中国东部地区NCEP／NCAR再分析地表能量平衡资料的检验

本文通过分析中国东部6个观测站1958-1960年连续3年的地表热量平衡观测资料与相同时段的NCEP/NCAR再分析地表热量平衡资料在逐日、候、旬、月、季节、年等不同时间尺度上的差异,检验了20世纪60年代以前NCEP/NCAR再分析地表热量平衡资料在我国东部地区的可信度,结果表明:各站的NCEP/NCAR再分析地表热量平衡资料基本上能够较好地反映实际地表热量平衡通量的季节变化特征.随着时间尺度从日增大到年,NCEP/NCAR再分析资料与观测资料的误差逐渐减小,再分析资料的可信度随时间尺度的增大而逐渐提高.低纬地区的NCEP/NCAR再分析地表热量平衡资料与观测资料之间的误差较小,再分析资料的可信度较高,对于同一测站而言,再分析的辐射平衡和潜热通量资料比感热通量资料的可信度大,精度较高.与冬季相比,夏季再分析地表热量平衡资料更接近观测.在目前我国地表热量平衡观测资料相当缺乏的情况下,NCEP/NCAR再分析地表热量平衡资料不失为一种较好的用于研究气候变化的补充代用资料.     

基于经验公式法和SIMULEX模拟的钢结构建筑疏散研究

以某大空间钢结构商业街类建筑为例,利用经验公式计算疏散时间,再运用SIMU几EX疏散模拟软件对建筑物进行仿真模拟,通过比对计算结果与模拟结果,得出如下结论:模拟数据结果是经验公式法预测结果的1.3-1.5倍;人员可以在34 min之内完成疏散;楼梯间的容量限制会导致人群运动速度会降低.建议采用高灵敏度探测器、加强安全防护、建立合理有效的疏散预案、强化管理等措施,预防紧急事故的发生.     

卫星双通道反演的赤道纬向环流的气候特征

利用1979－1995年共17年卫星观测的OLR,HIRS－Tb12与NCEP再分析的同期资料进行了分析研究,主要包括以下两部分：用OLR,FWV（Flux Water Vapour,是由HIRS－Tb12通过波耳兹曼公式换算得到的6．7um水汽辐射通量密度,以便于与OLR比较）与NCEP再分析的500hPa ω的年气侯平均图进行比较,分析其异同,进一步证明了用卫星观测的红外,水汽双通道（OLR表示上升运动,FWV表示下沉运动）去反演纬向垂直环流是一个极好的途径。定义了卫星双能道反演的纬向垂直环流指数,利用该定义对卫星资料计算并反演了气候平均的全年及四季的纬向垂直环流,详细地讨论了它的气候学特征,并修正了过去的各种观测结果。     

机载光学图像至卫星光学图像转换方法研究

利用机载遥感数据,模拟了可见光/近红外卫星成像,旨在探讨遥感数据模拟的原理和方法.在模拟过程中,从遥感信号的辐射传输机理出发,综合考虑各种影响因素,对机载图像模拟星载图像的技术流程进行了一体化设计,将大气影响和空间分辨率转换进行了有机结合.对MODTRAN 4.0大气辐射传输程序的改造,使其输出符合模拟需求的6个辐射亮度值,并在此基础上建立了具有广泛适应性的大气辐射计算的查找表.对大气点扩散函数的解析近似进行了改进并软件实现,将其与改造后的MODTRAN程序结合,模拟临近像元效应.采用定量化的指标,通过比较模拟图像和实际遥感图像,对成像模拟精度进行了评价.     

