中国气象局陆面同化系统和全球陆面同化系统对中国区域土壤湿度的模拟与评估

土壤湿度是气候变化的重要影响因素之一,但是土壤湿度观测资料的缺乏严重制约了与之相关的研究,陆面模式模拟的土壤湿度资料可作为观测资料的重要补充,广泛应用于业务和科研。利用国家气象信息中心提供的2012年中国区域226个站点逐小时的土壤湿度观测资料,对中国气象局陆面同化系统(CLDAS)和全球陆面同化系统(GLDAS)四个陆面模式输出的土壤湿度产品进行了比较与评估,结果表明:1五个模式均可以模拟出中国区域土壤湿度的空间分布状况,但是从模拟值与观测值的偏差和相关系数来看,CLDAS的土壤湿度产品优于GLDAS;2从对选取的五个研究区域土壤湿度的模拟状况来看,CLDAS好于GLDAS,仅在江淮和西南地区的模拟存在轻微的偏差;3 CLDAS在中国区域的土壤湿度模拟上存在一定的优势,这对于土壤湿度研究和业务应用都具有积极的意义。     

欧洲中期天气预报中心第五代全球再分析土壤湿度资料在内蒙古的适用性评估

土壤湿度是研究陆-气耦合和陆面水循环过程中的重要参量,对大气环流、气候变化和干旱研究起着关键作用。由于土壤湿度观测资料较为缺乏,再分析土壤湿度资料在业务和研究扮演着重要角色。利用内蒙古自治区2018年5—10月37个气象台站逐日0～10 cm观测土壤湿度资料,对再分析[欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)、欧洲中期天气预报中心第四代再分析资料(ERA-Interim)、美国全球陆面数据同化系统(GLDAS2.1-NOAH)和基于多卫星反演融合的土壤湿度业务产品系统(SMOPS)]土壤湿度资料验证评估。结果表明:4种土壤湿度资料均可以模拟出内蒙古区域土壤湿度的空间分布,但在数值上普遍高估了土壤湿度;从内蒙古3个研究分区土壤湿度时间序列统计特征来看,ERA5和GLDAS2.1-NOAH优于ERA-Interim和SMOPS资料,但ERA5高估较多;相对于ERA-Interim土壤湿度资料,ERA5模拟的土壤湿度空间分布更为合理,时间相关系数最高,但均方根误差较大。由此可见,ERA5模拟能力优于ERA-Interim,且再分析土壤湿度资料普遍好于卫星融合土壤湿度SMOPS资料。     

中国陆面数据同化系统研究的进展与前瞻

陆面数据同化的核心思想是在陆面过程模型的动力框架内,融合不同来源和不同分辨率的直接与间接观测,准确一致地估计地表水分和能量循环的各个分量．作者已初步建立了中国陆面数据同化系统;同化方法采用了集合Kalman滤波,模型算子使用CoLM和SiB2等陆面过程模型,观测算子采用针对土壤(包括融化和冻结)、积雪等不同地表状态的微波辐射传输模型．该系统同化被动微波遥感观测如SSM／I,TMI和AMSR以及土壤和积雪的常规观测,已计算得到中国西北干旱区和青藏高原的土壤水分、土壤温度、积雪和冻土的同化资料．文中阐述了在同化系统的构建、同化算法的研究、陆面过程模型和微波辐射传输模型的集成以及大气驱动数据制备等方面的进展,讨论了陆面数据同化的特点和面临的问题,展望了未来的研究重点和同化方法在陆地表层系统科学研究中的应用前景．     

CLM4.5对中国区域夏季土壤湿度的模拟研究

利用CESM(Community Earth System Model)框架最新发布的陆面模式CLM4.5模拟得到中国区域1991~2010年7月份0~10 cm的土壤湿度数据集;并以中国农作物生长发育和农田土壤湿度旬值数据集的土壤湿度作为实测值,与模拟结果进行了比较分析。结果表明CLM4.5能够揭示中国区域7月份0~10 cm土壤湿度的空间分布特征,与实测数据土壤湿度的年际变化趋势保持着较好的一致性。利用曼-肯德尔法进行突变现象检测表明,模拟和实测得到的二十年的土壤湿度在华北、东北地区有逐年减小的趋势,尤其是东北地区土壤变干现象尤为明显;而华东、华中地区的土壤湿度以2~3年为周期增减,并没有一个持续稳定的变化趋势。CLM4.5模拟的土壤湿度值普遍偏高,最大偏差超过0.1 mm3·mm-3,这可能与模式的参数化方案有关,在以今后的研究中有待进一步探索。     

