基于卫星资料的对流初生预报及效果评估

利用MTSAT-1R卫星资料中的红外1、红外2和水汽通道亮温数据, 在目标云块识别对比的基础上计算对流初生(CI)预报的8个指标值。根据京津地区的实际情况, 给出修正后的预报指标阈值, 并对2006?2007年京津地区进行17日次对流初生预报实验。实验结果表明, 该预报方法能够对1小时内的对流初生现象进行有效预报。结合云导风矢量给出检验预报结果的方法, 对该预报方法的预报效果进行量化统计。统计结果表明, 该方法预报对流初生的TS (threat score) 评分为0.545, 检测概率(POD)为0.654, 空报率(FAR)为0.435。     

基于雷达数据和CIR指标的对流初生预警算法

本文提出一种基于多普勒天气雷达数据的对流初生预警方法,以更低反射率因子阈值的对流体识别和单个对流体的追踪为基础,利用CIR(convective intensity ratio)对流体系统结构指标对CI(convective initiation)预警,并且对京津地区多个时刻进行对流初生实验,实验结果表明该算法可以提前0-30分钟对CI进行预报。     

京津地区一次强对流天气的初生预警技术研究

基于日本MTSAT卫星数据, 在Mecikalski等提出的8个指标计分统计方法的基础上, 对京津地区的一次强对流天气过程的初生(CI)进行预警试验, 并根据试验结果修改了部分指标的阈值。试验表明, 经过阈值的适当修改, 该方法可以有效地对京津地区的强对流初生提前30分钟进行预警。另外, 使用主成分分析(PCA)方法, 验证了8个指标中的每一个指标对于预警CI都有重要的作用。     

利用卫星资料估算中尺度对流云团上升速度的一种方法

为了得到中尺度对流云团内的垂直上升速度,给出了一种利用高分辨率红外卫星云图的估算模式,并进行实验。结果表明,该方法可定量地揭示中尺度对流发展演变的特征,估算得到的中尺度对流云团中强中心上各速度可为中尺度数值预报以及中尺度强对流天气分析预报提供依据。     

非线性对流扩散方程特征有限元法的误差估计

应用特征有限元Galerkin方法,研究一维非线性对流扩散方程的数值求解问题。给出非线性对流扩散方程第二边值问题的特征有限元Galerkin形式,研究了此方法的收敛性,并给出了L2(Ω)及H1(Ω)的最优阶误差估计。结果表明,该方法是求解非线性对流扩散方程的有效方法。     

一次对流性强降水过程的分析及诊断

为了更好地对江苏沿江及苏南地区夏季对流性强降水的预报提供参考和借鉴,利用美国国家环境预报中心资料,对2010年7月22日南京对流性强降水过程的天气形势、水汽输送、对流有效位能和中尺度对流系统作了分析和诊断,给出了该强降水的系统综合示意图。结果表明:500hPa上我国两槽一脊的分布态势及西太副高的西伸造成了弱冷空气和暖湿气流在南京上空的交汇;700hPa和850hPa存在急流和大风核;该强降水发生前,南京及其附近处于对流有效位能高值区,且位势不稳定;造成该强降水的中尺度对流系统是东北西南向强回波带(飑线)以及在该带西南端的中尺度对流复合体。分析表明,南京位于飑线和中尺度对流复合体的结合部是导致该强降水的直接原因。     

