利用GMS5红外分裂窗数据反演水汽的应用研究

从辐射传输方程出发,参照Dennis Chesters等提出的方法,推导了利用水汽在分裂窗两通道吸收的差异来反演水汽总量的一般公式,研究了以探空数据或微波辐射计取得“地面真值”来校准反演公式参数的可行性方法,利用得到的参数反演了同时刻的水汽场。     

中国北方水汽与云和降水的关系

利用中国35°N以北地区1961年1月1日-2001年12月31日58个探空站逐日高空观测资料以及地面观测的逐日总云量、低云量、降水量资料,分析了42a来中国北方各区水汽质量分数的变化特征,水汽质量分数与总云量、低云量以及降水量的年际变化特征,逐区讨论了水汽质量分数与总云量、低云量和降水量的相关关系.结果表明:中国北方地区42a水汽质量分数有微弱的增加;水汽质量分数与云量、降水量呈明显的正相关.水汽质量分数与云量、降水量的相关中,平均水汽质量分数与低云量、降水量的正相关最显著;云量与降水量的相关中,低云量与降水量的相关最显著.这三种相关的季节变化特征均为春季最显著,秋、夏季次之,冬季最弱.沙区的各相关系数均低于非沙区的,说明荒漠化对空中水资源也有一定的影响,尤其是在沙尘暴多发的春季,这一影响就更显著了.     

一次暴雨过程中GPS三维层析水汽场的变化特征

利用小尺度GPS网络, 使用蒙特卡罗GPS水汽层析算法获取高时空分辨率的水汽场, 并通过与探空资料对比验证层析水汽场具有理想的精度。结合GPS三维层析水汽场与天津气象雷达资料, 分析2011年7月29日大暴雨过程, 首次给出小尺度水汽场在强对流过程中连续的变化过程以及精细结构。对于局地的对流过程, 三维层析水汽场能够在降水发生前约20分钟捕捉水汽在空中的富集现象并给出相应位置, 对降水预报具有指示作用。对于大范围强降水过程, 水汽场能够明确地给出水汽输送来源的位置和强度, 与天气形势分析和雷达气象分析的结论一致。     

广西区域大气水汽转换系数的算法研究

为了确保大气可降水量反演精确度得以大幅度提高,现以“广西区域”为研究对象,提出一种大气水汽转换系数新算法。该文将结合广西4个探空站相关探空资料,完成对广西区域大气水汽转换系数计算模型的构建,并将该模型与广西高程模型、中国低纬度模型进行全面地分析和对比。结果表明：该文所提出的转换系数新算法,有效地提高了内外大气可降水量反演精确度,使4个站点的精度平均绝对误差最小值为0.001 3,最大值为0.001 8,均方跟误差最小值为0.001 6,最大值为0.002 2,外符合精度平均绝对误差、均方根误差分别为0.001 7、0.002 1,这为后期广西高程模型构建提出重要的依据和参考。     

MODIS近红外/红外通道反演大气水汽含量及比较

对中分辨率成像光谱仪MODIS(moderate resolution imaging spectrometer)反演大气水汽含量的算法过程作了推导和分析,并用TERRA-MODIS数据反演了大气水汽含量.对MODIS近红外、红外通道反演大气水汽含量结果和地面探空数据进行了比较分析.得到了以下主要结论:在晴空区域,两者反演的结果一致性较好;在有云区域,红外通道受云污染导致反演失效,而近红外通道可以很好地完成反演.结果表明,近红外反演方法是可行的.对MODIS近红外通道反演存在的局限性也作了讨论.     