有参数误差时估算土壤湿度的集合平方根滤波同化方法

当陆面模式存在参数误差时,借助在NOAH陆面模式中同化表层土壤湿度的观测系统模拟试验,探讨同时估算土壤湿度廓线和校正土壤参数的集合平方根滤波方案的可行性.结果表明:准确校正参数对估算土壤湿度廓线非常重要,错误参数值会严重影响对模式状态量的更新.但是模式状态和参数同时更新的同化方案对参数的初估值较为敏感,只有选取合适的初估值才能保证参数校正和状态估计成功.     

区域气候模式RegCM3产流方案的改进及数值试验

用改进的水文模型与详细陆面方案、大气模式耦合的区域气候模式模拟研究了夏季风气候陆面水文、气候特征．针对区域气候模式RegCM3中陆面方案BATS地表产流方案的不足，将更符合观测实际地考虑入渗和降水非均匀性的地表产流方案VXM并入BATS，利用改进后的区域气候模式模拟了我国1990、1991和1998年的夏季风气候，并采用我国160站的月降水资料及UNH-GRDC（University of New Hampshire，USA-Global Runoff Data Center）月径流资料对1990、1991模拟结果进行了验证．结果表明，地表产流方案的改进对区域气候模式RegCM3模拟降水的影响不大，但模拟的径流有较大提高目与实测更为一致．     

全球区域同化预报系统在台风移动与登陆预报中应用

全球区域同化预报系统为中国新一代数值天气预报模式.使用全球区域同化预报系统模式产品和常规观测资料,模拟预报了2005年4个登陆强台风,得到全球区域同化预报系统模式对于台风移动路径、登陆时间、地点、强度等方面的预报能力的初步评价,为应用全球区域同化预报系统模式进行台风天气预报和分析以及对于模式的进一步改进提供一些有意义的依据.结果显示,全球区域同化预报系统模式预报的台风路径24 h平均距离误差小于150 km,48 h平均距离误差小于200 km.模式预报台风强度偏弱,原因在于模式的初始场对台风强度的描述远低于实况,下一步需要改造模式初始场.     

数据同化--一种集成多源地理空间数据的新思路

陆面数据同化是一种集成多源地理空间数据的新思路。介绍了陆面数据同化系统的概念和组成，其核心思想是把不同来源、不同分辨率、直接和间接的观测数据与模型拟结果集成为具有时间一致性、空间一致性和物理一致性的各种地表状态的数据集。介绍了国际上目前正在发展的几个陆面数据同化系统，包括NASA发展的全球化和北美陆面数据同化系统、欧洲陆面数据同化系统和中国西部陆面数据同化系统。认为在陆面数据化系统基础上发展起来的陆地信息系统将可望成为未来GIS中的重要工具。     

陆面资料精度对东莞地区WRF模拟结果的影响

为建立东莞地区空气质量模拟的气象场,基于WRF模式耦合Noah陆面过程,使用不同空间精度(3 s、30 s、120 s)的陆面资料,分析对东莞地区夏季气象场模拟结果的影响差异.结果表明:WRF模型提高陆面资料精度后,东莞地区近地面气温的模拟精度均有发生变化,白天的最高温度时间为下午16:00,最低温度时间为早上6:00.白天气温模拟值高于气象观测值(过大评估),而晚上地面气温处于过小评估.白天夜晚气温模拟效果产生差异原因是,建筑物外表对辐射的截留,白天热岛较强,地面2m高度处热岛范围扩大,同时建筑物的存在使得城市湍流动能扩大,导致模拟区温度升高;而傍晚到早上东莞地区地面风速较大平均值大于4.5 m/s以上,风向属于内陆风主要为北风和东北风,都促进地面温度快速下降,导致晚间地面气温过小评估.陆面资料对地面风速模拟的误差影响较大,提高陆面精度(30 s→3 s)后,模拟风速误差改善明显,但模拟风速值还是大于观测值处过大评估.因此,为提高东莞地区WRF模型气象场模拟效果,后期还需进一步研究多因子协同作用对WRF模拟效果的影响.     

