我国大气可降水量变化特征分析

水汽是水文循环的物质基础和能量来源,也是大气降水的必要条件。深入研究我国大气可降水量的变化特征,对于气象防灾减灾具有重要意义。该文利用我国1998-2010年72个探空站点资料,采用探空法计算得到我国月平均大气可降水量,并以此为基础,计算得到我国各站点的季节、年平均可降水量,最后再对结果进行显著性检验和分析。结果表明,我国大部分地区年平均可降水量呈递减趋势。我国可降水量总体呈由东南沿海向西北内陆递减的趋势,南方地区年平均可降水量最大,约为40mm,西北地区年平均可降水量在10mm左右,北方地区在20mm左右。在季节方面,我国大气可降水量在冬季最少,夏季最多,秋季次之。地理纬度、环流系统、海陆分布、地形因子、季节是影响我国大陆可降水量的主要因素。四川盆地地区有一高湿区,在云贵高原东部递减趋势显著,其地形因素影响显著。     

1970-2012年华北平原大气可降水量时空变化及其影响因素

基于1970-2012年华北平原探空站和地面站气象资料,分析了大气可降水量的时空变化特征及其影响因素.结果表明:(1)1970-2012年,华北平原年均大气可降水量呈不显著下降趋势,速率为-0.10mm/10a.其中,秋季大气可降水量减少速率最高,为-0.18mm/10a.在空间上,华北平原东南部年均大气可降水量降低速率明显大于西北部.(2)近40多年来,华北平原年均降水效率基本稳定,速率为-0.01%/10a.(3)在年和季节尺度上,华北平原大气可降水量变化与降水量仅在冬季相关性不显著.在空间上,仅华北平原南部年均大气可降水量与降水量呈显著正相关性;而降水效率与降水量在各尺度上均呈极显著相关性.(4)北半球极涡面积和亚洲区极涡强度分别对春季和夏季大气可降水量的变化影响较大.而秋、冬季,大气可降水量与西伯利亚高压和亚洲经向环流关系密切.     

1961—2018年安阳市大气降水资源变化特征分析

基于安阳气象站1961—2018年逐日降水量和气温等气象资料,采用高桥浩一郎陆面实际蒸散发经验公式、距平分析法、线性回归和Mann-Kendall检验等方法,计算分析了1961—2018年安阳市可利用降水资源变化特征.结果表明,安阳市降水资源分布不均,春、夏、秋三季的降水量、蒸发量和可利用降水分别占全年总量的96.44%、95.73%和97.92%,尤以5—9月最为集中,冬季占比很小.这58年中安阳市年可利用降水以-13.37 mm/10 a的速率减小.以季节划分,各季可利用降水均呈减小趋势,夏季减幅最大,倾向率为-7.96 mm/10 a;秋季和春季次之,分别为-2.95 mm/10 a和-1.86 mm/10 a;冬季最小,倾向率为-0.57 mm/10 a. 58年来安阳市年可利用降水及春、夏、冬季可利用降水无明显突变发生,秋季可利用降水于1962年发生突变.降水与可利用降水呈显著正相关,对可利用降水量起决定性作用,气温与可利用降水呈负相关.随着全球变暖,安阳市气温上升,安阳市可利用降水资源将持续减少.     

辐射参数计算方法对参考作物蒸发蒸腾量计算值的影响

采用FAO-56PM公式和其他计算公式计算净辐射Rn和参考作物蒸发蒸腾量ET0,对不同方法所得Rn计算值进行了比较.结果表明,不同辐射参数计算值对Rn计算值影响不同,大气边缘辐射计算值对Rn影响很大,Irmak方法和Allen方法所得Rn与FAO-56PM公式结果较一致.进一步以不同方法所得Rn代入FAO-56PM公式计算ET0,Irmak方法和Allen方法所得ET0与FAO-56PM公式计算值较一致.敏感性分析表明,Rn波动10%,ET0波动在7%左右,Rn对ET0的影响很大.在中亚热带低丘岗地区估算ET0时,可考虑Irmak方法和Allen方法来估算Rn.     

