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中国mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站局2012年 第23卷 第1期
2012, 23(1): 1-9
摘要
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摘要:
降水云是人工增雨作业的主要对象，了解降水云系的垂直结构对于人工增雨可播条件的选择至关重要。利用Cloudsat卫星2008年3月—2009年2月资料，首先通过大量个例分析并结合地面降水量观测验证Cloudsat卫星识别降水云方法的合理性，在此基础上，统计分析了华北和江淮地区降水云与非降水云的垂直结构特征。统计结果表明：降水云与非降水云垂直结构存在明显差异, 两地区降水云云底高度都在2 km以下，非降水云的云底高度以高于2 km为主。两地区单层降水云云厚以大于6 km为主，多层降水云云厚以2~4 km为主，非降水云云厚以小于2 km为主。两地区降水云夹层厚度集中于1~2 km，非降水云夹层厚度集中在4 km以上。江淮地区多层云降水频率略高于华北地区。
降水云是人工增雨作业的主要对象，了解降水云系的垂直结构对于人工增雨可播条件的选择至关重要。利用Cloudsat卫星2008年3月—2009年2月资料，首先通过大量个例分析并结合地面降水量观测验证Cloudsat卫星识别降水云方法的合理性，在此基础上，统计分析了华北和江淮地区降水云与非降水云的垂直结构特征。统计结果表明：降水云与非降水云垂直结构存在明显差异, 两地区降水云云底高度都在2 km以下，非降水云的云底高度以高于2 km为主。两地区单层降水云云厚以大于6 km为主，多层降水云云厚以2~4 km为主，非降水云云厚以小于2 km为主。两地区降水云夹层厚度集中于1~2 km，非降水云夹层厚度集中在4 km以上。江淮地区多层云降水频率略高于华北地区。
2012, 23(1): 10-19
摘要:
利用2006年9月—2007年8月河北省固城生态与农业mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站试验基地 (固城站) 反应性气体观测数据获得了CO与NOx，CO与SO2，SO2与NOx体积分数比的变化特征，并将观测得到的体积分数比与从INTEX-B等排放源资料得到的排放比进行比较研究。当风向来自北方向 (北京) 时，固城站的CO和NOx体积分数显着高于其他方向，而来自南方向 (保定、石家庄) 时，SO2体积分数显着高于其他方向。固城站观测到的CO与SO2，CO与NOx体积分数比分别为43.7和31.6，较排放比高出2~12倍。分析表明：排放源清单对CO排放低估了大约2倍以上，生物质燃料燃烧，尤其是收获季节大规模秸秆燃烧排放可能是重要的且被低估了的源。从观测数据估计得到秸秆燃烧期比平时CO大约多排放了90%±30%，忽略秸秆燃烧期额外排放对CO排放强度估计有重要影响。未来排放源清单编制和使用需要更加关注我国农业区秸秆燃烧排放对排放强度的影响。
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2012, 23(1): 20-29
摘要:
利用2008年1—9月北京延庆地区对流层CFL-08风廓线雷达和2009年7—12月广东东莞地区边界层CFL-03风廓线雷达晴空大气探测资料，对大气返回信号功率谱密度分布及雷达系统噪声幅度统计特征进行分析。基于大气返回信号的谱分布符合高斯分布的统计结果，采用高斯模型对大气返回信号谱进行模拟；雷达系统噪声是白噪声，其谱线幅度的统计特征呈高斯分布，在此基础上，通过生成高斯分布随机函数对雷达探测输出信号进行信号谱分布的仿真模拟，并采用雷达探测信号的谱参数对仿真模拟进行检验，效果较好。该文应用仿真模拟的数据，对风廓线雷达信息处理方法及其处理精度进行了初步试验和分析。
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2012, 23(1): 30-39
摘要:
在对比分析质量控制前后雷达估测降水量与自动雨量计降水量之间相关性的基础上，采用雷达-雨量计联合校准方法，对14种不同密度雨量计校准雷达估测降水的效果进行分析。结果表明：在使用雷达资料和雨量计资料前有必要对资料的质量进行分析与控制。联合雨量计校准雷达能明显提高雷达对降水的估测能力；采用不同密度雨量计校准雷达，随着校准雨量计密度的加大，雷达估测降水的精度不断提高并趋于稳定。校准雷达的效果及所需雨量计密度与降水类型有关，当校准效果相同时，积云强降水过程需要的雨量计密度最大，积混对流性降水过程次之，层云稳定性降水过程需要的雨量计密度最小。不同方法的校准效果不同，卡尔曼滤波方法适合于对稳定性降水的校准，或在雨量计密度低的地区对雷达进行校准；变分校准法和最优插值法的校准效果相当，适合对积混对流性降水的校准，或在雨量计密度高的地区对雷达进行校准。
