"98·7"特大暴雨降水资料的四维变分同化研究

1998年7月21日00UTC～22日00UTC,湖北省的武汉-黄石地区发生了特大暴雨,其中黄石市24 h降水量达276 mm.文中应用四维变分资料同化方法,研究了初值对这次暴雨过程数值模拟的影响.通过对6 h同化窗口内339个站点逐小时观测降水的变分同化,MM5伴随模式得到了一个与模式相协调并且在热力和动力上都接近于自然强降水发生的初始场,使用该初始场模拟的武汉-黄石地区的24 h降水量超过了220 mm.在同化降水观测资料的同时加入了湿度观测资料后,在一定程度上约束了模式的水汽场,防止了同化窗口内模式初始场越过最佳逼近,从而使降水模拟的TS评分得到进一步提高.     

基于江西省站点资料对智能网格实况分析产品的检验评估

利用江西省2019年3月～2020年2月气象站观测资料,在小时尺度上,对中国气象局下发的智能网格实况的2 m气温、湿度、风速、降水等多个气象要素产品进行检验评估.研究分析各类产品的数据误差及其时空变化规律,验证该产品在研究区的适用性.研究结果表明:2 m气温、相对湿度产品与站点观测较为一致,其相关系数均可达0.9以上,2 m气温均方根误差在1.0 ℃左右,准确率可达80%以上,相对湿度均方根误差小于10%,准确率可达90%以上.风速产品的数据精度较低,相比站点观测风速明显偏弱,70%站点的风向准确率小于50%,风向准确率仅为40%左右.降水产品能准确反映年内逐小时变化趋势,但存在一定程度低估,相关系数基本在0.8以上,平均误差为-0.1～0.1 mm·h^-1,平均绝对误差小于0.2 mm·h^-1.与站点观测相比,降水产品对强降水明显偏弱.地形对实况网格产品准确性有较大影响,产品误差在地形复杂山区中比在平原地区中明显偏大.总体上,2 m气温、相对湿度产品质量较高,基本可满足业务服务需求.风速产品及降水产品在大降水量级下的误差较大,与业务服务需求有一定差距.     

长江中下游平原地区气温观测合理布局研究

从统计长江中下游平原地区57个自动气象站2002—2007年期间1,4,7,10月份的日平均气温结构函数着手,推算出各月线性内插精度与台站间距的关系,由内插标准误差不超过观测标准误差的原则,估算出该地区气温场的最大容许测站间距为29 km。并根据不同的内插精度要求增设站点,增设站点的气温数据由插值效果较好的克里金方法内插获得。最后采用基于交叉验证的支持向量机对气温数据进行预处理,优化气象站模型,合理化站网密度。分析表明:当内插标准误差分别小于等于0.045℃,0.037℃,0.033℃时,自动气象站的布站间距分别为16 km,12 km,8 km,所需的站点数分别为2038,4268,8597个。从增设站点的分布来看,对站点数量要求较高的地区大多是等温线比较密集的地区,即气温差异大的地区。     

福建区域内实况网格气温产品的适用性验证

该文使用2021年8月5km×5km实况网格产品和70个国家站的气温小时数据,探讨中国气象局陆面数据同化系统中2m气温产品(CLDAS)在福建区域的适用性。结果表明,邻近插值法比双线性插值法更接近实测值,实况网格气温产品在福建适用性较好。实况网格产品的误差还具有日变化,在日出、日落时引起较大误差;高山站更容易存在较大误差。除了复杂下垫面外,观测场周围的障碍物也极易引起误差。其中,三明、南平、龙岩受地形及陆地影响,存在较大的绝对误差。     

汾渭平原SO2与气温的函数型空间自回归分析

面对观测到的高维复杂数据,函数型数据分析方法能充分利用数据信息,有效处理这类数据,并分析不同数据类型之间的关系。收集了汾渭平原11个城市2019年月均SO_2浓度数据和逐时气温数据,为了在分析SO_2浓度与气温之间的关系时不丢失重要信息,首先通过函数型数据分析方法,对逐时气温数据进行函数化,并对气温曲线进行动态分析;其次,由于月均SO_2浓度数据存在空间相关性,故在气温曲线和月均SO_2浓度之间建立函数型空间自回归模型(functional spatial autoregressive model, FSAR)。通过函数型主成分基展开的方法对气温曲线进行降维,采用极大似然估计方法对FSAR模型中的参数进行估计。通过与函数型线性模型(functional linear model, FLM)对比,结果表明:FLM模型的均方误差远大于FSAR模型的均方误差。可见用FSAR模型处理SO_2浓度与气温数据的拟合效果更好。     

