基于同步共享内存的海—气模式耦合的实现

为解决海—气模式耦合过程中不同模式分量间数据的高效传递问题,选取Linux系统下通信效率最高的共享内存通信机制,为交换数据开辟共享内存区,并通过信号量协调数据交换时的同步,编写了基于同步共享内存的耦合模块。将该模块应用于中尺度大气模式MM5和第3代海浪模式WAVEWATCHIII的耦合中,对多个热带气旋的数值模拟试验表明:采用同步共享内存耦合模块建立的大气—海浪耦合模式运行稳定、高效,计算机时较传统耦合方法减少6%以上;耦合模块独立于数值模式,可直接移植到其他模式分量的耦合中,且适用于SMS和VSMS并行系统的计算。     

多源卫星高度计新融合产品的研发与评估

卫星高度计在海洋环流观测、海平面变化分析和海洋环境预报等多个研究和业务领域得到广泛应用.当前在轨运行的高度计卫星已达5颗(Sentinel-3A、Jason-3、Cryosat-2、Saral/Alti Ka以及HY-2A),观测精度不断提高,但卫星高度计融合产品的有效分辨率(可分辨海面涡旋的最小尺度)仍需进一步提升.本研究以变分原理为基础,改进背景场、背景误差协方差矩阵以及观测误差,建立一种新的多源卫星高度计资料融合方法.以南海及其附近海域为目标区域,在格距为0.08°的规则网格上,融合所有在轨运行的5颗卫星高度计的沿轨数据,得到逐日融合产品.评估分析表明:新方法得到的融合产品的有效分辨率达到125 km左右,与国际上广泛应用的AVISO产品相比(格距0.25°,有效分辨率240 km),有效分辨率提高近一倍,融合产品的精度进一步提高,可用于描述更小尺度的海洋环流结构.     

支持向量机方法反演温湿廓线

为提高温湿廓线反演效率,提出了一种基于支持向量机(SVM)反演大气温湿廓线的方法。利用欧洲中期天气预报中心(ECMW F)的RTTOV-8-7前向辐射传输模式和60L-SD廓线集生成了AM SU模拟亮温资料,对模拟亮温资料进行温湿廓线反演试验。试验发现:相对于多元统计回归反演方法,地面至10 hPa层次温度反演平均均方根误差减少了11.5%,温度反演误差分布与权重函数峰值能量高度层分布的密集区域基本一致;水汽反演优于统计反演方法较多,在地面,SVM水汽反演误差减少了39.9%。反演实验说明,SVM可以较好地描写温湿廓线反演中非线性映射关系。分别比较模拟亮温中加入1、2、3倍噪声的情况,发现该方法反演温湿廓线均具有较好的抗噪声作用。     

一次飑线过程的双多普勒雷达风场反演分析

为揭示飑线发生过程中内部中尺度风场的演变特征,利用江苏连云港和盐城的多普勒雷达资料,采用双多普勒雷达风场反演技术,对2012年5月16日江苏中北部的一次弱弓形飑线过程进行了综合分析。结果表明:飑线后方入流最早出现在系统后部的层状区中,在飑线中段的中尺度涡旋对和地面冷池的共同作用下,后方入流向前延伸并穿过对流区下沉到达地面;飑线后方入流把云外干冷环境空气带到系统内,加剧降水粒子的蒸发冷却过程,促使地面冷池及其外流的加强;后方入流与地面冷池外流的耦合是地面大风生成的主要原因。     

对称不稳定理论的天气分析与预报应用研究进展

锋面降水、暴雨、暴雪、台风、飑线和爆发性气旋等灾害性天气的预报预警和倾斜对流发生发展机理的研究密切相关．在此研究领域,近年来国际问逐步发展起来的对称不稳定理论正在引起国内外气象学者的广泛关注．本文在介绍了对称不稳定理论的概念、天气学特征及计算分析方法的基础上,综述了国内外关于对称不稳定理论的研究和应用进展情况,提出了引起带状云和降水的倾斜对流发生发展机理和对称不稳定理论相关联的研究进展和存在问题．