“北京气象”手机客户端气象信息GIS快速可视化技术

随着移动互联网和智能手机技术的发展,客户端APP应用是满足便捷、高效、可移动、可定位气象信息服务的重要途径和手段。通过对格点天气、雷达回波、专题图等更新频次高、空间分辨率高、数据量较大的气象信息手机客户端GIS快速可视化关键技术的研究和实践,提出在服务器端应用支撑层部署Surfer专业绘图软件,在客户端数据资源层部署Google预先渲染好的离线栅格瓦片地图,应用支撑层部署开源的OpenLayers WebGIS二次开发组件,在两端应用逻辑层采用数据缓存和分布式存贮技术的手机客户端气象信息GIS快速可视化J2EE技术架构,实现了格点产品、雷达回波、专题图等气象信息GIS快速可视化展示。

不同下垫面大孔径闪烁仪观测数据处理与分析

大孔径闪烁仪是近年兴起的测量大尺度(500 m^10 km)地表通量的仪器。北京师范大学等单位分别于2002年、2004年在北京昌平小汤山开展了大孔径闪烁仪短期观测实验,2006年6月又在北京密云建立了长期观测站。利用这些数据,对大孔径闪烁仪观测数据进行处理与分析,结果表明:闪烁仪光径高度和风速是影响观测显热通量的关键因子。当地表粗糙元的高度变化相对于光径高度不可忽略时,零平面位移需要精确确定。波文比在湿润地表需要准确确定,而气温、气压和动力学粗糙度则为不敏感因子。计算中所需的大气稳定度可用理查孙数判断,也可借助日出日落时间或净辐射观测值确定。稳定条件下的普适函数目前无统一表达式,可采用仪器说明书推荐的函数。通过几个站点闪烁仪观测显热通量与涡动相关仪测量值的比较表明:大孔径闪烁仪在均匀和非均匀地表都能得到合理的显热通量观测值。

农田和草地下垫面上附加阻尼kB-1变化特征的分析

利用2010年阿柔站(草地)和馆陶站(农田)的观测资料,运用阻尼法估算不同下垫面的热传输附加阻尼(kB-1),分析日变化特征,探讨用一个固定kB-1值来估算感热通量,最后将估算值与M_1958、M_1963、M_1982、M_1989、M_1998、M_2002和M_2007七种参数化方案进行比较。结果表明,在不同下垫面上,kB-1变化明显。除玉米下垫面、玉米和裸地混合下垫面外,其余下垫面kB-1均有抛物线型日变化,与地气温差具有相关性。在植被下垫面,可用中值或均值的kB-1计算感热通量。将不同参数化方案计算的感热通量与观测值之间进行比较发现,在裸地下垫面,与观测值最接近的参数化方案是M_1998方案;在混合地表则为M_1958、M_1963和M_2007方案。

两次触发MJO对流事件的物理过程对比研究

用OLR的逐日数据和2002—2003年ERA-Interim的逐日再分析数据集的多个变量q,T,u,v,ω,结合水汽收支分析和多尺度波流相互作用的方法研究了2002年冬季两支东传的MJO对流事件MJO1和MJO2被触发的物理过程发现,MJO1和MJO2的对流分别发生在2002年10月31日和12月8日,对流发生区域均在赤道印度洋,分别为10°S^10°N,50°~80°E和0°~10°N,50°~80°E。水汽距平的正异常和垂直上升运动超前于对流的发生时间,使得二者发生区域边界层的水汽增加,形成了有利于对流发生的上干下湿的对流不稳定条件。在对流发生的前3天,水平湿度平流的正贡献是二者发生区域内水汽增加的主要原因,是由MJO尺度的东风分量把发生区域东侧更大的背景场水汽分量输送到发生区域中的平流过程导致的;二者水汽增长过程的最大区别是MJO1中垂直湿度对流的正贡献几乎为零,MJO2中有较强的垂直湿度对流的正贡献,造成这一巨大差别的主要原因,是MJO2中边界层的MJO尺度的垂直上升运动比MJO1中更强。

