱。伴随着强降水的开始,水汽的垂直输送转为高度层越低,输送强度越大。强降水发生时,地面U、V方向上水汽通量快速减小。强降水发生后,地面和高空水汽输送均发生了变化。大气可降水量与降水量之间具有一定的对应关系,可降水量的大小主要是取决于水平水汽通量辐合的大小,水汽局地变化对可降水量的贡献较小。水汽通量的辐合、辐散的大小主要取决于水平风场引起的辐合、辐散的大小。

“07.08”陕西关中短历时强暴雨水汽条件分析

利用T213资料和地面逐时加密观测资料,对2007年8月8-9日陕西关中短历时强暴雨过程的水汽条件进行了详细的分析。结果表明,关中短历时强暴雨水汽来源于关中周围的高湿区,暴雨期间暴雨区上空水汽浅薄,地面至低层风向快速变化使暴雨区地面到低空湿度经历了减小—突然增加—快速减小的过程,水汽的聚集是通过偏东气流输送实现的,东西向水汽辐合是暴雨区水汽辐合的主要贡献者,北边界水汽的输入、输出和东边界水汽输入的突然增大、减小对暴雨的发生、发展及其结束有一定的指示意义;暴雨中心位于水汽通量大值中心及其下风向的水汽通量辐合中心之间;暴雨区可降水量的大小主要取决于水平水汽通量辐合的大小,水平水汽通量辐合的大小关键在于水平风场形成的辐合大小,而强降水的发生、加强、减弱及消亡与水汽的局地变化和水汽平流的变化关系更加紧密;近地层充足的水汽供应和水汽垂直输送形成的反环流圈使暴雨区水汽、能量迅速增加和抬升,建立了不稳定大气并触发能量释放,强降水开始;反之,形成暴雨的水汽条件不复存在,强降水结束。

基于小波变换的河北省GPS PWV与PM_(2.5)的相关性分析研究

以2014-01~03的河北省GPS和PM_(2.5)观测数据为例,利用小波变换方法开展GPS水汽和PM_(2.5)浓度的相关性分析。结果表明,低频系数重构的GPS水汽与PM_(2.5)浓度序列较好地反映了两者之间的正相关特性;D7高频信号(128~256h)及D7与D6高频信号(64~256h)重构的GPS水汽与PM_(2.5)浓度的相关性较原始序列的相关性有较大提高;对于持续7d的重度雾霾过程,由第7层和第6层高频系数重构的GPS水汽序列与PM_(2.5)浓度序列的相关性达到0.890;不同时刻水汽变化对PM_(2.5)浓度观测的影响,在水汽变化波动较大时段,水汽与PM_(2.5)浓度的相关性为正;对于水汽变化波动较小时段,由于水汽与PM_(2.5)浓度峰值时刻的差异,水汽与PM_(2.5)浓度序列的相关性则不明显。

汽液两相流动不稳定性的小波包研究法

利用小波包对信号的精确细分特性,对汽液两相流动密度波不稳定性的脉动信号进行分析,并由此得到两相密度波不稳定性脉动的特征向量。由这些特征向量可得到汽液两相流动脉动能量随脉动频率的分布状况,开创了对汽液两相流动密度波不稳定性研究的新视角。

推算大气综合水汽转换系数K值的计算与分析

介绍了计算转换系数K的两种方法,利用不同测站上的实测数据,对两种方法计算的K值进行分析和比较,分析不同纬度不同季节K值的变化规律,得到了一些有益的结论。

水汽瞬态相变的激波管实验研究进展

从激波管内水汽瞬态相变实验研究的角度出发，探讨利用激波管理论及实验技术应用于人工影响降雨、消雹所涉及的云雾瞬态相变问题。首先介绍利用激波管研究水汽瞬态相变的概况，并介绍一些特殊激波管及实验状态的控制。然后介绍激波管内水汽相变过程研究的测试原理及方法。最后讨论在研究爆炸方法进行人工降雨、消雹和自然闪电、雷击等问题时。

小波检测汽液两相流动密度波不稳定性的分行特征

结合小波变换和分解良好的时频局部化特性与分形理论,从非线性复杂系统出发,通过未经简化和抽象的研究对象去认识其内在规律性的非线性特性,对汽液两相流动密度波不稳定性同时进行时频分析和非线性分析,并检测脉动参数的分行特征。

FTIR法测量中水汽吸收对测量精度影响的初步研究

水汽吸收线分布于整个中红外波段,它的存在干扰红外光谱的定量分析。分析了水汽谱吸收对测量精度的影响。利用傅里叶变换红外光谱法分别测量了经过干燥处理的待测气体和未经干燥处理的待测气体,并分别对两次测量中CO、CO_2、N_2O和CH_4浓度的测量精度及检测限进行了比较。实验表明:对样气进行干燥预处理可以提高测量精度和检测限。

