气候态调整对华北冬、夏季气候监测的影响研究

本研究对比分析了不同气候态下,华北冬、夏季降水及气温的差异,分析了气候平均值的改变对历史极端事件监测的可能影响。研究结果发现,1991~2020年(简称气候Ⅱ态)的冬季和夏季的平均降水量均略多于1981~2010年(简称气候Ⅰ态),但接近或略少于1961~2020年的平均降水量,平均降水量逐年变化幅度冬季Ⅱ态小于Ⅰ态,夏季反之。气候Ⅱ态冬季降水空间分布不均,夏季较Ⅰ态呈“中部减少,东西增加”的分布型。冬季和夏季极端降水阈值Ⅱ态(0.86 mm和22.0 mm)较Ⅰ态(0.83 mm和21.6 mm)均略有提高,造成近60年华北大部基于Ⅱ态阈值的冬、夏季极端降水日数较Ⅰ态略减少。此外,气候Ⅱ态的华北冬、夏季平均气温均明显高于Ⅰ态,也高于1961~2020年平均值。Ⅱ态气温较Ⅰ态基本呈全区增加特征,但空间分布不均匀。冬季极端低温和夏季极端高温阈值Ⅱ态(-9.8℃和27.9℃)较Ⅰ态(-10.2℃和27.5℃)均有所有所提高,造成华北大部分地区基于Ⅱ态阈值的近60年冬季极端低温日数较Ⅰ态有所增加,夏季极端高温日数较Ⅰ态存在不同程度的减少。因此,新气候态下华北气温和降水均值,华北大部极端降水阈值和极端气温阈值均有所提高,造成气候监测中更容易出现气温偏低,降水偏少,历史极端事件监测中极端事件略减少的情况,在未来10年的气候监测预测业务中要充分考虑新气候态可能造成的影响。

1970s中期全球气温关联网络结构特征的变化研究

气温关联网络结构特征分析是当前气候系统复杂网络研究领域的热点科学问题,相关研究成果对于深入认识气候系统的复杂性和内部相互作用等具有重要的科学意义.为深入探究气温关联网络结构的时间演化特征,本研究尝试构建偏冷态和偏暖态对应的气温关联网络,揭示1970s中期气温关联网络结构的变化及其可能成因.研究结果表明,气温关联网络连通性在1970s中期由偏冷态强于偏暖态转变为偏暖态强于偏冷态,且这种变化在赤道中东太平洋等低纬度大洋关键区域尤为显著.1970s中期之后,偏冷态对应的热带大西洋、印度洋等关键区域的气温距平由负相位调整为正相位,造成其与赤道中东太平洋区域之间的气温协方差为负值的概率显著增加,相关系数减小,网络联通性显著减小;偏暖态则对应关键区域气温距平维持正位相为主,气温协方差为正值概率高,相关系数略增大,网络连通性略有所增加.此消彼长,造成1970s中期之后气温关联网络结构特征出现偏暖态网络连通度强弱对比的反转.去除全球增暖对应的线性趋势后,偏冷态和偏暖态之间的网络连通度差异明显减小,1976年前由13.1%下降到-1.7%,1976年后由-37.0%下降到-8.2%.因此,全球增暖趋势通过改变全球不同区域的气温距平正负位相,进而造成网络连通度强弱对比的反转,即全球增暖不仅简单表现为气温的总体上升,更会引起气候系统内部网络结构特征的调整.

ENSO气温关联网络结构特征差异及成因分析

基于全球地表气温资料,分别构建了El Niño和La Niña事件对应的全球气温关联网络,并分析网络结构特征的差异,探究可能的成因.结果表明,与La Niña事件气温网络(简称La Niña网络)相比,El Niño事件气温网络(简称El Niño网络)中格点温度序列间的相关性减弱,气温网络的连通度显著降低,连通性下降,在热带和南温带区域连通性变化尤为显著.赤道东太平洋、赤道西太平洋、赤道印度洋和赤道大西洋的网络连通度相对较大,在El Niño网络中的减少异常明显,是导致两类网络结构特征差异性的4块关键区域.在此基础上初步探讨了两类网络特征差异的原因,即随着Niño3.4区域的海温升高,赤道东太平洋、赤道印度洋等区域海温升高,对外长波辐射加强,对流活动增加,低纬度与中纬度区域的相互作用增强,南北温带气温变化的方差加大,造成关键区格点气温序列与全球其他地区的相关性减弱,全球格点气温网络连通性下降.

分孔径紫外多波段成像光学系统设计

为获得火焰燃烧过程中的黑体辐射与特征自由基发出的紫外辐射信息,实现对火焰温度与燃料成分的定量分析,本文设计了分孔径紫外多波段成像系统。该系统由前置分孔径光路与后置合像光路两部分组成,选择熔融石英和氟化钙为透镜材料。通过在各个分孔径光路内放置滤光片的方式,将目标在240~280 nm、308 nm、300~360 nm、390 nm 4个不同波段的紫外辐射同时成像到紫外探测器的4个区域上。该系统的F数为2.85,视场角为10°,总长为277.2 mm。分孔径光路的入瞳直径为10 mm,单通道焦距为43.88 mm,调制传递函数(MTF)接近衍射极限。合像光路边缘物面的MTF值在45 lp/mm处达到0.45。将两者组合优化后,总系统在45 lp/mm处各通道的MTF值均在0.5以上。对系统的各项公差进行了蒙特卡罗分析,结果表明有20%以上的良品率,该系统适合于科研加工装配,具有实用价值。