基于矩阵分解的降水时空插值方法

为了提高基于雨量站网观测值估算降水空间分布的精度,同时考虑降水的时序发展趋势和站点空间分布,将传统的插值方法(反距离权重法、普通克里金法)和Funk矩阵分解(Funk-SVD)模型结合,提出了一种基于矩阵分解的插值方法,并采用黄河流域小浪底到花园口区间2009-2012年多场降水的日观测数据进行了精度检验.结果表明,通...     

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。     

一个逐时气温方程

以气温观察资料为依据，以工程研究模拟计算所需气温信息为目标，探讨了逐时气温计算经验方程的形式与建立方程的方法。建议方程由日平均气温和逐时气温与日平均气温的温差两部分组成，前者考虑了每月可能发生的日平均气温突变，后者则关联了日温差的变化。     

基于遥感和GIS的日最高最低气温估算

气温是气象要素的重要组成部分,广泛用于全球气候变化、资源环境分析及灾害预警等多个领域.随着卫星遥感技术的发展,气温的估算趋向于遥感或遥感和GIS结合的方法.本文以浙江省为研究区域,利用了36个站点2013年逐日每10min一次的自动气象站气温观测数据和MODIS地表温度及其他参数产品,选用多元线性回归(自变量为地表温度、归一化植被指数、地表反照率、经度、纬度和高程)、温度植被指数以及多元线性回归插值方法进行气温估算,建立了研究区日最高气温最低气温估算模型,并比较了几种气温估算方法在研究区的适用性.结果表明:3种方法最高气温估算的决定系数(R~2)分别为0.96、0.91、0.97,均方根误差(R_(MSE))分别为1.84、2.75、1.49℃;多元线性回归和多元线性回归插值法最低气温估算的R~2分别为0.87、0.91,R_(MSE)分别为3.33、2.93℃,两者均为多元线性回归插值法得到的结果最好.空间分布结果显示,多元线性回归插值法能很好地反映由地形不同所带来的细节差异.     

C波段雷达快速循环同化技术在宁夏降水天气预报中的应用

介绍了宁夏C波段雷达快速循环同化技术及其在2018年夏季降水预报中的应用效果。快速循环同化技术主要基于天气研究预报(weather research and forecasting,WRF)模式,通过对C波段多普勒雷达资料进行去除奇异点、地物遮挡、谱宽检查、退模糊等质量控制,利用三维变分同化、动力降尺度及冷暖启动方法,实现了C波段多普勒天气雷达观测数据的逐小时快速循环同化分析,可逐时滚动输出未来12 h逐小时间隔、水平分辨率3 km的降水、气温、风向风速、相对湿度、物理量场等格点预报产品以及雷达回波产品。通过在2018年宁夏降水预报中的应用分析发现,加入雷达资料同化后的WRF模式降水预报能力有明显提升,可为宁夏降水天气智能网格预报特别是暴雨的短临预报预警提供技术支撑。     

基于粒子群改进的自适应核密度估计算法的江苏省地面气温分析

考虑到当前气温分析方法对于季度、月度及日夜时间尺度下的数据分析不够充分的问题,提出一种基于粒子群算法改进的自适应核密度估计算法(PA-KDE),利用1961~2008年江苏省12个站点的定时气温资料研究该方法在季度、月度及日夜时间尺度下的灵敏度。按区域与季节对试验进行分析的结果表明：PA-KDE算法在季度、月度、日夜时间尺度下具有更高的灵敏度;同时可以用来更全面的分析气温的时空变化特征以及不同影响因子的效果。可见在讨论气温时空变化以及影响特征时要关注更多时间尺度、区域、季节下的影响。     

南京地区高空平均气温的变化

利用40年南京地区各标准等压面上逐月和年的平均气温资料，分析了其逐月及年平均气温的长期变化趋势，发现在对流层40年来年平均气温以增温为主，但逐月平均气温则不然，其中在初夏及深秋到冬季有明显增温，而在仲春和梅雨期则有明显降温；在平流层则该变化趋势与对流层不同；在利用距平累加和信噪比法来探讨气温的突变中，发现在1972年，1978年和1983年三个年份附近各等压面上逐月平均气温有突变现象，而全年平均气温在对流层则在1972年有突变，还利用功率谱分析了逐月及年平均气温的周期变化，发现年平均气温存在2-4年、5-7年，6-7年及8年的短周期振荡和10年的中周期振荡。     

