基于克立格算法的区域四维电离层电子密度并行反演

1 项目概述 电离层电子密度分布是无线电测量技术进行电离层介质改正和研究电离层、太阳活动以及与其它各圈层活动关系（如地球磁层、大气层、地壳剧烈运动等）的关键。最近十年来,全球导航卫星系统（GNSS）特别是星载和地基全球定位系统（GPS）的发展使得GNSS成为快速监测电离层的有效手段,为此我们提出了一种新方法,以国际参考电离层IRI为背景和初值,利用多种GNSS测量,根据电离层电子密度分布的空间相关特性,应用地学统计学内插算法中的克立格算法,进行了电离层总电子含量TEC的反演和基于三次样条基函数的四维电离层电子密度反演,并针对GNSS数据量庞大的特点,采用OpenMP并行计算模型来精确快速解算电离层总电子含量和电离层电子密度分布。     

利用球谐函数构建中国区域电离层TEC模型

利用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)观测数据建立高精度的电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)模型是电离层基础研究与导航电波修正应用研究领域关注的重要课题之一.本文基于球谐函数,结合麻省理工学院(Massachuset...     

北京市空气质量预报技术研究

文章开展了动态统计、数值模拟、判别预报、集成预报平台开发等多种空气质量预报技术研究。建立了包含相关性分析、线性回归、判别分析、分类回归树等多种统计分析方法与技术的动态统计预报系统,在国内首次实现动态统计业务预报;将NAQPMS、CMAQ、CAMx、AQMDSS、ARfA等五个国际上先进的空气质量数值预报模型进行集成,搭建多模型空气质量数值预报系统;研发了北京市空气质量预报综合业务平台,将各类监测数据、预报资料、统计模型、多模式数值模型系统以及沙尘判别预报结果集成,丰富和提高了北京市空气质量的预报手段及能力;成功地将各类预报技术服务于2008北京奥运空气质量预警预报工作中,并对北京奥运会开幕式前夕出现不利于污染物扩散的天气形势进行了准确的预警预报,为管理部门及时采取奥运空气质量保障的应急措施提供了重要的科技支撑,为奥运空气质量保障工作做出了重要贡献。     

降雨型地质灾害预报预警方法研究

本文以黄土高原为例,利用47年的降雨型地质灾害资料和相对应降雨资料,采用统计方法建立诱发地质灾害日综合雨量方程,得出崩塌和滑坡启动值、加速值、临灾值的临界日综合雨量.考虑地质灾害风险区划、降雨影响系数,日综合雨量,以高时空分辨率自动气象站降雨观测资料和定量降雨预报预警为基础,建立地质灾害逐时动态日预报和逐时预警相互衔接的精细化地质灾害预报预警模型.     

磁暴和亚暴的理论预报模式

在理论研究和数据分析研究上,建立了磁暴和磁层亚暴的等效电路模式,用于预报亚暴和磁暴的指数。其输入条件为１ＡＵ处地球磁层位置的太阳风参量,模拟计算不同行星际条件下磁层和电离层系统的电流分布演化,亚暴和磁不ＡＥ和Ｄｓｔ指数变化。     

电离层多尺度变化对无线电波传播的影响机理研究

1项目简介本项目属于电离层电波传播理论与应用基础研究的前沿课题,在国家自然科学基金重大项目等多个课题的支持下,致力于研究电离层多尺度变化对无线电波传播的影响机理和效应分析方法,开展了电离层媒质电磁特性的长期变化趋势、随机不均匀电离层电波传播理论,以及电离层变化对无线电系统影响的评估方法等研究,取得了重要的科学发现和创新性成果,为认识电离层多尺度变化对无线电波传播的影响机理提供了关键的传播理论基础和新的发现现象;建立了强起伏复杂随机媒质高阶统计矩求解方法,为研究电离层多尺度变化对无线电系统的影响及其对策提供了理论基础.     

