地形影响的水平相关模型在CMA-MESO中的应用

在背景误差水平相关模型中引入地形作用,研究复杂地形下近地面观测资料同化对分析和预报的影响。CMAMESO三维变分系统中背景误差水平相关关系采用高斯相关模型描述,观测信息在高度追随坐标的模式面上各向同性传播。然而在地形复杂的近地面层,观测信息传播受到山脉阻挡,因而其背景误差协方差非均匀且各向异性,观测信息传播应随地形高度变化。为此,采用美国国家气象中心NMC方法统计复杂地形下背景误差水平相关结构,构建包含地形高度和地形梯度影响的高斯相关模型,并将改进的水平相关模型应用于CMA-MESO三维变分分析。理想试验表明:考虑地形项的水平相关模型方案使观测信息以随地形高度变化的各向异性形式传播,越过大地形观测信息影响明显减弱,分析增量更加合理。我国北方一次强降水过程分析预报试验表明:随地形高度变化的水平相关模型方案使地面观测信息各向异性传播,削弱了大地形处近地面的分析增量,对降水预报略有正贡献。针对华东地区降水过程进行5 d逐小时快速更新分析预报循环试验结果表明,随地形变化的水平相关模型方案对10 m风场和24 h时效内降水预报有正贡献。

自然地面背景红外图像生成方法研究

文中介绍了一种利用划分地物区域单元和地物特征生成红外热图像的方法。获得地物区域的方法有两种 :一种是针对一定的地面背景 ,借助于可见光图像数据 ,利用图像分割将地面背景按地物类型分为若干局部区域单元并进行单元类型编码 ;另一种直接利用计算机构造出不同的地表区域并编码。然后根据典型地物热模型和地表辐射统计模型 ,分析局部区域内的辐射起伏 ,完成局部区域的纹理处理 ,生成比较逼真的自然地面背景红外图像。

地面背景红外辐射特性建模与仿真研究

地面背景的红外特性直接影响红外制导武器对于目标的发现、跟踪和识别。综合传热学、红外物理、计算机图形学等多学科知识,提出了一种将基于物理的红外特性建模和基于约束边界的地形几何建模相结合的全新地面背景红外特性建模仿真方法,依据不同材质的传热换热物理机理建立地面背景的红外辐射模型,并在地面网格几何模型上求解地面背景的零视距红外辐射分布。文中方法可以实时模拟动态变化环境条件下的地面背景的红外辐射特性,并将地形仿真中的可见光仿真和红外仿真统一起来。为实时精确地面红外热像的获取提供了有效的手段。

红外导引头对巡航导弹的探测距离研究

巡航导弹体积小和低空飞行的特点,使得其具有目标红外辐射强度小、地面背景干扰大以及低空大气对其红外辐射的透过率低的优点。为了准确计算红外导引头对巡航导弹的探测距离,文章对巡航导弹的红外辐射特性以及地面背景的红外辐射特性进行了分析,进一步建立了红外导引头对巡航导弹探测距离的计算模型。提出了利用图解法对作用距离方程进行解算的方法,提高了作用距离模型的计算准确度。利用所建模型计算了某中距离红外导引头对一种巡航导弹的探测距离。计算结果表明,导引头对该巡航导弹的探测距离远小于对常规空中目标的探测距离,尤其在8μm～12μm波段,迎头方向无法探测。

东亚土地覆盖环境背景数字地面模型研究

应用地理信息系统、遥感技术及数字地面模型方法 ,选取影响东亚土地覆盖环境背景的主要因素高程带、坡度、坡向、气温、降水量、最大可能蒸散量、湿润度及植被指数等指标 ,在统一的投影、统一的空间分辨率、统一的空间范围等前提下 ,对它们进行单要素的专题数字地面模型研究 ,并用主成份分析方法将各单项数字地面模型进行集成 ,生成包含各单项要素特征的综合性的数字地面模型 。

干燥裸地红外辐射统计特性:发射率起伏的影响

根据干燥裸露地表的稳态热平衡方程,考虑到地表的感热交换和天空热辐射的作用,用Monte-Carlo方法分析了风场下地表发射率空间起伏对裸露地表红外辐射统计特性的影响。结果表明:由于地表发射率在空间的起伏变化,地表热红外图像的反差将显著增加;地表辐射温度概率密度分布的偏态与峰度也不同程度地发失变化。

2003年SARS对中国交通客运量影响的后评价研究——基于本底趋势线全国28个省(市)自治区的分析与估算

2003年SARS是中国公众健康的“灾难”,交通旅客运输因此蒙受巨大损失。依据本底趋势线理论,对此次危机的交通客运量损失进行了定量估算。结果显示:2003年SARS共造成交通旅客损失10·07亿人次,其中,公路损失8·88亿人次,铁路损失1·05亿人次,航空损失1611·7万人次,水运损失1943万人次;危机的生命周期从2003年4月开始,5～6月全面爆发,7～8月消减衰退,11～12月有一定的补偿;由于交通区位和SARS疫情的差异,全国28个省(市)自治区客运量损失可划分为4个等级,其中,广东、四川、河北3省客运量损失超过1亿人次;以28个省(市)自治区客运量损失与2003年本底值、SARS确诊人数建立空间预报模型,结果显示,客运量本底值边际系数为0·78846,SARS确诊人数边际系数为0·075868。

