翻转课堂教学模式在大学课堂中的应用——以“海洋数值计算”课程为例

本文基于我校海洋学专业核心课程"海洋数值计算"的教学实践,从翻转课堂的设计思路、教学过程中需注意的事项、教学效果分析等方面开展该教学模式的研究。提出了"筛选知识点,考核全过程,讨论多样式"的课堂教学设计思路。明确了教学实施过程中"教员角色的合理转变、教学资源的合理整合"的重要性。笔者通过对两个期班、不同教学法的比较,发现采用翻转课堂教学模式的期班学员知识掌握熟练程度显著增强、编程能力明显提升、掌握的知识面更广。

气象用湿敏电容传感器的稳定性测试与分析

为研究湿敏电容传感器的稳定性特征,利用14支湿敏电容传感器静态测试数据,用误差年漂移量定量表征湿敏电容传感器的稳定性,并对误差年漂移量的变化规律及影响因素进行分析。结果表明,湿敏电容传感器的稳定性受温度、温度和湿度的交互作用以及厂家制造水平的影响,低温时稳定性较差;室温时稳定性随湿度升高而降低。经过一年的使用,78.6%的湿敏电容传感器无法满足技术指标要求。

关于气象能见度理论与观测的讨论

为了澄清气象能见度理论与应用方面的概念,促进气象能见度观测技术的发展,从大气能见度与视觉现象出发,根据大气散射和辐射传输理论,明确了气象能见度的量值约束与物理含义,考察了若干典型天气条件下气象能见度的特征,给出了灯光能见距离、气象光学视程与气象能见度的关系。在此基础上,讨论了气象能见度观测的基本原理、存在问题和改进思路。研究成果对于气象能见度观测的误差分析、方法改进和资料比对,以及空间斜程能见度的探测具有参考价值。

利用风廓线雷达资料对南京地区低空急流的统计分析

为了解南京地区低空急流的活动特点,对两部风廓线雷达在2005—2008年收集的风廓线数据,分别从低空急流的月变化、日变化、急流中心特征以及伴随的天气情况等几方面开展了统计分析和对比研究。结果表明,低空急流存在明显的月变化及日变化规律,春、夏季出现低空急流次数多于秋、冬季;凌晨和夜间是低空急流活动的活跃期,且午夜出现极大风速的概率最大;低空急流中心主要出现在1 400 m高度以下,且低空急流中心速度的增强有利于降水的发生。夏季低空急流的出现有利于暴雨的发生。边界层风廓线雷达和对流层风廓线雷达的统计结果具有较好的一致性,两部雷达都能够较好地连续监测低空急流的发生发展。

基于气象威胁场的无人机三维航迹规划

针对无人机航迹规划中气象威胁要素模糊性强、不确定性高等特点,提出了改进的BP神经网络的气象威胁度评估方法,对区域内气象威胁要素进行评估以建立表征气象威胁的气象威胁场。在所建立的气象威胁场上采用改进稀疏A*算法进行三维航迹规划,改进稀疏A*算法通过引入自适应操作提高了收敛速度以及效率。仿真结果表明,这种威胁评估方法可较为准确地评估区域内的气象威胁,改进稀疏A*算法能够准确、快速地在三维气象威胁场上寻找到最优航迹,具有一定的应用价值。

亚丁湾地区春夏季气象水文要素特点

为找出亚丁湾地区春夏季气象水文要素变化的规律,为未来进行亚丁湾地区气象水文预报打下良好基础,依据亚丁湾地区春夏季气象水文要素实时及历史观测资料,分析了该地区春夏季气象水文要素的特点及气象水文预报的关键点。结果表明:亚丁湾地区春夏季的降水十分稀少,能见度较好;春夏季气象水文预报的重点是风浪的变化,而风浪的变化与当地的地形、地貌等自然地理环境密切相关,且在4月份存在明显的转折,即由4月份之前较弱的东北季风转为较强的西南季风,并使得亚丁湾不同区域的风浪呈现不同的变化规律。