不同类型暴雨过程的ECMWF模式降水偏差及订正方法

为提高暴雨预报准确率,减少暴雨灾害损失,利用常规及非常规观测资料、ECMWF模式预报资料及NCEP逐6 h再分析资料,对2021年5月15日及2021年7月1日发生在怀化的两次不同类型暴雨天气过程的ECMWF模式降水偏差及订正方法进行分析研究,给出了预报这两类暴雨着眼点和订正预报的思路。结果表明：5月15日过程是一次暖平流强迫类降水过程,对流性降水特征明显,暴雨区与地面辐合线配合较好,ECMWF模式对影响系统预报略偏北、对对流性降水预报偏弱、对地形引起的降水增幅的预报能力有限,使得降水预报偏差较大,在对流性降水预报的基础上进行相应订正将取得较好的预报效果;而7月1日过程是一次系统性的低涡切变类暴雨天气过程,强降水出现在850 hPa切变线南侧,暴雨主要处于850 hPa急流轴出口左侧,ECMWF模式对影响系统预报偏北、维持时间预报偏短、切变强度预报偏弱、对对流性降水预报偏大,使得降水预报偏差较大,在大尺度降水预报的基础上进行相应订正将取得较好的预报效果。     

京津地区对流性和层状降水回波的特征分析

利用自动分类算法,识别出2005-2007年5-8月京津地区雷达回波中的对流性和层状降水回波.在此基础上,分析了该地区对流性和层状降水回波的垂直廓线和回波面积的日变化特征.结果表明:京津地区层状降水回波的垂直廓线在4 km高度(0℃)附近,出现了明显的"零度层亮带",亮带强度在当地夜间最强,当地上午最弱;该区域内,两种...     

京津地区对流性/层状降水回波的特征分析

利用自动分类算法,识别出2005—2007年5—8月京津地区雷达回波中的对流性/层状降水回波。在此基础上,分析了该地区对流性/层状降水回波的垂直廓线和回波面积的日变化特征。结果表明:京津地区层状降水回波的垂直廓线在4km高度(0℃)附近,出现了明显的"零度层亮带",亮带强度在当地夜间最强,当地上午最弱;该区域内,两种类型的回波面积均呈明显的单峰型日变化特征,面积峰值出现在当地夜间,在当地午间面积最小;层状降水回波面积的变化比对流性降水回波的变化滞后了1～2h;对流性回波与层状回波面积比的日变化存在两个明显的峰值,分别对应两类影响京津地区的主要对流系统:午后出现的热对流和具有夜发性的湿对流。     

基于CCA-BP-BPNN释用模型的太平洋SST预报

为了有效提高预报精度,将一种基于神经网络并能综合有效利用全场信息的非线性释用技术应用到海洋SST预测上.通过CCA-BP法建立的典型因子,可以代表气象因子场与SST之间的大部分协方差关系,使气象因子与站点要素相关性大为提高,进而通过神经网络技术(BPNN)建立非线性预报模型.利用该模型尝试对热带太平洋表层海温形势(ENSO)进行预报,并建立了该区域逐点海温的预报方案.试报结果表明,该方法对预测春季海温形势有较好的效果,有效预报时效可达1 a以上;对6 a的3月份热带太平洋表层海温预报,平均绝对误差为0.22 ℃.该方法为海洋SST统计预报提供了一个值得参考的途径.     

利用激光雷达和卫星遥感获得城市地面大气悬浮颗粒物浓度分布

使用香港元朗地区2008年MODIS卫星遥感的气溶胶光学厚度(AOD)产品、激光雷达气溶胶消光系数垂直分布、地面相对湿度和地面气溶胶浓度观测资料等数据, 通过激光雷达数据建立地面消光系数和激光雷达AOD与气溶胶标高的关系, 利用这一关系和卫星AOD进行地面消光系数的反演估计, 并进行湿度订正; 通过建立地面气溶胶浓度和地面消光系数的关系, 进行卫星AOD产品和激光雷达气溶胶探测反演地面大气颗粒物质量浓度的研究及应用。结果表明, 卫星估计的地面消光系数与小时平均的颗粒物质量浓度观测值的相关系数为0.57~0.86 (PM2.5)和0.59~0.78 (PM10), 估计的质量浓度与小时平均的观测值对比的均方根偏差分别为11.64~25.34 g/m³ (PM2.5)和24.64~91.64 g/m³ (PM10), 表明可以通过卫星遥感进行大气悬浮颗粒物污染的监测应用。其中1 km分辨率的AOD产品, 因其更高的空间分辨率, 更适合反映具有复杂地形的城市地区大气悬浮颗粒物污染。     