渤海海冰演化的三维数值模型

基于非结构化网格、有限体积三维海洋模型FVCOM建立了海洋-海冰耦合的渤海海冰数值模拟系统.模型中考虑了海冰动力过程和海冰热力过程,讨论了适合渤海的冰厚度分类规则、临界冰厚、短波辐射在冰内的透射率以及冰的热传输系数的合理取值.利用美国国家环境预报中心(NCEP)一小时一次的再分析气象数据作为驱动对2003—2004年冬季渤海海冰过程进行了模拟.模拟的渤海温盐计算值与实测值吻合较好,模拟的渤海冰盖分布与同期卫星遥感结果接近,模拟的辽东湾初冰日、终冰日的海冰面积、海冰厚度及其最大值和最大值对应的时刻与实测值基本一致.模拟与实测结果对比表明,建立的三维海冰数值模型能比较合理地反映渤海动力过程、气象条件影响下的温盐场过程以及渤海海冰的生消演化过程,具有较高的计算精度和计算效率,适合用于渤海海冰中长期数值模拟.     

加热率对比及大气加热性质的研究

首先对比分析了气候平均的ERA与NCEP再分析的全球加热率资料，以及两套资料在青藏高原地区的差异。发现在全球范围内，主要差异在于ERA的总加热率比NCEP的总加热率普遍要大，NCEP资料优于ERA资料。再利用NCEP资料分析高原的加热性质及加热的季节变化规律，发现对于青藏高原主体（80-100°E、27．5-37．5°N）而言，平均的辐射冷却全年少变；高原在夏季表现为强大的热源主要由潜热加热引起，感热加热次之，冬季的冷源则以辐射冷却为主，过渡季节的急剧变化主要因感热的变化引起。     

坑道口部爆炸冲击波压力传播规律

坑道口部是防护的重点和难点.利用显式动力学有限元软件,通过合理简化假设,对典型的等截面直墙圆拱坑道口部爆炸的冲击波波动过程进行了数值模拟,形象揭示出坑道中冲击波压力传播规律,即坑道中冲击波压力首先直线上升至最大值,随后由于坑道壁来回反射,出现了与自由大气中理想冲击波指数衰减不同的多个波峰震荡,并得到了峰值压力随距离衰减的模拟结果.再采用相似比为1/5的室外大比例模型,对0.8 kg,0.6 kg和0.4 kg 3种集团装药在坑道口部爆炸的冲击波压力传播规律进行了试验研究,由实测数据拟合出了冲击波峰值压力计算经验公式.结果表明,试验拟合公式与数值模拟及其他经验公式一致性较好,具有一定的工程使用价值.     

混凝土厚壁箱形墩温度场观测与数值模拟

在现场实测温度资料的基础上,分析了某混凝土厚壁箱形墩在日照温差作用下的温度分布,并参照国内外规范及经验公式,用指数函数形式拟合出了最大温差时刻的温度梯度模式,分析结果对研究贵州地区混凝土墩柱结构的温度分布规律及同类型桥梁的设计和施工有一定的参考价值.采用有限元程序ANSYS对箱墩温度场进行了数值模拟分析,其理论计算结果与实测值吻合较好,从而证明了用ANSYS模拟温度场的可行性.该方法同样适用于同类型混凝土结构的温度场模拟.     

三维结构非同温像元热辐射的尺度效应

使用Monte Carlo方法讨论了三维结构遥感像元热红外辐射的尺度效应,针对V形谷这一典型的三维非同温像元,计算了其等效发射率. 导出了同温V形谷等效发射率的解析表达式,并分析了误差. 像元热辐射尺度效应的模拟结果证明,李小文等对Planck定律的遥感像元尺度纠正公式适用于三维结构非同温像元.     

农田辐射传输光学遥感成像模拟研究综述

首先对光电物理仿真、图像合成法、计算机图形学法及遥感物理模型法等光学遥感成像模拟方法的技术方法和研究进展进行了分析, 其中由于遥感物理模型法较为详细地刻画了真实辐射传输过程, 成为国内遥感成像模拟的主要发展趋势。然后对作物关键参数时空变化分析、农田辐射传输建模及遥感成像模拟系统等方面进行了分析讨论, 表明结合作物全生育期结构、光谱变化特征, 进而建立叶片?土壤?冠层?大气?遥感器成像模拟耦合模型是主要途径, 能够实现农田多维遥感数据模拟, 为农业定量遥感研究与应用提供模拟数据支持。     

