GPS掩星折射率的一维变分同化

为了探索GPS掩星观测资料在数值预报模式中的同化应用,利用GPS掩星折射率的一维变分同化技术,将MM5模式输出结果作为背景场,以GPS掩星折射率作为观测值来进行一维变分同化。将同化反演后得到的气压、温度、水汽压廓线与德国地学研究中心（GFZ）公布的气象观测资料进行了对比和分析,得到了较好的比较效果。证实了GPS掩星资料的合理同化对数值预报可进行有效的改进,并提出了下一步的同化方向。     

标准反演法与变分同化法在反演中性大气中的比较

在我国及周边地区范围内,利用GRACE卫星资料比较标准反演法和变分同化法的精度并探讨其在不同高度下的适用性。研究方法:用MATLAB实现标准反演法,分别将常规无线电探空资料以及变分同化处理得到的2级数据成果与之匹配,研究两种处理方法的误差在空间上的分布规律。研究结果:变分同化法反演出的大气折射率、大气压强比标准反演法得到的结果精度更高更可靠。在探空气球的上升极限高度以下10 km左右的区间上,标准反演法得出的大气温度的精度明显高于同分变化处理得到的数据精度,而探空气球的上升极限高度和天气情况的关系最密切。研究结论:大气折射率、大气压强直接采用欧洲中尺度天气预报中心提供的2级数据可以达到更好的效果。计算大气温度宜采用根据天气状况划分高度区间的方法处理。     

南海三维变分海洋同化模式及其验证

基于Princeton Ocena Model(POM)建立了一个南海三维变分海洋同化模式,该模式主要用于卫星遥感高度计沿轨资料同化,考虑了每条轨道上的误差相关性,并且引入递归滤波优化运算.采用1998年春季和夏季、2000年夏季3个航次温盐资料对这个系统进行评估表明,相对于未同化的模式模拟结果,无论对温盐异常年份还是正常年份,该系统的温盐均方根误差和偏差都显著减小,误差结构更符合正态分布.特别是在盐度场上能重现南海由于降水和径流所造成的淡水盖,该系统也能将海表动力高度信息有效传递进模式次表层;温盐资料验证各航次评估结果差别不大,表明该同化系统性能是稳定的.     

3.5维雷达资料变分同化技术及改进方案在WRF中的应用

本文主要介绍3.5维雷达资料同化技术以及增加雷达垂直风场反演信息对该同化技术的影响,利用WRF模式建立了雷达变分同化系统,对同化效果进行检验。3.5维雷达资料同化技术是变分同化技术的扩展,使用多时次雷达观测资料,采用方程约束增加动力学、热力学信息,逐步反演得到风场、动力场和热力场。该技术使用3组连续多普勒雷达体扫资料,分三步获得分析增量以便在背景场基础上更新模式变量。首先利用连续两个时次的格点化三维径向风场来反演三维风场,然后利用连续两个时次的三维风场来依次反演出水平气压场与热力学变量。同时分析空间采用B-样条基底来降低空间的维数,并增加观测信息在空间上的扩散。但该技术也表现出垂直速度强度不够,浮力抬升作用不强的缺陷。针对本缺陷,本文讨论了通过物理初始化方法由雷达回波反演得到的垂直速度,并将该垂直速度作为观测信息同化进入3.5维变分同化中,考察原雷达资料同化方法以及改进方案对随后降水的改善。结果表明,对降水有明显的改善。     

"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.     

卫星云图在短期降水预报中的应用

下文将介绍静止卫星云图在巴州短期预报中的应用，从卫星云图的图像处理，数据处理及统计分析等多种方法入手，为短期降水预报提供更多更形象的产品。     

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。     

变分四维同化方法中的不连续问题

给出了变分四维同化方法中模式不连续时共轭公式的正确表述，并胜个简单的数值模式检验了理论的正确性。     

超折射及其对变分同化效率的影响

在应用低对流层中的掩星观测资料进行反演的过程中,当观测资料接近地面或海平面时,大气折射率的垂直梯度小于某个极限值,会产生超折射现象。本文描述了超折射现象的数学表示,对若干个样本的超折射层厚度和发生区域进行了统计分析,并讨论了超折射现象对一维变分同化的影响;通过实验发现,适当地对超折射层进行处理能极大地缩短同化的计算机时和迭代次数,从而提高变分同化的效率。     

非线性扰动方程方法在具有"on-off"振荡的变分资料同化巾的可行性

针对一个含有"on-off"振荡的概念模式,研究了非线性扰动方程的伴随方法(NPE方法)在含有"on-off,'振荡的变分资料同化中的可行性与有效性.对解析情形,通过非线性扰动分析给出代价函数关于控制方程初值的梯度表达式并将结果用于同化.比较同化数值实验结果表明:当"on-off"振荡出现在控制方程中时,用传统的伴随方法很难捕捉到目标函数的全局最小值点,而用NPE方法,资料同化基本都能给出全局极小值点.     