广州市环境空气质量保障预警体系及其预测预报系统设计

本文进行广州市空气质量保障预警体系设计研究,以实现亚运会场馆和大气监测国控点每天污染物浓度达到保障目标,提出建立可实时调控空气质量的预警体系。预测预报系统是预警体系的核心技术支撑,能够及时提供区域空气污染特征评估和多种预报时效的预测结果。预测预报系统需要天地空立体化监测网络支持,需要包括多种预测预报技术方法,提高预报准确性,提供空气质量与污柒源、天气形势的数值关系,以确定控制污染源的预警措施,实现保障目标。广州以此设计思路,在国内首次集成三种类型的预测预报系统作为预警系统平台：①基于污染源排放、天气形势变化,包括NAQPMS、CMAQ、CAMx国际先进数值模型的多模式集成预测预报系统;②基于区域观测和天气条件变化的卫星遥感监测与污染气象条件指数预报系统;③基于全球格点气象场和天气形势的新型统计预报系统。此平台在亚运会期间为空气质量评估与预测预报专家会商,为亚组委及时启动预警措施,实现亚运空气质量保障目标圆满成功发挥了关键的作用。     

我国新一代数值预报系统GRAPES的改进与业务化应用

1 课题总目标 在“十五”科技攻关项目“中国气象数值预报系统技术创新研究”开发与建立的以直接同化卫星遥感资料为主的三维变分同化系统与全球中期数值预报模式的基础上,整合建立完整的、具有业务运行能力的全球中期／有限区同化预报系统,并投入实时业务运行。     

基于高频相干散射雷达网的中纬度电离层动力学过程研究

中纬度电离层衔接极区和低纬度电离层，是电离层高中低纬耦合与扰动传播的重要区域，其电离层动力学过程尤为复杂。欧美国家依靠布设的高频相干散射雷达网对欧美扇区中纬度电离层动力学过程开展了大量研究，但对亚洲扇区中纬度电离层环境变化特征及机制尚缺乏深入研究，电离层扰动从极区向中低纬度地区的传播特征及其动力学过程和扇区异同性并不明确。基于此，回顾国际超级双极光雷达网的发展历程，总结基于高频相干散射雷达网研究中纬度电离层动力学过程的国际、国内研究现状和发展趋势，凝练我国高频相干散射雷达网建设完成之后的重点研究方向。     

GIS模型库关键技术及其在滑坡预警预报中的应用

GIS模型和模型库是实现地理信息系统与应用分析模型集成的关键技术。本文采用面向对象的思想，对支持模型复合的模型形式化方法开展研究，并以文件与数据库相结合的方式实现模型组织与存储。各项研究成果在深圳滑坡灾害预警预报系统开发建设中得到了实际应用，取得了良好效果。     

基于P-波段星载SAR的电离层成像技术

电离层是地球空间环境的重要部分，电离层的电子密度受太阳顷角、地磁等因素影响，随时间、经度、纬度以及高度变化。电离层探测是地球物理研究的重要课题，了解掌握电离层电子密度分布对新体制卫星通信、导航和雷达系统技术发展有重要意义，另外，电离层在现代信息战的应用还关系到国防和同家安全。     

沙尘暴的长时间序列遥感数据分析系统和产品集成平台建设

课题总目标: 依据遥感数据的时间一致性、空间均匀性等原则,研究完成长时间序列卫星遥感数据的定标、定位及其归一化处理;基于成熟的业务化遥感算法,建立长时间序列卫星遥感沙尘专题数据集和与沙尘相关的地表状态参数遥感集;开展我国沙尘发生、发展、运移规律、沙尘天气的时空变化规律和长期变化趋势研究,建立沙尘暴的长时间序列遥感数据分析系统;建立沙尘暴监测预报分析产品集成平台,实现沙尘暴历史数据、气候影响分析产品、遥感实时监测产品、数值模式预报产品的集成显示.     

从地震序列的模拟看数值地震预报的前景

汶川大地震的伤痛还未愈合，又发生了玉树（Ms=7．1）、智利（Mw=8．8）、海地（Ms=7．5）及日本（Mw=9．0）等特大地震。地震难道就不能预报？用什么方法可以准确预报地震？这些问题再一次成为科学界与社会关注的热点。本文以发生于2008年汶川地震的龙门山断裂带上的强震序列的模拟为出发点，通过基于严格数学、力学原理的有限元方法计算给出龙门山断裂带上大地震的时间序列、同震位移场及同震应力场。通过研究发现，计算得到的龙门山断裂带上的大地震平均复发间隔为～3300年，这与古地震调查及其他方法给出的结果有一致性；模拟的同震应力场形态与汶川余震的深度分布之间存在着关联，同震位移与观测结果符合得较好。值得特别指出的是，文中的模型能够模拟断层由闭锁到解锁产生地震的全过程。模拟结果进一步显示，完全有可能利用科学计算方法给出未来强震发生的时、空、强三要素。类似于气象预报，本文将这种预测地震的方法称为数值地震预报。最后，文中对数值地震预报的可能性及需要解决的关键问题等进行了深入分析和研究，认为数值地震预报在科学上是可能的、技术上是可行的，数值地震预报是成功预报地震的最有效途径。     