西北太平洋西边界流系源区的数值模拟研究

采用POM模式对2005年西北太平洋西边界流系源区进行了数值模拟.针对该海区海表热通量与POM模式匹配困难的问题,在模拟过程中,分别采用由同化AMSR卫星资料插值得到的日平均海表温度场以及由NCEP资料得到的海表净热通量与长、短波辐射通量两种方案来进行海表热强迫.通过与SODA资料的分析结果对比,POM模式模拟结果较好地显示出北赤道流,黑潮源区及棉兰老海流的基本特征,两处断面流速与实际探测资料较为吻合;高度场模拟结果与实况较为一致,但0.9m水位高度线范围呈缩小-放大-缩小-放大的季节性震荡与实况中维持稳定存在一定差异;海温模拟结果与月平均的SODA资料总体一致,但在春夏两季温度略高.     

农田辐射传输光学遥感成像模拟研究综述

首先对光电物理仿真、图像合成法、计算机图形学法及遥感物理模型法等光学遥感成像模拟方法的技术方法和研究进展进行了分析,其中由于遥感物理模型法较为详细地刻画了真实辐射传输过程,成为国内遥感成像模拟的主要发展趋势。然后对作物关键参数时空变化分析、农田辐射传输建模及遥感成像模拟系统等方面进行了分析讨论,表明结合作物全生育期结构、光谱变化特征,进而建立叶片–土壤–冠层–大气–遥感器成像模拟耦合模型是主要途径,能够实现农田多维遥感数据模拟,为农业定量遥感研究与应用提供模拟数据支持。     

用区域气候模式对1951—2000年我国夏季降水的模拟

为了检验区域气候模式对我国夏季降水的模拟能力,利用高分辨率区域气候模式RegCM3对1951—2000年的夏季中国区域降水进行了数值模拟。初始值及边界值取自美国国家环境预测中心(NCEP)和国家大气中心(NCAR)的全球再分析资料。每年的模拟积分时段从5月1日开始到9月1日结束,但是每年降水量的分析只使用6—8月的模拟结果。主要结论如下:(1)从全国平均总降水量看,该区域模式的模拟结果与观测比较接近,明显好于NCEP的降水资料,但模拟的降水量空间分布不理想;(2)从降水量距平的空间分布来看,该区域模式对我国的东北夏季降水的模拟结果明显好于全国其他地区,黄河中下游最差;(3)从时间分布上看,该模式模拟能力呈现出明显的年代际变化,20世纪60年代及90年代模拟较好,也比较稳定,70年代及80年代的模拟能力呈大起大落不稳定状态;(4)模式未能模拟出70—80年代我国降水偏少的观测事实,说明模式对我国夏季降水年代际变率的模拟能力不足。     

陆地生态系统生产力模型研究进展

目的 通过净初级生产力(NPP)模型研究回顾,为全球陆地碳循环和全球变化等研究提供方法参考.方法 把生产力模型大致归为3类,分别阐述其研究进展.结果 气候相关模型通过对气候因子与植物干物质生产的相关性分析来估算植被的净初级生产力;生物地球化学循环模型以气候、土壤条件和植被类型为输入变量,主要模拟破、水和营养物质的循环;基于遥感资料的模型基于植被指数与冠层吸收的光合有效辐射部分之间的关系得到吸收光合有效辐射,进而建立大尺度的卫星观测与生物生产力的关系.结论 无论应用哪种生产力模型,都受到较多条件的限制,因此,目前应用模型计算净初级生产力仍存在一些不足之处.     

用区域气候模式对1951——2000年我国夏季降水的模拟

为了检验区域气候模式对我国夏季降水的模拟能力,利用高分辨率区域气候模式RegCM3对1951?2000年的夏季中国区域降水进行了数值模拟。初始值及边界值取自美国国家环境预测中心(NCEP)和国家大气中心(NCAR)的全球再分析资料。每年的模拟积分时段从5月1日开始到9月1日结束, 但是每年降水量的分析只使用6?8月的模拟结果。主要结论如下: (1) 从全国平均总降水量看,该区域模式的模拟结果与观测比较接近,明显好于NCEP的降水资料,但模拟的降水量空间分布不理想; (2) 从降水量距平的空间分布来看,该区域模式对我国的东北夏季降水的模拟结果明显好于全国其他地区,黄河中下游最差; (3) 从时间分布上看,该模式模拟能力呈现出明显的年代际变化,20世纪60年代及90年代模拟较好,也比较稳定,70年代及80年代的模拟能力呈大起大落不稳定状态; (4) 模式未能模拟出70—80年代我国降水偏少的观测事实,说明模式对我国夏季降水年代际变率的模拟能力不足。     