人工神经网络方法在短期天气预报中的应用

将人工神经网络方法试用于南京夏季短期降水分级预报,根据南京夏季梅雨期的天气特点,用统计和动力学方法从HLAFS(高分辨率有限区域预报系统)预报产品中寻找预报因子,然后用2种方法选取输入因子分别对人工神经网络进行训练,并利用抽取的5天雨量实况作降水分级预报检验.通过对人工神经网络方法预报降水的结果与HLAFS降水预报以及逐步回归预报的结果对比发现:与HLAFS数值模式的降水预报相比,人工神经网络降水预报方法的准确率提高了20%以上,而且漏报、错报明显减少;特别是与逐步回归预报相比,大到暴雨的预报准确率得到了明显提高,这一研究表明人工神经网络方法在短期天气预报中也会有较大的应用价值.     

人工神经网络方法在短期天气预报中的应用

将人工神经网络方法试用于南京夏季短期降水分级预报，根据南京夏季梅雨期的天气特点，用统计和动力学方法从HLAFS（高分辨率有限区域预报系统）预报产品中寻找预报因子，然后用2种方法选取输入因子分别对人工神经网络进行训练，并利用抽取的5天雨量实况作降水分级预报检验．通过对人工神经网络方法预报降水的结果与HLAFS降水预报以及逐步回归预报的结果对比发现：与HLAFS数值模式的降水预报相比，人工神经网络降水预报方法的准确率提高了20％以上，而且漏报、错报明显减少；特别是与逐步回归预报相比，大到暴雨的预报准确率得到了明显提高，这一研究表明人工神经网络方法在短期天气预报中也会有较大的应用价值．     

降水时间份额和降水强度分配比的取值分析

基于福建惠安和大亚湾两个厂址各两年的逐时降水数据进行统计,估算事故冲洗因子计算公式中的两个参数“降水时间份额FW”和“降水强度分配比ft”的数值,通过分析其取值为FWT=1．0,FW2=0．91,FW3=0．35和FW4=0．28;f1=0．60,f2=0．25和f3≥0．15。     

我国7月湿热组合指数的分布

介绍湿热组合指数(视温)的概念及其对人体健康的重要性。文中选取了全国110个具有代表性的气象站10年(1981—1990)的气象资料进行了分析、统计、计算，绘制出了我国7月湿热组合指数分布图，并分析了视温的地理分布规律及其成因，供从事这方面研究的工作者参考和为夏季高视温的预防服务。     

基于灰色关联支持向量机的中国粮食产量预测模型

研究我国粮食生产系统的变动规律,做好粮食产量科学预测不仅是制定农业政策的重要依据,而且对于保证我国的粮食安全具有重要意义。鉴于粮食生产系统的复杂性和信息不完全性,在对粮食生产系统灰色关联分析的基础上,确定出影响粮食产量的主要因子,然后根据支持向量机回归原理,建立了基于灰色关联支持向量机的预测模型。预测结果表明该模型具有较高的预测精度,为粮食产量预测提供了一条新的途径。     

回归分析在小型电厂成本预测和控制中的应用

运用逐步回归分析方法对小型电厂进行成本分析，得出影响电厂成本的主要因素是燃料费、辅助材料费及管理费．然后运用多项式回归得出了标准煤耗率与原煤发热量之间的关系，为电厂选择煤质，降低煤耗，控制成本提供了行之有效的方法．     

四川南充市农业劳动力状况统计分析与预测

根据南充农村劳动近几年的分布情况，运用多元线性回归分析，偏相关系数等统计方法，找出了影响南充农业劳动力分布情况的主要因素及其规律，并对未来十年南充在市人口及从事农业人口进行了预测与比较，指出南充粮食可以自给，城镇化仍在继续．     

广东春雨的长期预报

利用气候场的主分量逐步回归预报方法,通过相关分析和逐步回归,求得春雨场的主分量与高度场、海温场以及环流指数等因子场的主分量之间的联系．结果表明,广东春雨场的前１５个主分量（约占场的总方差的９７４％）的预报方程,通过α＝００５显著性检验,其方程复相关系数最小为０７２９,最大为０９７５．对广东省长期预报的１９个代表站的１９９０年春季（２～４月）降水量作预报的统计结果,其预报平均绝对误差约９０ｍｍ．     

2011年7月中旬长江下游地区强降水期间低频环流延伸期预报试验

 用2011年5-7月逐日东亚地区850hPa经向风场资料建立主振荡预测模型(POP),对影响7月中旬长江下游地区强降水过程的主要低频经向风场(20-30d时间尺度)的时空变化进行10-30d延伸期独立预报试验。结果表明,在60次预测中提前20d预报的相关预报技巧在0.50以上,很好地预报了2011年7月18日长江下游特大暴雨过程对应的关键区20-30d时间尺度的低频经向风变化过程。     

广西秋冬季降水特征分析

利用1961年1月至2006 年2月广西89个气象观测站的逐日降水数据,计算各观测站45a来的秋冬季降水时间序列,运用小波分析和Mann-Kendell非参数化统计检验方法, 分析广西秋冬季降水的时空异常分布和变化特征.结果表明,广西秋季降水南多北少,近20a来降水量总体上趋于减少;冬季降水则东多西少,20世纪70年代初期开始出现趋于增多的突变,近15a来这种变化比较显著.广西秋冬季降水时间序列存在着较为明显的年代际和年际两个振荡周期.广西秋冬季降水的地域性差异较大,西部地区秋季降水逐渐减少的趋势较为明显,桂南秋季出现异常干旱的情况比较频繁,桂东北、桂西南的冬季降水明显增多.