2003年SARS对我国铁路客运量的后影响评价

2003年SARS是高传染性的公众健康危机，我国铁路旅客运输出现严重“滑坡”并蒙受巨大损失。本文依据本底趋势线理论，对此次危机造成铁路客运量损失、危机生命周期及全国28个省市区差异进行了定量分析与估算。结果显示：①2003年SARS共造成铁路客运量损失1．043亿人，占全国客运量总损失的10．22％，相对损失率为9．69％；②2003年3～4月危机开始生成显现，5～6月全面爆发并达到鼎盛，7～10月为衰减恢复期，SARS危机对铁路客运的影响持续8个月；③SARS危机对全国各省份铁路客运量所造成的损失差异较大，其中，北京、辽宁、广东、四川、黑龙江、河北的客运量损失在686万～867万人，江苏、河南、浙江、陕西、吉林、上海、山西的客运量损失在417万～607万人；④剔除青海和广东两省，26个省份铁路客运量损失与客运量基数、sARs确诊人数具有显著的相关性，其中，SARS确诊人数的边际系数为11．4％。

庐山台风暴雨环境背景与云型特征分析

使用近10年来登陆台风对庐山降水影响的历史资料进行了分析,结果表明:(1)影响庐山降水的台风移动路径主要为中路;其它登陆台风,中心位置低于北纬25°N或高于北纬30°N,对庐山的影响都很小。(2)500 hPa平均场以上和500 hPa平均场以下,天气系统的特定配置易引发庐山台风暴雨。(3)庐山地形对台风降水的增幅作用十分明显。(4)台风影响庐山主要有3种云型:分别表明台风3个不同阶段的云型特征。

一次冬季持续性低温多雪天气成因分析

利用历史资料和实况资料,分析了2008年鹤壁冬季长时间低温多雪天气过程的成因,结果表明,冬季拉妮娜现象影响引起欧亚中高纬高空环流形势异常,为鹤壁出现冬季长时间低温多雪天气提供了气候背景。冬季欧亚中高纬高空西高东低的经向环流形势长时间稳定维持,西太平洋副高位置稳定偏西偏北,是鹤壁出现冬季长时间低温多雪天气的重要原因;地形对天气过程强度的影响作用同样不可忽视。此外,拉尼娜事件发生使鹤壁易出现冷冬多雪天气现象,且拉尼娜峰值期往往与鹤壁冬季低温多雪时段同步。

沉积矿床多因素多阶段成矿论

沉积矿床不是海水直接沉淀的产物,而是多因素多阶段复杂过程的产物,工业矿床是最后阶段物理富集的产物。沉积成矿受沉积环境及地质背景的制约,它们左右着矿床的时空展布规律。造山、造陆特别是造海运动左右着成矿域、带的展布和结构,导致不同的成矿过程和成矿模式。在浪基面以上形成具碎屑结构的层状矿床,在浪基面以下,经深埋成岩作用形成成岩矿床和由变热了的承压的含矿地层水入侵而形成的层控矿床。

相同尺度地形与背景流共振生成内孤立波机制

为研究内孤立波的地形和背景流共振机制,用地形和背景流共振机制计算了3个潜标观测的内孤立波(不同模态、不同波长)的流速和传播速度,并与观测到的内孤立波进行比较。潜标观测的第一模态内孤立波(波长分别为6.4和3.3 km)都是下凹型内孤立波,2个内孤立波的传播速度约为1.4 m/s、最大振幅约为48 m,水平流向结构都是上层西北向、下层东南向,波长3.3 km的内孤立波波峰前后有更明显的下降流和上升流。用共振机制计算出的第一模态和第二模态纬向流速的垂向结构与观测相同,最大纬向流速出现的深度与观测一致,分别相差5和12 m。用共振机制计算出的内孤立波传播速度与用KdV方程计算的传播速度相当,共振机制计算波速为0.66~1.21 m/s,KdV方程计算波速为0.79~1.40 m/s。

地物背景战场环境红外图像实时生成技术

基于逼真战场环境开展半实物仿真试验是对红外成像制导系统进行测试和评估的有效途径,其中地物背景战场环境红外图像实时生成技术是模拟真实战场环境红外特性的关键技术之一。首先介绍了基于电阻阵列的战场环境红外仿真系统的组成;然后从工程实用性出发,以卫星地图为数据源,采用Terra Vista对目标区域进行地形建模,利用SensorVision红外模块对目标区域进行红外辐射特性建模以生成目标地区红外图像,并提出了加快图像渲染速度和增强图像真实性的优化方案;最后基于VC环境编写了地物背景战场环境红外图像实时生成与测试软件。仿真测试结果表明,该方法能够满足战场环境仿真系统红外图像实时生成的要求,效果良好且易于工程实现。