苏州建成区范围界定及形态分析

城市建成区范围与形态是城市规划与管理的基础信息,利用2010年5月24日的卫星遥感影像,提取了苏州市建成区范围,得知苏州市主建成区面积为618 km2,主建成区重心在五峰园。苏州市各区建成区形态特征参数反映两种城市扩张模式:一种是整体齐头推进;一种是局部多头推进。通过建成区形态分析发现苏州在城市建设方面的一些问题。为苏州城市精确规划、管理与研究的需要,今后有必要利用遥感和GIS对苏州市建成区范围定期进行提取。     

星地结合的细颗粒物超标防控区精确识别方法

为精确识别细颗粒物(PM_(2. 5))浓度超标的区域空间,依据卫星遥感与站点监测在PM_(2. 5)浓度观测方面的特点,建立遥感反演数据与站点监测数据间的临界映射分析法,综合卫星遥感覆盖面广和站点监测准确性高的技术优势。通过该方法研究珠三角区域2013年灰霾污染过程的PM_(2. 5)浓度超标区域,结果表明,利用星地结合的方法可以精确识别出PM_(2. 5)浓度超标的区域空间;广州市西部和南部、佛山市大部、肇庆市主城区及东南部、东莞市西部和北部、中山市北部和中部、江门市主城区及东部是珠三角PM_(2. 5)污染的高发地区,应作为防控重点。     

沙尘天气对内蒙古草原城市大气环境质量的影响研究

沙尘不仅是生态环境恶化的重要标志,也会污染大气环境,影响气象、气候和人体健康。为了探讨沙尘天气对内蒙古草原城市大气环境的影响,综合利用遥感影像与地面观测数据,研究了沙尘天气对锡林郭勒盟草原城市大气环境质量的影响,以期为沙尘天气环境影响评价提供理论依据。研究表明利用MODIS(the moderate resolution imaging spectroradiometer)数据可以实现沙尘活动的遥感监测,结果与基于地面观测发生规律一致;并得到气溶胶自动观测网(aerosol robotic network,AERONET)AOD(aerosol optical depth)产品验证。沙尘天气引起草原城市能见度下降,空气环境质量下降。大气污染主要由颗粒物的增加引起;但伴随沙尘天气的大风使CO、NO_2、SO_2等污染物浓度下降,具有清除人为源所排放污染物作用。     

太原市小店区不同粒径大气颗粒物（PM2．5，PM5，PM10,TSP）浓度变化特征

对太原市小店区不同粒径的大气颗粒物（PM2.5,PM5,PM10,TSP）进行采集,并对其浓度变化特征进行详细分析,探讨了特殊天气对大气颗粒物浓度的影响．结果表明：在采样期间,不同粒径颗粒物的年平均浓度均超过了国家规定的二级标准,PM2．5,PM5,PM10,TSP随月份、季节的变化趋势基本一致,均为冬季最高,夏季最低．特殊气象条件对颗粒物的浓度影响较大．     

Influence of vegetations and snow cover on sand-dust events in the west of China

THE CLIMATE SYSTEM IS HIGHLY SENSITIVE TO THE CHANGE OF LAND SURFACE FEATURE INDUCED BY NATURE OR HUMAN ACTIVITY. THE TEMPORAL-SPATIAL CHANGES OF LAND SURFACE TYPES ARE ABLE TO CAUSE AN ANISOTROPIC DISTRIBUTION OF PHYSICAL CHARACTER AT LAND SURFACE, LEADI…     