应用GMF模型的大气可降水量研究

针对用GPS观测数据计算大气可降水量存在时间延迟的问题,文章采用GMF投影函数与快速预报星历结合的方法,来计算大气可降水量并分析其精度.本文分别使用GMF与VMF1两种的投影函数,IGSU与IGSF两种的精密星历来计算大气可降水量.将GPS计算出的大气可降水量与美国国家环境预报中心发布的数据进行对比,来验证两者的相对精度情况.研究表明,GMF投影函数结合快速预报星历计算大气可降水量具有计算简洁,时效性强等特点,精度可达1mm.同美国国家环境预报中心发布的大气可降水量相比,具有更好的时间和空间分辨率.     

曲线盾构隧道施工地表沉降分析

目的研究盾构法隧道曲线段施工过程中产生的不均匀地表沉降,提高对隧道曲线段地表沉降的预测及计算能力.方法以马来西亚吉隆坡某地铁隧道区间盾构施工为案例背景,通过现场试验、拟合计算及二维数值计算等方法,研究曲线隧道地表沉降计算,分析地表沉降、千斤顶推力等因素之间的关系.结果在经典的隧道施工地表沉降经验计算公式的基础上提出了修正公式,该修正公式更适合于预测计算曲线盾构隧道施工的地表沉降,最大误差值在4%以内.同时给出了地表不均匀沉降量与盾构不均衡推力之间的关系式.结论笔者提出的曲线盾构隧道地表沉降计算公式优于经典的地表沉降经验计算公式,可更准确的描述曲线盾构隧道施工过程中地表沉降槽的形态.     

中国东部沿海季风区土壤全氮格局及其与水热条件关系

采用全国测土配方施肥项目土壤基础养分数据集,研究了年平均温度和年平均降水量对土壤全氮含量的影响。按照年平均温度5、5～10、10～15、15～20、20℃以及年平均降水量0～200、200～400、400～600、600～800、800～1000、1000～1200、1200～1400、1400～1 600mm和1600mm等区间,分别研究了年平均温度和年平均降水量对土壤全氮含量的影响。结果表明:(1)在年平均温度低于10℃的区域内,土壤全氮含量与年平均温度的相关性较好,年平均温度高于20℃的区域内,土壤全氮含量与年平均降水量和年平均温度的相关性都很差;(2)在年平均降水量0～200mm的区域内,土壤全氮含量与年平均降水量有显著的相关性,而与年平均温度的相关性很差;(3)在年平均降水量200～400、400～600、600～800mm的区域内,土壤全氮含量与年平均温度的相关性要好于其与年平均降水量的相关性,尤其在400～800mm年降水量区间内的半湿润地区,土壤全氮含量与年平均温度呈现极显著的相关关系,在年平均降水量大于800mm后,年平均温度和平均降水量对土壤全氮含量的影响并不明显。     

利用区域GPS观测网探测夏季降雨中大气可降水量

采用南京区域GPS观测网的观测数据,结合地表大气参数,计算出夏季降雨过程中的相对GPS大气可降水量;再加入国内3个IGS参考站的观测数据组成超长基线,计算出同时间段内的绝对GPS大气可降水量,并与探空数据所得的大气可降水量进行对比.结果表明:GPS大气可降水量与探空数据所得的大气可降水量有较强的一致性;在精确性和相关性...     

长江流域年降水量的空间特征和演变规律分析

为获取长江流域年降水量的时空变化特征,对长江流域年降水量进行了空间分区和时间演变分析.根据长江流域146个气象站点1960~2005年的逐年降水量资料,采用经验正交函数和旋转经验正交函数对长江流域年降水量的空间变化特征进行分析,并计算了1960~2005年年降水量的线性演变规律,利用奇异谱分析方法来检测区域降水量发生突变的情况.结果表明,长江流域年降水量主要有3种空间分布型、8个降水变化敏感区域.8个敏感区域中,汉江流域、岷江-嘉陵江源区、乌江流域南部年降水量呈减少趋势,其中岷江-嘉陵江源区减少最为显著,年降水量每10年减少27.1 mm;洞庭湖-鄱阳湖地区、鄱阳湖流域南部、太湖流域、金沙江流域中部、云南地区年降水量呈增加趋势,其中金沙江流域中部年降水量显著增加,年降水量每10年增加17.7 mm.存在降水突变的地区有5个,下游的太湖流域发生最早,时间为1977年,上游云南地区最晚,为1998年.长江流域年降水量有比较明显的空间区域特征,各个区域年降水量的时间演变规律也不一致.     