地面背景区域分割技术

本文从地面背景光学特性研究出发,阐述了根据资源卫星的多光谱信息对地面背景进行多光谱分类的方法和运用区域增长原理及金字塔数据结构对地面背景进行区域分割的技术,为获取全国地面背景的区域分布特性和其它光学特性参数提供了技术途径。

水下地形匹配导航现状及发展趋势

为了深入研究水下地形匹配导航技术,本文依据国内外最新研究成果,系统地总结了该技术的研究进展,认为已建立了融合实测和反演水深的全球海底地形模型,形成了适用于不同情况的地形匹配算法体系,建立了地形特征集与适配性关系,构建了满足间歇/连续地形匹配的策略及与惯性导航系统信息融合的抗差模型,发展了匹配导航系统,综合促进了水下地形匹配导航技术的进步。分析了当前研究存在的问题,并指出高精度高分辨率全球水深模型构建、在航测深数据处理、稳健匹配导航算法和系统研发是该技术未来的发展方向。

一次强降温过程中温度与降水分布及成因分析

2011年3月13—15日,冷空气入侵重庆地区引起了一次区域性强降温天气。过程显著降温区域位于重庆中西部地区,而大降水区域位于重庆中东部地区。分析表明,这种降温降雨分布特征的形成,主要是由于冷空气侵入四川盆地的路径结合地形引起的。高空横槽转竖引导槽后冷空气向南爆发,冷空气南下至河套地区后,在地形的作用下,分西北和东北两条路径侵入四川盆地,其中西北路径为主要路径,由西北路径进入盆地的冷空气,结合重庆的特殊地形,引起了盆地内重庆中西部地区的显著降温;两条路径中的冷空气在川东地区相遇后有弱锢囚锋生成,锢囚锋出现的时间与位置与大降水出现的时间与落区基本一致,诊断分析显示,锢囚锋所在区域对应着较强上升运动区和水汽辐合的大值区。锢囚锋可能是重庆中东部地区大降水产生的主要原因。

横断山脉南侧“春汛”期2次强降水天气过程对比分析

利用NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料和云南省怒江州105个自动站常规降水资料,从大尺度环流背景、水汽条件、动力条件和地形影响方面,对怒江州2016年"春汛"期2月21—22日和4月12日的2次强降水天气过程进行综合分析。结果表明,这2次强降水过程均由小波动东移造成,500 hPa西风气流强劲,700 hPa滇缅间形成强烈风速辐合,"0221"过程小波动移速缓慢,500 hPa风速和700 hPa辐合也比"0412"过程强,因此造成的降水强度更强,范围更广,影响更大。在2次强降水过程中,怒江北部一直都处于强水汽辐合带内,水汽条件较好,且在降水区对应低层为辐合、高层为强辐散,上升运动强烈,有利于强降水的发生和维持。怒江州处于滇缅过渡的迎风坡地带,怒江北部又处于青藏高原和云贵高原结合部的"喇叭口"地形底部,西移的系统和暖湿气流在"喇叭口"的引导下经迎风坡地形强迫抬升形成强降水,地形在这2次降水过程中均起到了至关重要的作用。

2014年6月20日黄石短历时暴雨分析

利用常规资料、自动气象站资料、雷达资料和NCEP 0.5°×0.5°的6 h间隔再分析资料,对2014年6月20日发生在湖北黄石的短历时暴雨过程进行了详细分析。结果表明,大尺度环流系统为暴雨发生提供了基本的水汽、动力和热力条件;上干下湿、低层暖平流高层冷平流垂直分布为暴雨发生提供了不稳定层结条件;低涡在东移过程发展、转竖,西南急流的向北发展,促进了能量锋区的北移,为暴雨的发生提供了较充沛的水汽和不稳定能量条件;地面暖低压中心发展和中尺度辐合线的形成有利于冷空气入侵和较强辐合上升运动产生,触发中尺度对流;在特定流场形势下,黄石特殊的低山丘陵地形对中尺度暴雨的形成有明显作用。

固安县“8·8”短时强降水过程分析

利用国家卫星气象中心和固安的降水资料、FNL再分析资料(1°×1°),从环流背景、物理量诊断、卫星云图特征等方面对2018年8月8日固安县一次短时强降水过程进行天气动力学诊断和中尺度分析。结果表明,受副高边缘西南暖湿气流和西风槽冷空气共同影响,8日白天固安县出现短时强降雨。强降水产生于有利的天气尺度系统配置中,中层干、下层湿的层结;中低层暖区,高层冷区的不稳定温度场配置;固安K指数>37.5℃,更易存在较强对流不稳定潜势。地形对短时强降雨的强度以及落区等起重要作用。

一种基于M估计的水下地形抗差匹配算法

为削弱观测数据和背景地形模型中粗差对水下地形匹配导航精度和可靠性的影响,提出了一种基于M估计的水下地形抗差匹配算法,显著提高了水下地形匹配算法对粗差(异常值)的抵御能力,确保了稳健匹配导航解的获取。实验验证了该算法的有效性。