MODIS近红外资料反演大气水汽总含量

遥感反演大气水汽总含量对于研究水循环、全球气候变化、天气预报、遥感大气校正等具有重要意义。本文考虑了卫星扫描视场角的影响,实现并改进了用MODIS近红外资料反演大气水汽总含量的两通道比值反演模式,并用辐射传输模式定量讨论了误差。结果表明,反演值和探空均方根误差RMS=0.29 g/cm2,相关系数在92%。对月平均水汽分布的比较显示,反演水汽总含量与MODIS产品的分布是一致的,且更为合理。     

光学方法测定大气水汽总量的探讨

介绍一种测量大气水汽总量的方法和仪器。仪器测量出通过大气的太阳（或月亮）光谱水汽吸收带带心（吸收带心波长取９３５ｎｍ，参考波长８８９ｎｍ）的剩余强度Ｒ，按相关式Ｒ＝０．５９求出测量程上大气的水汽总量Ｗ，垂直气柱上的水汽总量Ｗ０由Ｗ０＝Ｗ／ｍ求出，ｍ为观测方向对应的大气光学质量．仪器观测结果和气象部门的探空资料符合得较好，平均误差为５７％．     

华南春旱特征及其与水汽输送的关系

利用1979-2005年华南47个基准站降水资料及由NCAR/NCEP II再分析资料计算所得的水汽输送通量资料,对华南春季降水特征及其与水汽输送的关系进行研究,结果表明:华南春季降水可以110.5°E为界划分为两个区域,以东区域为华南I区,以西区域为华南II区。I区降水具有显著的下降趋势,即干旱趋势显著;而II区降水下降趋势要弱得多,未超过信度检验。此外,I区降水在1994年发生突变,由多雨期突然跃变到干旱期。华南春季水汽主要来源于南海和西太平洋,并经中南半岛转向输送到华南,当南海中北部的偏南水汽输送偏弱(强)时,I区降水偏少(多),I区偏旱(涝),当南海西南部-中南半岛南部的偏南水汽输送偏弱(强)时,II区降水偏少(多),II区偏旱(涝)。     

FY2C水汽通道资料反映的西藏高原水汽特征

本文利用2007-2009年逐时FY2C静止气象卫星水汽通道观测资料、T213垂直速度分析场分析了西藏高原水汽的空间分布,指出西藏高原有3条水汽通道,水汽来源来自孟加拉湾、南海和阿拉伯海;高原水汽日变化特点是昼弱夜强,与西藏地区降水昼晴夜雨的特征一致;地形影响水汽分布形式,进而影响降水分布特征,分析西藏高原降水分布时应该综合考虑这三者之间的联系。     

利用探空资料建立北京地区水汽廓线的参数化方案

利用 2008年探空资料分析了北京地区水汽廓线的分布特征, 提出不同边界层状况下水汽廓线的参数化方案。 在稳定边界层或浅对流边界层条件下, 水汽廓线的参数化方案可以用q=q₀e^z/2624(q₀为地面水汽比湿)表示。在对流边界层条件下, 水汽垂直分布受大气边界层影响非常显著, 参数化方案可以采用: 1) 对流边界层内(0≤z0; 2) 对流边界层高度附近(|z-PBL|<200), q=q₀(A-B(z-PBL)); 3) 对流边界层高度之上(PBL+200≤z), q=Cq₀(z-5000-PBL) (z和PBL分别为距地面高度和对流边界层高度, 单位均为m)。参数分别为A=0.72, B=1.4×10^-3m^-1, C＝-9.17×10^?5m^-1。在对流边界层下, 水汽廓线的参数化方案如果仅采用e指数分布会低估10%的水汽总量, 而新提出的参数化方案能更好地给出水汽的垂直分布。     

蒸气压和温度关系的参数拟合

以乙醇为例利用非线性拟合技术和文献报道的实验数据,探讨了纯物质蒸气压和温度关系及其参数的拟合问题.从拟合的残差平方和和误差的统计分布规律考虑,基于蒸发焓与温度关系(Clapeyron-Clausius方程)的多参数模型明显优于常用的二参数模型和Antoine 方程.     