2000-2001年北半球冬季一次继发性MJO和一次原发性MJO事件发生的物理机制（英文）

利用逐日的向外长波辐射资料OLR和再分析资料ERA-Interim研究并揭示了2000—2001年发生的一次继发性MJO和一次原发性MJO的初始对流发生的物理过程。研究发现继发性MJO对流事件主要是由边界层低层异常的水平温度平流引发边界层低层异常的垂直上升运动造成的。在异常的垂直上升运动与异常的水平湿度平流共同作用下,加湿了边界层大气,导致了上干下湿的大气的不稳定条件,从而触发了MJO对流。而原发性MJO对流事件的发生主要是由三支低频的对流耦合的湿波在印度洋相遇,即一支向东移动的Kelvin波,一支向西移动的Rossby波,一支向东传播的MJO模态,这三支波动相遇,其各自携带的湿度振幅叠加导致了大尺度对流不稳定层结,形成了有利于向东传播的行星尺度的MJO模态的对流发展。

青藏高原季节性冻土湿度模拟及参数优化——以黑河上游为例

利用青藏高原东北部地区阿柔冻融观测站2013年5月至2014年11月观测资料,对通用陆面过程模式(CLM4.0)和动态陆面过程模式(DLM)青藏高原高寒地区土壤湿度模拟性能进行了评估。结果显示两种模式均能够较好的反映浅层(<40 cm)土壤湿度动态变化,然而显著低估非冻结期土壤湿度;通过土壤有机质含量对土壤湿度模拟敏感性分析发现模式模拟土壤湿度偏干可能与模式中土壤有机质方案不足有关。在此基础上改进DLM模式土壤有机质和冻土液态水渗透方案,实验结果表明新参数化方案显著提高了高寒、高有机质含量地区模式土壤湿度模拟,平均偏差(BIAS)、均方根误差(RMSE),均方差(MSE)和相关系数(R)分别达到0.032 m^3·m^(-3),0.078 m^3·m^(-3),0.010 m^3·m^(-3)和0.866。

大孔径闪烁仪观测数据的处理方法研究

大孔径闪烁仪可以获取公里级尺度的显热/潜热通量,其观测数据在农林业、水文、气象等领域的研究中具有越来越重要的作用。以海河流域2008年密云站和馆陶站大孔径闪烁仪的观测数据为例,讨论了数据筛选与处理方法,以及大气不稳定状态下不同处理方法对显热通量造成的影响。结果表明:空气折射指数结构参数应结合电压信号的方差进行计算、采用逐日的日平均波文比系数进行湿度订正、结合空间权重函数计算有效高度、选取Andreas(1988)稳定度函数计算显热通量等是可信的。通过对不同插补方法的比较可知,采用非线性回归方法和以零值替代的方法对不稳定状态和稳定状态下30 min缺失的显热通量进行插补,采用动态线性回归方法对日显热通量的缺失进行插补是可行的。为了解决由于冬天净辐射和显热通量较小,造成能量平衡方程余项法计算的蒸散量产生较大误差的问题,可采用根据大孔径闪烁仪与涡动相关仪观测的日蒸散量建立的关系式进行估算。基于上述方法的研究,形成了一套较为完整的大孔径闪烁仪观测数据的处理流程,保证了在不同下垫面、不同的天气状况条件下都能获取质量可靠、数据连续的大孔径闪烁仪观测的显热/潜热通量。

大孔径闪烁仪和涡动相关仪观测显热通量之间的尺度关系

利用北京昌平小汤山2002年、2004年涡动相关仪和大孔径闪烁仪的观测数据,借助解析足迹模型计算的源区,分析均匀、非均匀下垫面上涡动相关仪和大孔径闪烁仪观测显热通量之间的差异和关系。结果表明:地表的均匀与非均匀性质,直接影响涡动相关仪和大孔径闪烁仪观测的显热通量的差异大小。在分析均匀、非均匀地表上2种仪器源区重叠面积及重叠区域内足迹值大小与观测通量值之间的关系后,构建一个非均匀地表上2台涡动相关仪与1台闪烁仪观测通量之间的尺度关系式。