激波管中实验模拟爆炸波对水汽作用的研究

利用激波管中波系间的相互干扰，实验模拟了爆炸波对水汽的作用，并通过光学测试方法，对水汽同质核化、凝结非定常瞬态变化过程进行了测定．结果表明：在爆炸波强度较弱时，水汽不发生凝结；而在一定强度爆炸波后的非定常流场中，水汽会发生同质核化、凝结．

干燥条件和增塑剂对海藻酸钠——羧甲基纤维素钠膜阻隔性能的影响

研究温度、湿度等干燥条件和甘油、山梨醇作为增塑剂对海藻酸钠—羧甲基纤维素钠复合膜水蒸气透过率和阻氧性的影响。结果表明:在干燥温度为50℃、湿度为55%时,海藻酸钠—羧甲基纤维素钠复合膜的阻隔性能最佳。山梨醇和甘油的添加使膜的水蒸气透过率增大,阻氧性降低,且山梨醇对膜阻氧性抑制效果比甘油更大。对添加增塑剂的海藻酸钠—羧甲基纤维素钠复合膜进行红外光谱分析发现,小分子醇类增塑剂阻碍了大分子间氢键的形成,破坏了聚合物之间的相互作用,不利于膜形成均匀立体的网状结构,使膜结构变得疏松,改变了膜的阻隔性能。

南京地区地基GPS水汽反演中加权平均温度模型研究

地基GPS气象学的核心思想是通过垂直方向上GPS信号的湿分量延时确定出可降水量,而这两个物理量之间的转换必须使用加权平均温度。本文讨论了加权平均温度的几种逼近方式及其容许误差,然后利用南京地区高空大气探测资料,采用回归分析方法,建立了适合该地区对流层加权平均温度计算公式。研究结果表明,该公式有效地消除了在南京地区使用探空数值积分公式引起的系统误差,较好地满足了地基GPS气象应用中对温度实时性和高精度的要求。

基于小波变换的GPS水汽与气象要素相关性分析

利用北京市GPS连续观测资料结合气象资料开展GPS水汽与气象要素的相关性分析。首先使用GAMIT软件解算2009-06-01~2012-04-30的北京GPS连续观测网观测数据并结合气压数据获得测站水汽序列;然后用小波变换方法对GPS水汽、温度和气压数据进行分解与重构,并对重构后的数据进行相关性分析。GPS水汽序列的变化趋势与温度呈显著正相关,与气压呈显著负相关。水汽和气压存在年周期和半年周期变化,两者存在显著负相关特性;温度有年周期变化,水汽和温度在d13重构结果的相关性最好,存在显著正相关特性。

内蒙古油砂固体颗粒的矿物组成和亲疏水性特征

油砂是一种重要的非常规油气资源,由沥青、固体颗粒(包括粗颗粒和细颗粒)和水组成,其开发利用的关键在于提高其中沥青的提取效率。溶剂提取技术因其沥青提取效率高、环境友好等优点被认为有望取代现有水基提取技术。在溶剂提取过程中,主要存在沥青中固体颗粒残留率高和尾矿中有机溶剂回收效率低的问题,这与固体颗粒的组成结构和表面性质密切相关。因此,探明油砂中固体颗粒的矿物组成和表面性质(特别是亲疏水性)至关重要。中国内蒙古地区的油砂具有储量丰富、含油率高等特点,目前关于该地区油砂中固体颗粒的矿物组成和亲疏水性等特征尚不完全明确。本文对来自该地区油砂样品采用环己烷分离其中的沥青和固体颗粒,采用45μm标准筛分离固体颗粒中的细颗粒和粗颗粒,采用激光粒度分析仪、X射线衍射仪、比表面积及孔隙度分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、有机元素分析仪、扫描电镜和能谱分析等多种手段对颗粒的矿物结构进行分析,采用表层浮选法和水蒸气吸附法对颗粒的亲疏水性进行评价。结果表明,油砂固体细颗粒和粗颗粒分别占总固体含量的53.4%和46.2%;固体细颗粒中含有蒙脱石、高岭石、伊利石、α-石英和钙长石等,粗颗粒中主要含有α-石英、钙长石及少量高岭石、伊利石和蒙脱石;细颗粒的沥青残留量、羟基含量均高于粗颗粒;细颗粒和粗颗粒的平均临界表面张力分别为>47.62mN/m和>45.55mN/m,单位面积水蒸气吸附量分别为1.27mg/m^(2)和0.41mg/m^(2),固体粗颗粒的疏水性稍高于细颗粒。因疏水性固体颗粒对油砂沥青的分离提取和有机溶剂的回收有不利影响,因此应在关注固体细颗粒的同时,加强对固体粗颗粒影响的研究。