更为广义的线性回归模型及其气象应用

为了解决传统的线性回归模型不具备全域分析能力以及表达能力受到模型维数限制的问题,基于要素场和矩阵的概念,提出了基于场的更为广义的线性回归模型——全回归模型。利用大规模要素场分布资料构建全回归模型,模型基本方程采用矩阵形式,方程的基本元素为要素场,相较于传统回归模型,该模型涵盖要素场整体信息。与传统回归方案进行对比分析,结果表明:该模型具有全局表达能力,在拟合过程中采用最小二乘方案可以得到全局最优结果;不同于传统回归模型的单调性特征,该模型自变量局部扰动对因变量的影响有利于分析相关过程;对于传统统计预报而言,基于矩阵分析理论及该模型全局表达能力,可以将该模型延伸应用至单站回归预报。

舰艇编队反潜战海洋环境影响指标体系构建与实验建模

为了评估海洋环境对大型水面舰艇编队反潜作战效能的影响,在分析大型水面舰艇编队反潜作战样式和武器装备构成的基础上,采用层次分析法构建海洋环境对大型水面舰艇编队反潜作战效能影响评估指标体系和函数关系模型。以直接警戒区反潜作战效能评估为例,引入B样条函数,建立海洋环境要素与海洋环境影响指数之间的映射函数模型,得到影响评估的量化结果。该结果基本反映了海洋环境对大型水面舰艇编队反潜作战的影响程度。

海洋变分同化背景场误差协方差矩阵构造技术

为改进背景场误差协方差矩阵构造技术,提高海洋资料变分同化效果,首先将背景场误差协方差矩阵分解为背景误差标准偏差矩阵、非平衡变量空间相关算子以及多变量间平衡算子3部分,然后利用广义扩散方程模拟空间相关算子,联合引入温盐约束关系、线性状态方程、海表高度诊断方程、静力平衡、地转平衡关系模拟多变量平衡,最后给出了一种适用于海洋资料变分同化的背景场误差协方差矩阵构造方案。单点海表温度观测模拟同化试验表明,该方案可实现观测信息在三维空间、多变量间的传播,充分体现了背景场误差协方差矩阵在同化中的作用。

正压海洋对中纬西风响应的解析解及讨论

采用中纬度正压准平衡海洋模型,解析求解了其对时变风场强迫的响应,主要结论有:在时刻t=0和T/2(T为风场变化周期),在β通道中线上该风场强迫出明显的海洋流场,而在时刻t=T/4和3T/4,虽无大气风场强迫,但仍有较弱的海洋流场。在β通道西边界附近的海洋响应为一对由气旋性和反气旋性曲率构成的涡旋偶,这与在日本本州岛以东、以南海洋流场的EOF模态相像。该解析解中时变风场与流场响应的频率完全相同,但两者存在有位相差,这表明流场响应要滞后于风场异常。该海洋响应的性质属准平衡涡旋波。该解析解能够大体反映时变风场强迫下中纬度北太平洋上层海洋流场的响应,且较先前的结果要优。

气象传感器网络系统架构与体系结构研究

传感器网络将在气象观测领域发挥越来越重要的作用。针对地面气象观测的现实需求,提出了气象传感器网络的概念,构建了气象传感器网络的应用场景,完成了其需求分析与系统架构设计,深入分析了气象传感器网络可采用的通信手段。在陆上传感器网络体系结构的基础上,结合气象传感器网络的特点,设计了气象传感器网络的体系结构,将其结构划分为物理层、数据链路层和网络层。对该体系结构各层的功能进行了深入分析,最后对气象传感器网络的应用前景进行了展望。

临近空间飞行器在海洋监测及预报中的应用

分析了临近空间飞行器的主要特点,及深远海环境预报保障的现实问题,对临近空间飞行器在未来海洋监测及预报中的应用进行了初步的设想,为推广这一新技术在海洋预报中的应用提出了思路。

倾斜西海岸线的正压海洋对中纬西风的响应

用超松弛迭代法数值求解带有非线性平流项的正压准平衡海洋模型,以讨论在东北—西南向的倾斜西海岸线下,海洋流场对中纬西风强迫的响应。当存在该倾斜时,海洋响应中关于β通道中心轴线的对称性遭破坏。倾斜度越大,西海岸处β通道中流函数零线与西海岸线的夹角越小,且其位置也向北偏移得越多;倾斜度固定时,地面西风急流形式的风场分布得越宽阔,上述偏移越明显。非线性下存在解对参数很敏感和迭代不收敛的情况,但在取典型参数时非线性与线性两者的计算结果几乎相同。考虑西海岸线倾斜后的结果较取正南北向的结果更接近于真实,这表明该倾斜的影响是重要和不可忽视的。