关于油雾润滑中油雾浓度的影响因素分析

通过对雾化装置进油管口的流动过程进行流体力学特性分析,并以此为基础建立了油雾浓度的数学模型,经理论分析获得了影响油雾浓度的主要影响因素,即介质温度与喉部压力等.并通过实验测试获得了这些影响因素的数据并绘制出实验结果曲线,结果表明:润滑油温度在50~60℃、气温在60~80℃时雾化效果最好;空气压力在180~240 kPa之间最佳.     

地板送风室内温度不均匀分布特性的实验研究

通过变化送风参数和室内热源，对6种典型工况的实验结果进行了分析，得到了地板送风室内温度分布的一些特性．针对地板送风室内温度分布的不均匀性，采用工作区垂直温差和0．1m高度处的空气温度与送风温度之差来表征工作区温度分布．实验结果表明：单位送风量的室内热源散热越大，不仅室内垂直温度梯度较大，而且工作区垂直温差增加的幅度比送回风温差增加的幅度更大，当室内冷负荷从324W逐渐增大到468W时，工作区垂直温差与其送回风温差之比从0．468增大到0．573；室内工作区垂直温度分布的形状与室内热源分布情况有关，当热源位于吊顶上时，工作区上下垂直温度梯度较大，中间垂直温度梯度较小；当送风温度提高5．7℃时；工作区垂直温差减小70％；工作区0．1m高度处的空气温度与送风温度之差约占送回风温差的50％．     

变风量空调系统室内湿度控制分析

在变风量空调及其控制系统动态仿真软件的基础上,根据ASHRAE Standard 62-2001标准对于湿度控制的要求,分析了送风温度和冷媒水供水温度对空调区域相对湿度控制的影响．同时提出并分析了满足ASHRAE Standard 62-2001标准对湿度控制要求的送风温度优化控制策略。     

本世纪昆明气温异常及突变的分析

根据昆明１９２１～１９９３年的年、夏季（６～８月）、冬季（１２～２月）平均气温资料，分析研究了昆明的气温变化趋势、冷暖阶段、气温异常发生频率及气温突变点。结果表明：从本世纪２０年代开始，昆明气温呈上升趋势，至４０年代前后达最高，此后下降，７０年代降至最低，８０年代开始略有回升。１９２１～１９５４年为偏暖阶段，１９５５～１９９３年为偏冷阶段。昆明高温异常主要出现在１９５０年以前，低温异常大多出现在１９６０年以后，且气温异常发生频率低。年平均气温突变点出现在１９５７年，冬季平均气温突变点出现在１９５５年，夏季平均气温未达到突变的标准     

承德市的城市化对气温影响的研究

用承德市单站气温和40cm地温资料进行比较,采用趋势倾向分析方法,分析了承德市1964?2007年气温变化趋势及城市化影响程度。结果表明:1)承德市近44年气温呈上升趋势,平均每10年气温上升0.269 ℃,其中0.099℃是因城市化影响引起的升温;2)1980年以来,城市化影响升温幅度达到每10年上升0.421℃;3)冬季和春季气温上升幅度较大,且城市化对其影响最为明显。     

基于模糊PID控制的VAV控制系统研究与实现

为了提高变风量空调系统的控制效果,分别设计了变风量空调系统的送风温度、室内温度(视为回风温度)以及新风模糊PID控制系统,通过调节冷冻水阀门的开度来控制送风温度,通过调节变频风机的转速来控制室内温度,通过调节新风阀门的开度来控制新风量,通过调节回风阀门的开度来控制回风量.应用所设计的模糊PID控制器对送风温度、空调房间的温度(即回风温度)以及二氧化碳体积分数进行了实时在线控制,控制结果表明模糊PID控制器设计合理,控制效果良好.     

高温空气燃烧的燃烧特性及环境特性分析

从燃烧理论入手，计算了甲烷在不同条件下的燃烧特性，并对不同条件下燃烧特性及环境特性进行了研究对比；理论计算证明了CO2稀释空气对改善燃烧特性及减少污染物的生成更有效。