关于不可计算问题——从汶川大地震的预报问题谈起

未能预报的汶川大地震造成了巨大的生命财产损失,这使公众再一次关注这样的问题"为什么高度发达的现代科技不能准确预报地震?"本文基于自组织临界态理论对地震的解释,说明地震的时间序列是不可计算的,并进一步探讨了不可计算的存在性证明、普遍性、机理及意义问题.     

全球陆表特征参量产品生成与应用研究

卫星遥感数据已经在全球环境变化研究、生态环境评价、陆表变化监测、区域碳循环估算、水资源管理等多个方面得到了广泛地应用。随着遥感技术的发展,数据处理和分析的难度也不断增大,其中重要的环节之一是将原始卫星观测数据转换成各种地球物理参数产品。目前,国际上的陆表卫星产品基本都是在特定的卫星计划中产生的,覆盖的时间范围有限,产品在时空分辨率和精度等方面都难以满足全球变化研究迫切需要具有长时问序列、高精度以及全球覆盖的数据产品的要求。     

广西地质灾害气象预报预警业务系统

“广西地质灾害气象预报预警业务系统研究”项目深入分析了广西主要地质灾害时空分布特征和降水诱发地质灾害特点，在广西率先应用GIS技术构建了广西地质灾害气象预警区划图；对暴雨诱发广西地质灾害的大气环流特征进行分类，建立了华北低槽，高原东部低槽、西南低涡、台风等四种暴雨型地质灾害模型；利用MM5中尺度数值预报模式技术结合T213数值预报产品，建立了广西地质灾害的预报模型利用现代计算机网络技术开发了广西地质灾害气象预报预警业务系统，     

长江中游暴雨定量预报技术研究

长江中游暴雨定量预报技术研究针对暴雨定量预报难题,采用专家系统思想,从形成暴雨最本质的要素出发,重点研究了地形强迫和对流触发对暴雨的贡献、暴雨灾害定量预估等关键技术,建立基于数值模式、动力释用及配料法模型的综合暴雨定量预报技术,以及基于暴雨灾害风险评估的暴雨灾害定量预估技术,在实际工作中取得明显应用效果,具有推广价值。     

火星探测星-地掩星接收机技术的初步开发

本课题开发了可用于行星无线电掩星观测的信号接收设备和相应的观测资料处理软件，最后可以得到反演火星大气和电离层的各种物理参数廓线，整个系统被称为掩星接收机。利用CE-1的实测数据进行了前期的验证，目标是将该系统应用到YH-1星一地掩星计划中。     

"风云三号"A星中分辨率光谱成像仪

1项目介绍 "风云三号"气象卫星是继"风云一号"第一代极轨气象卫星后发展的我国第二代极轨气象卫星,它的主要目标是实现全球、全天候、多光谱的定量探测,卫星的主要任务是:提供全球的温度、湿度、云层、辐射等参数,实现中期数值预报;监测大范围的自然灾害和生态环境,探测地球物理参数;研究全球气候变化与环境变化的规律,为航空、航海和军事部门提供全球任意地区的气象信息.     

Argo——成功的十年

由美、日等国科学家发起的国际Argo计划已经走过了10个年头,由3000多个自动剖面浮标组成的全球Argo实时海洋观测网也已于2007年10月末正式建成,成为全球海洋观测系统的重要支柱,迄今在全球海洋0—2000m深度范围内获取的温度、盐度和海流剖面资料总数已达56万余条,并正以每年10万条剖面以上的速度增加。随着Argo资料数量的快速增加和质量的不断提高。它们在海洋和大气等多个领域科学研究和业务活动中的应用也得到了长足发展,正有效地改变着人们对许多重大自然环境问题的认识,提高了人们对重大海洋和天气事件的预测预报能力。我国于2001年正式加入该计划,已经初步建立起我国的Argo大洋观测网,并在Argo资料的接收、处理和质量控制等方面积累了丰富的经验。但是,与其他国家相比,无论在重视程度和投入力度方面都还存在较大的差距。急需整合资源和力量,强化我国Argo大洋观测网的建设及其资料的应用研究,为应对全球气候变化做出更大的贡献。