疏勒河流域夏季土壤含水量时空变化

以中国西北干旱区的疏勒河流域为研究区,利用MODIS遥感数据、全球陆面数据同化系统和实测数据等,基于遥感反演及统计降尺度方法获取疏勒河流域2001-2017年夏季土壤含水量数据,开展疏勒河流域夏季土壤含水量的时空变化分析.结果表明, 2001-2017年疏勒河流域夏季土壤含水量整体呈上升趋势.流域干流上游和中下游灌区土壤含水量最高.除敦煌灌区及上游高寒区土壤含水量存在不显著下降趋势外,其余区域主要呈上升趋势.夏季土壤含水量呈6月<7月<8月的趋势,且6月土壤含水量的增加趋势最显著.整体来看,流域土壤含水量随海拔升高而增加,耕地土壤含水量普遍高于草地和林地.     

《梁山伯与祝英台》与《罗密欧与朱丽叶》调式比较

《梁山伯与祝英台》与《罗密欧与朱丽叶》两部作品的内容都取材于民间故事,都属于标题性音乐作品,作品曲式结构基本相同。不同之处是对造成悲剧原因的展示有着明显区别,主、副部主题的表现和运用截然相反,音乐的主基调有较大差异,作品的整体风格迥异。     

有氧运动与身心健康探析

健康与运动是密不可分的,运动分为有氧和无氧,有氧运动较无氧运动更易普及和被大众接受,从人体长期参加有氧运动对人的身体健康和心理健康的角度来阐述有氧运动对人体的良好影响。     

文献信息情报工作在科技工作及立项决策中的作用

本文揭示了在当今信息市场形势下 ,文献信息情报工作在科技工作和经济立项决策中的作用 ,同时也指出 :图书馆文献信息工作者们能在强手如云的信息市场中占领一块阵地也应成为图书馆界的共识     

博客与高校思想政治教育

网络的发展为我们带来全新便捷的互动平台和交流方式,博客是当今传播文化的重要载体,因个体性、公共性、开放性、成本投入少等特点吸引着"90后"大学生广泛关注。在新形势的要求下,高校辅导员应主动占领网络博客思想政治教育新阵地,加强辅导员博客建设,根据大学生的心理特点,利用博客提升网络思想政治教育工作的吸引力和感染力,创新高校思想政治教育。     

道教与魏晋南北朝文人的功利欲望

欲望是作家创作的内驱力,道教对中国古代文人的欲望有什么影响,这是研究中国古代文学和文学理论不能不思考的问题。本文从道教的功利性,文人纷纷走近道教,文学观念中的道教因素等方面,对道教与魏晋南北朝文人的功利欲望作些专门探讨。这无疑会拓展人们研究的新视界。     

高校管理与师生权益的保护

当前,因高校管理引发的法律纠纷呈上升趋势,究其原因是师生的法治观念在增强,另一方面说明高校在师生管理等方面也存在诸多不适应。要改变这些不适应,就要进行依法治校,更新管理理念。做到规章制度合法、管理行为合法。努力加强法制教育工作和师德校风建设,切实保障师生的合法权益。     

楼兰的兴衰与环境变迁和环境灾害

通过对楼兰兴衰史及同一时期的环境变化的综合研究表明:楼兰的兴衰与环境的变迁、灾变密切相关,自然环境变迁、灾变是楼兰消亡的重要原因     

信号与系统建模与仿真

本文着重论述了如何利用MATLAB工具在计算机上实现信号与系统分析,通过程序使一些运算量较大、抽象问题简单而直观,详细介绍了利用系统框图模拟实际系统的分析方法,该方法对连续或离散时不变因果系统具有普遍性,借助Matlab/Simulink仿真工具对基本结构实现了建模和仿真分析。     

量子力学和相对论的结合、不相容及发展

基于量子力学和相对论的比较,二者既可以结合又存在不相容.由此讨论它们的某些可能的发展方向.特别探讨了3个方面:测不准原理和光速恒定等的矛盾;量子的非局域性显示出纠缠态应该是一种新的作用距离和强度中等的相互作用;由Dirac负能态推导出的负物质可能是一种暗物质.       

粮食进出口环节存在的质量安全问题与对策

＂粮食安全就是国家安全＂.中国作为粮食生产和进出口大国,粮食进出口环节中的安全问题越来越重要,我国进出口食品安全管理与发达国家比较,在法律法规标准、食品安全监管体制、农药残留限量、检测技术等方面存在差距.因此,有必要研究粮食进出口环节中存在的安全问题并提出相应的对策.