汽液平衡的测定和关联

用循环式平衡釜测定了叔戊醇－异丁醇体系在常压下的汽液平衡。所测定的数据满足热力学一致性。用Ｗｉｌｓｏｎ方程进行了关联实验数据,计算值与测定值符合较好。     

几种固体模型下的固气相变蒸发热的计算

用固体的Einstein模型与Debye模型分别导出相应模型的固气相变的蒸发热和蒸发压公式，并对其做了数值计算，结果表明，蒸发热与温度之间近似呈线性关系，这与工程上经验近似是一致的。     

GPS radio occultation: A potential new data source for improvement of antarctic pressure field

Radio occultation technique, first demonstrated by the GPS/MET experiment in 1995[1], has the potential to provide improved spatial and temporal resolution in the probing of the Earth's neutral atmosphere, including pressure,temperature and water vapor profiles, in addition to traditional measurements (e.g.,radiosonde, spaceborne radiometers) and ground-based GPS networks for precipitable water vapor (PWV) measurements. This paper provides an overview of the radio occultation concept and retrieval procedure and current technical limitations including lower troposphere inhomogeneities, signal penetration, multipath, and water vapor ambiguity. The current limitations using atmospheric model pressure fields (ECMWF and NCEP) for the modeling of atmospheric mass load over Antarctica, for its separation from climate sensitive signals observed by gravity mapping satellite,GRACE, are quantified. Atmospheric pressure fields over Antarctica are poorly known and higher temporal variability of pressure causes an "aliasing" error in GRACE-observed climate-sensitive signals such as hydrology, mass balance and oceanic mass variations. In particular, comparison of ECMWF 6-hour data with the Automatic Weather Station (AWS) in Antarctica indicates mean differences of 5 hPa,and rms of 1.7 hPa, exceeding the accuracy requirement for GRACE. Aliasing effec tmanifests as high-frequency errors in GRACE-observed gravity signals and are more pronounced over Antarctica. The possibility of using current operating satellite(SAC-C, CHAMP and GRACE) occultation data to improve Antarctic surface pressure fields is proposed. Preliminary results indicate that in the absence of water vapor over Antarctica, retrieved CHAMP pressure profile agrees well with radiosonde data from Neumayer station, and that occultation signals reach near the surface.     

饱和蒸汽压下单元液体的物态方程及其应用

将玻尔兹曼分布律应用于饱和蒸汽压下单元液体的液体表面保守力场中,用液体表面自由能作为状态参量之一,推导出了单元液体的物态方程。进一步应用该物态方程导出了液体表面热力学函数、克劳修斯-克拉珀龙方程与表面张力系数的理论公式。用理论计算液体表面张力系数的良好结果验证:由玻尔兹曼分布律推导出的单元液体的物态方程,不仅形式简单、物理意义明确,而且实际应用结果具有良好的准确性与普遍性。在单元液体物态物理的精确计算处理方面,作出了有益的探索。     

饱和蒸汽压和二元汽液平衡的统计热力学计算

以理论分析作为指导,建立流体混合物的半经验正则配分函数,并导出一个新的状态方程。用此状态方程计算纯物质饱和蒸汽压和二元汽液平衡,计算值和实验值符合很好。     

弯曲液面上的饱和蒸气压

指出了弯曲液面上的饱和蒸气压与同温度下的饱和蒸气压之间的关系,既可依据热力学理论利用相变平衡条件求出,也可以利用毛细现象和等温气压公式求出,两者是等效的.并澄清和明确了上述关系在不同条件下可以进一步简化为不同形式.     

稀溶液汽液平衡的气相色谱测定模型研究

通过较严格的数学处理,导得了气相色谱法测定稀溶液汽液平衡的基本方程,证明了现有两个模型只是本模型的特例,将最近提出的稀溶液活度系数模型引入基本方程中,得到了简单易用的工作方程,克服了原同类方程难以处理的困难;计算结果表明,浓度越高,本文模型的修正越重要。最后,还导得色谱柱内气相流速的较严格的计算公式。     

测定液体饱和蒸气压实验的探讨

用静态法测定液体在不同温度下的蒸气压，寻求实验测定的最佳温度，结合实验数据和图线来进一步提高实验结果的准确度。