秘鲁地震NCEP异常增温时空演变规律的研究

利用美国国家环境预测中心NCEP全球再分析资料的温度图像结合秘鲁沿海历史上的地震资料,对2007年8月16日秘鲁地震进行了分析.分析表明:NCEP温度异常图像可以较好地反映秘鲁地震构造活动时空演变过程;此次主地震前后NCEP温度异常图像呈现出反复地波动,较好地体现了主震及其前、余震发生规律;预示利用NCEP温度异常图像进行地震及其余震的短临预测具有良好应用前景.     

基于声辐射度的耦合空间声能衰变模拟方法

针对耦合空间中的声能衰变,提出一种改进的声辐射度模拟方法.该方法将耦合开口设为分属于2个子空间的虚拟界面,通过虚拟界面上声辐射度的接收和传播实现子空间声能交换.改进的模拟方法将耦合空间分为2个独立的子空间分别进行声辐射度计算,在有效降低计算量的同时克服了子空间面元有效性判断所产生的误差,提高了模拟的准确性和计算的收敛速度.实测与模拟结果的对比表明,基于声辐射度的改进模拟方法对耦合空间中声能衰变具有较好的预测精度.     

基于陆面过程模式的热红外卫星遥感影像模拟

遥感服务于气象、气候领域的一个关键环节就是建立地表过程模式与遥感数据之间的联系,利用过程模式的可靠输出参数来模拟卫星影像,并与真实的观测数据进行对比.本文建立了一个以通用陆面过程模式(CLM)相关参数为地表输入信息,以再分析大气廓线为大气输入信息的卫星影像模拟系统,以期通过模拟数据与真实卫星数据的比较,为模式背景场、强迫场的修订及预报精度的提高服务.模拟结果表明,对于由植被和土壤等组成的自然地表,模拟的热红外卫星信号主要取决于过程模式输出的地表温度,模拟的地表方向性辐射温度与模拟的大气层顶部表观辐射温度相关性高达0.99.模拟到的表观辐射温度与AVHRR影像对应的辐射温度差异比较大,最大值超过30 K,大多数像元温差分布在-20～20 K之间.温差在高海拔地区普遍比较大,这可能是由于CLM对高海拔地区的温度估计偏低导致的.     

空间低温冷屏蔽系统及表面温度分布研究

提出一种"空间冷屏蔽系统"模型,通过空间深冷剂的相变制冷可使空间飞行器表面温度低于100 K,30 min内使表面红外辐射强度低于0.5 W/m2;进而建立三维气液分离储液模型,并对分层储液结构进行单元传热数值模拟,分析单元模型的不同传热边界条件,将换热经验关联式应用于稳态传热数值模拟过程,从而获得冷屏表面温度及热流随液位变化的分布规律;然后建立单元实验模型并进行实验分析.模拟计算及实验结果表明:当分层储液高度小于100 mm时,实验温度梯度与数值模拟结果相似;实验系统的表面温度在地面15 min以内、空间30 min以内可以满足低温红外辐射特征要求;太阳能辐射强度和毛细材料对表面温度分布的均匀性及液氮维持时间有一定的影响.     

大西洋年代际变率对中国气温的影响

大西洋年代际变率(Atlantic Multidecadal Variability,AMV),是指发生在北大西洋区域的海表温度准周期性冷暖异常变化。使用观测资料分析AMV指数及其空间分布。同时使用NCEP/NCAR和欧洲中心的两套再分析资料,对比分析AMV对冬、夏两季中国气温的影响以及与之相联系的环流形势。