泸州市城区空气质量时空变化分析

为了掌握泸州市城区近年空气质量时空变化,对泸州市城区2004-2009年空气质量监测数据进行系统分析。结果表明,近年来泸州市城区空气质量总体良好,平均空气污染指数为80,空气质量优良率在72.33%以上。空气质量有逐步好转的趋势,SO2和PM10年平均浓度明显下降,分别从0.110 mg/m3、0.120 mg/m3下降到0.058 mg/m3、0.070 mg/m3;NO2略有上升,从0.029 mg/m3上升到0.040 mg/m3。污染物浓度时空分布不均,SO2与PM10夏季浓度较低,冬季较高,NO2浓度季节性变化不明显;兰田宪桥、小市上码头污染物浓度总体上高于忠山环监站。     

沈阳市城市扩展动态模拟与预测

基于遥感和GIS,采用SLEUTH模型对沈阳市辖区1988.2004年间的城市扩展过程进行动态模拟,对未来(2005.2030年)两种预案条件下的城市发展格局进行预测,即目前趋势预案和区域开发政策与城市规划预案.结果表明:到2030年,两种预案条件下,城市面积分别增加306.0 km2和172.7 km2,占土地总面积的百分比达到22.1%和18.3%.目前趋势预案条件下的未来城市发展格局比较分散:而区域开发政策与规划预案条件下,城市扩展格局将更加紧凑,充分体现了区域开发与保护政策、城市规划对城市扩展的约束和引导作用.     

Application of satellite thermal infrared remote sensing in monitoring magmatic activity of Changbaishan Tianchi volcano

In this paper, with the application of satellite thermal infrared remote sensing technique, nine land surface temperature distribution maps of Changbaishan Tianchi volcano area are retrieved from nine thermal infrared images which are taken from 1999 to 2008. In terms of NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), we classify the surface cover of the study area into three types, i.e. vegetation (forest), mixture of soil and vegetation (short grasses), and bare rock. The average temperature of each type of surface covers is calculated first, and then the average daily temperature record from Tianchi meteorological station is subtracted in order to reduce the effect of weather variation. Finally, thermal anomalies of three types of surface cover in Changbaishan Tianchi volcano area in the period of 1999 to 2008 are obtained, which is believed to reflect the magmatic activity in the magma chamber under Tianchi volcano caldera. Our results indicate that temperature of the study area increased with an intermittent tendency during 1999 to 2005, but dropped after 2005, and then maintained a relatively stable state from 2006 to 2008. Such a tendency of annual temperature variation possibly caused by magmatic activity is correlated with the results observed by means of seismic monitoring, ground deformation from GPS measurement, and volcanic gas geochemistry monitoring in the same area. It is implied that the upward intrusion of magma may cause temperature increase, and such temperature variation is great enough so that could be detected by using satellite thermal infrared remote sensing technology.     

Simulation of CO2 variations at Chinese background atmospheric monitoring stations between 2000 and 2009: Applying a CarbonTracker model

We carried out a downscaling treatment over China using the CarbonTracker numerical model, which was applied using double grid nesting technology (3° × 2° over the whole globe, 1° × 1° over China), simulating and analyzing atmospheric CO₂ concentrations over 10 recent years (2000–2009). The simulation results agreed very well with observed data from four background atmospheric monitoring stations in China (The periods for which the simulation results and observed values be compared were January 2000 to December 2009 for the WLG station and June 2006 to December 2009 for the SDZ, LFS, and LAN stations), giving correlation coefficients of >0.7. The high-resolution simulation data correlated slightly better than the low resolution simulation data with the observed data for three of the regions’ atmospheric background stations. Further analysis of the annual, seasonal CO₂ concentration variations at the background stations showed that the CO₂ concentration increased each year over the study period, with an average annual increase of more than 5%, and annual increases of more than 7% at the Shangdianzi and Lin’an stations. Seasonal CO₂ variations were greater at the Longfengshan station than at the Shangdianzi or Lin’an stations. However, the CO₂ concentrations were higher at the Shangdianzi and Lin’an stations because they are greatly affected by human activities in the Jingjinji and Changjiang Delta economic zones. Spatial distribution in CO₂ concentrations and fluxes were higher in eastern than in western China.