浅谈《海洋环流》课程教学内容优化设计

《海洋环流》课程主要描述海水气候式平均运动状态,是目前国内外海洋科学领域较为普遍开设的课程。本文基于讲授海洋环流课程的经验与实践,论述了教学内容优化设计方面的思考,强调海洋环流教学内容需要与先期预修课程进行区别和衔接,增加教学内容编程实践和仿真模拟内容,着重提升学员综合素质能力。

目标教学法在普通气象学课程中的应用

将目标教学法引入气象观测大专《普通气象学》课程中,阐述了该方法的主要实施过程,包括:教学目标的选取与教学内容的设计、课前小任务的布置与完成、课堂小任务讲评并围绕教学目标开展互动教学、课后互评与反馈等环节。实践表明,目标教学法可以有效提高大专学员的自主学习能力及课堂效率。

气象卫星红外云图与水汽图的融合技术研究

将多分辨率分析融合方法和多尺度几何分析融合方法应用于气象卫星水汽图和红外云图的融合中,并用主观视觉、平均互信息和Xydeas-Petrovic指标对各种融合算法的性能分别进行了定性和定量评价。结果表明,与源图像相比,融合图像取得了更好的视觉效果,图像中包含了更多的信息量,云体清晰度和云的层次感得到了提高,纹理变得细致了。从平均互信息和Xydeas-Petrovic指标看,多尺度几何分析融合方法的效果较多分辨率分析融合方法更好。

基于数据电台的气象水文信息网络技术研究

基于无线电台的组网技术是一种新型的网络技术,它支持节点多跳和转发功能,能较好地解决野战条件下各节点之间气象水文信息无线通信问题,它具有架设简便、机动性强、传输速率快、安全保密度性好等特点。本文在介绍数据电台无线组网的概念、框架及关键技术的基础上,通过案例对在野战条件下基于数据电台的气象水文信息无线组网通信技术进行了深入的探讨。

基于毕业综合演练的某型气象装备教学组训方法研究

本文总结多年某型气象装备教学经验，结合毕业综合演练成果，针对教学过程中学生普遍存在的组织训练能力弱、偏低等问题进行了研究，提出从集中讲解以掌握基本技能、角色模拟以培养主角意识和增强主观能动性、激励式教学偏重能力评价和素质评价三个方面开展装备组训教学。

基于策略的气象装备运行环境安全监测系统研究与设计

气象水文装备连续稳定运行是进行气象预报保障的基础,针对气象业务部门的实际安全需求,采用"多点多要素"可配置的"积木式"集散式体系结构,自主开发设计了基于策略的气象部门装备运行环境安全监测及预警系统,系统的使用能够改变目前人工监控模式,监控方式从被动转变为主动,从离散转变为连续,从事后分析转变为实时监测,为气象装备的长期稳定运行提供有效支撑。

六种非感应起电参数化方案对南京一次雷暴电荷结构的数值模拟分析

利用三维非静力中尺度数值模式Meso-NH中的六种非感应起电参数化方案,采用理想场模拟南京地区雷暴云不同阶段的电荷结构特征,重点分析了雷暴云发展期雪、霰电荷密度对电荷结构的影响,并将成熟期的电荷结构与观测资料比较。结果表明,在雷暴云发展期,电荷分布在上升气流内且高度较高,TAKAH方案为反偶极结构,GARDI方案为三极结构,SAUN、BSMP为反三极结构,SAP98方案为正偶极结构,HELFA方案呈多层结构。在成熟期,电荷分布高度降低,有正负电荷共存区产生。模拟结果中,雪与霰是主要的荷电载体,荷电量及极性与方案有关。雪的电荷密度对云顶的电荷密度影响较大,霰的电荷密度对中下层的电荷密度影响较大。成熟期的电荷结构与VHF宽带干涉仪和雷声联合定位结果对比,SAP98方案模拟结果更符合该次雷暴云电荷结构。