利用卫星资料对青藏高原地区空中云水资源的研究

利用青藏高原地区39个站的地面站逐日观测资料,采用泰森多边形法计算了青藏高原地区2007-2011年多年平均月降水量.利用美国环境预报中心逐月再分析资料,计算了2007-2011年各季节的高原季风指数,借助相关分析法分析了影响青藏高原地区降水量的环流因素.利用MOD08大气可降水量和云产品,用奇异值分解法分析了青藏高原地区可降水量与云参数的关系.将地面降水与量资料和MOD08大气可降水量资料结合,计算了青藏高原地区的降水效率.结果表明:西太平洋副热带高压面积指数、亚洲经向环流指数、亚洲纬向环流指数和高原季风指数均与降水量具有显著的相关关系;可降水量与云顶温度、云量、云顶气压和云光学厚度都有很显著的关系,通过奇异值分解,发现每对奇异向量场之间的相关系数,第一模态均达到5%显著性水平,方差贡献均超过989%,每组对应的可降水量的第一模态的异性相关系数在整个青藏高原地区都为正值,且都通过了95%的显著性水平检验,说明可降水量对各云参数的影响在整个研究区域都很大.青藏高原地区上空的云水资源具有较大的开发潜力,年降水效率为32.2%.     

GPS radio occultation: A potential new data source for improvement of antarctic pressure field

Radio occultation technique, first demonstrated by the GPS/MET experiment in 1995[1], has the potential to provide improved spatial and temporal resolution in the probing of the Earth's neutral atmosphere, including pressure,temperature and water vapor profiles, in addition to traditional measurements (e.g.,radiosonde, spaceborne radiometers) and ground-based GPS networks for precipitable water vapor (PWV) measurements. This paper provides an overview of the radio occultation concept and retrieval procedure and current technical limitations including lower troposphere inhomogeneities, signal penetration, multipath, and water vapor ambiguity. The current limitations using atmospheric model pressure fields (ECMWF and NCEP) for the modeling of atmospheric mass load over Antarctica, for its separation from climate sensitive signals observed by gravity mapping satellite,GRACE, are quantified. Atmospheric pressure fields over Antarctica are poorly known and higher temporal variability of pressure causes an "aliasing" error in GRACE-observed climate-sensitive signals such as hydrology, mass balance and oceanic mass variations. In particular, comparison of ECMWF 6-hour data with the Automatic Weather Station (AWS) in Antarctica indicates mean differences of 5 hPa,and rms of 1.7 hPa, exceeding the accuracy requirement for GRACE. Aliasing effec tmanifests as high-frequency errors in GRACE-observed gravity signals and are more pronounced over Antarctica. The possibility of using current operating satellite(SAC-C, CHAMP and GRACE) occultation data to improve Antarctic surface pressure fields is proposed. Preliminary results indicate that in the absence of water vapor over Antarctica, retrieved CHAMP pressure profile agrees well with radiosonde data from Neumayer station, and that occultation signals reach near the surface.     

流体阻力系数迭代过程中连续性分析与处理

根据尼古拉兹实验曲线以及对应的阻力系数经验公式计算阻力系数时,为保证阻力系数与传热方程迭代过程的连续性,对过渡区和湍流过渡区提出了新的阻力系数计算经验公式以及过渡区传热系数计算经验公式,新的阻力系数经验公式在雷诺数从小到大范围内连续,使传热方程与其迭代过程易于收敛。新的阻力系数经验公式计算结果与已知判据进行了验证,过渡区相对误差在5%以内,湍流过渡区相对误差在10%以内,满足工程计算要求,计算结果更为准确。     

光学方法测定大气水汽总量的探讨

介绍一种测量大气水汽总量的方法和仪器。仪器测量出通过大气的太阳（或月亮）光谱水汽吸收带带心（吸收带心波长取９３５ｎｍ，参考波长８８９ｎｍ）的剩余强度Ｒ，按相关式Ｒ＝０．５９求出测量程上大气的水汽总量Ｗ，垂直气柱上的水汽总量Ｗ０由Ｗ０＝Ｗ／ｍ求出，ｍ为观测方向对应的大气光学质量．仪器观测结果和气象部门的探空资料符合得较好，平均误差为５７％．     

内蒙古西部水汽总量与地面水汽压关系分析

根据2007-2008年内蒙古西部呼和浩特站,二连浩特站逐日08时地面及探空气象观测资料,计算得出两个站点全年水汽总量与地面水汽压值,对水汽总量与地面水汽压的特征及其关系进行了分析。在此基础上利用最小二乘原理对水汽总量与地面水汽压进行了回归分析,分别建立了两站的w-e回归方程,并对回归方程进行了检验。结果表明：水汽总量与地面水汽压之间存在着良好的线性关系,得出的w-e回归方程相关系数均趋近于1,拟合程度较高。此回归方程为不具有探空条件的气象站点提供了利用地面水汽压计算水汽总量的简便方法,具有良好的实际应用价值。     

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.     

利用GMS5红外分裂窗数据反演水汽的应用研究

从辐射传输方程出发,参照Dennis Chesters等提出的方法,推导了利用水汽在分裂窗两通道吸收的差异来反演水汽总量的一般公式,研究了以探空数据或微波辐射计取得“地面真值”来校准反演公式参数的可行性方法,利用得到的参数反演了同时刻的水汽场。     

钻孔爆破振动速度计算公式及其简化的探讨

针对萨道夫斯基公式不能反映钻孔爆破自由面尺寸影响的不足,提出了可体现自由面面积对爆破震动强度产生较大影响这一特点的钻孔爆破振动速度计算公式.通过人和场隧道掘进爆破的实测数据检验,钻孔爆破振速公式的准确率比萨道夫斯基公式高80%,且对于质点振动速度大于0.5 cm.s-1的测点,其相对误差不超过5%的测点数达90%以上.实测数据检验表明,提出的钻孔爆破振速简化计算公式,明显优于萨道夫斯基公式,且计算简便,更适合于工程应用.     

MODIS近红外资料反演大气水汽总含量

遥感反演大气水汽总含量对于研究水循环、全球气候变化、天气预报、遥感大气校正等具有重要意义。本文考虑了卫星扫描视场角的影响,实现并改进了用MODIS近红外资料反演大气水汽总含量的两通道比值反演模式,并用辐射传输模式定量讨论了误差。结果表明,反演值和探空均方根误差RMS=0.29 g/cm2,相关系数在92%。对月平均水汽分布的比较显示,反演水汽总含量与MODIS产品的分布是一致的,且更为合理。     

COSMIC掩星反演数据质量分析

利用2007?2010年的中国探空资料评估GPS掩星探测系统COSMIC (constellation observing system for meteorology, ionosphere, and climate)反演产品, 对比数据在空间上限定掩星事件发生地和探空站的水平距离在100 km以内, 在时间上相差不超过1小时, 对比高度范围为925~10 hPa。对比结果表明, COSMIC反演大气温度略低于探空仪测量值, 平均绝对偏差为?0.08 K, 标准差为1.67 K。两者水汽资料在200 hPa以上高度有系统性偏差; 在200 hPa以下, 比湿的平均偏差约为+0.080 g/kg, 标准差为0.692 g/kg, 水汽压平均相对误差约为+69.6%, 标准差为160.0%, 水汽压存在极端低值的异常情况。通过对全球不同区域6种探空仪的对 比, COSMIC反演产品在700 hPa以下高度显著受背景场影响, 由于背景场误差随区域改变, 因此, 只有在精度要求不高的情况下, COSMIC反演产品才适合用于评估其他资料。     

太阳系行星质量分布的内在规律及其成因分析

通过计算和分析发现太阳系8大行星质量分布具有内在规律:行星质量取值不是任意的,而是一些特定的数值,每个行星质量由1个或2个基本质量之和构成,基本质量取值符合233律.利用前期提出的理论对此进行了解释,认为该规律与万有引力和质量的起源有关.因为万有引力起源于大尺度微子微团的运动,其引力质量等于微子微团最大速度与广义粒子半径的乘积,在最大速度相同的情况下,微团在向内逐级嵌套过程中,相邻层次的半径具有2倍或3倍的关系,在半屏蔽的情况下形成了行星质量分布的233律.利用233律估算得到行星质量与实测符合得很好,但也存在小量误差,原因在于行星周围微子微团存在密度和压力,所产生的斥力削弱了万有引力,使得测量值略小于估算值.金星和天王星存在较大相对误差的原因就在于其周围微子微团的密度过大,也是行星存在逆向自转和金星转速极慢的原因.通过分析提出了行星形成的分裂说,认为所有行星都起源于同一母行星,该行星分裂成母木星和母土星,之后2颗行星进一步分裂,形成了4颗土系行星和4颗木系行星.