在对比分析质量控制前后雷达估测降水量与自动雨量计降水量之间相关性的基础上，采用雷达-雨量计联合校准方法，对14种不同密度雨量计校准雷达估测降水的效果进行分析。结果表明：在使用雷达资料和雨量计资料前有必要对资料的质量进行分析与控制。联合雨量计校准雷达能明显提高雷达对降水的估测能力；采用不同密度雨量计校准雷达，随着校准雨量计密度的加大，雷达估测降水的精度不断提高并趋于稳定。校准雷达的效果及所需雨量计密度与降水类型有关，当校准效果相同时，积云强降水过程需要的雨量计密度最大，积混对流性降水过程次之，层云稳定性降水过程需要的雨量计密度最小。不同方法的校准效果不同，卡尔曼滤波方法适合于对稳定性降水的校准，或在雨量计密度低的地区对雷达进行校准；变分校准法和最优插值法的校准效果相当，适合对积混对流性降水的校准，或在雨量计密度高的地区对雷达进行校准。
2012, 23(1): 40-46
摘要:
基于美国气候基准站网 (USCRN，US Climate Reference Network) 的均匀正三角网格布局模式，以站网对我国平均降水量和气温的方差解释量分别能够达到95%和98%为标准，利用我国2416个观测站的降水量和气温数据研究了我国气候观测站网的布局设计，得到能反映我国整体气候特征的站网最少台站数。结果表明：为显着减少全国尺度上的气候不确定性，需要新建边长为3°纬距的正三角均匀网格 (103个站点) 站网，并在全国范围内开展站址考察、总结评估和运行检验工作，才能得到新的气候基准站网；在已有气候观测系统基础上改进完善而不新建系统，则改进的气候基准站网为最接近边长为2°纬距的正三角网格分布 (229个站点)，其中199个预期位置或其附近已建有观测站点，没有对应实际站点的30个预期位置主要分布在青藏高原西南大部，这些地区将是未来建站的重点。
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2012, 23(1): 47-58
摘要:
利用覆盖北京地区的地基GPS水汽监测网数据反演的地基GPS大气柱水汽含量 (precipitable water vapor, PWV)，分析了2009年7月3次暴雨天气过程中大气柱水汽含量的水平分布特征；利用高空、地面常规mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站资料以及加密mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站自动站观测资料计算地面和高空比湿，结合温度、风等物理量分析3次暴雨天气过程中的大尺度水汽输送和中尺度局地辐合作用；对最大降水强度以及降水量的时间变化的分析表明：3次降水落区分布特征与降水前期大气柱水汽含量高值的水平分布较为一致；大气柱水汽含量曲线变化特征与各尺度天气系统造成的水汽输送和水汽辐合密切相关，大气柱水汽含量的大小与水汽来源密切相关；降水前4小时内大气柱水汽含量出现陡增，线性增速大于1.1 mm/h，最大降水强度出现在大气柱水汽含量峰值出现后的1~2 h。
利用覆盖北京地区的地基GPS水汽监测网数据反演的地基GPS大气柱水汽含量 (precipitable water vapor, PWV)，分析了2009年7月3次暴雨天气过程中大气柱水汽含量的水平分布特征；利用高空、地面常规mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站资料以及加密mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站自动站观测资料计算地面和高空比湿，结合温度、风等物理量分析3次暴雨天气过程中的大尺度水汽输送和中尺度局地辐合作用；对最大降水强度以及降水量的时间变化的分析表明：3次降水落区分布特征与降水前期大气柱水汽含量高值的水平分布较为一致；大气柱水汽含量曲线变化特征与各尺度天气系统造成的水汽输送和水汽辐合密切相关，大气柱水汽含量的大小与水汽来源密切相关；降水前4小时内大气柱水汽含量出现陡增，线性增速大于1.1 mm/h，最大降水强度出现在大气柱水汽含量峰值出现后的1~2 h。
2012, 23(1): 59-68
摘要:
利用1971—2001年探空资料以及ERA-40和NCEP/NCAR再分析资料分别得到地面到300 hPa我国大陆上空大气柱水汽含量，对3种不同资料所得的柱水汽含量的空间分布特征以及线性趋势进行对比分析。结果表明：3种资料得到的柱水汽含量年平均和季节平均的空间分布特征一致；3种资料年平均的线性变化趋势在东北地区、内蒙古东部地区，西南地区北部、华南沿海和新疆北部地区均呈增加趋势；在华北和华东的部分地区，ERA-40和NCEP/NCAR再分析资料为降低趋势，而探空资料得到的柱水汽含量变化相对较小，但未通过信度检验；探空资料得到的柱水汽含量的相对变化显示我国东北地区、内蒙古东部地区、新疆地区的增加更显着。
利用1971—2001年探空资料以及ERA-40和NCEP/NCAR再分析资料分别得到地面到300 hPa我国大陆上空大气柱水汽含量，对3种不同资料所得的柱水汽含量的空间分布特征以及线性趋势进行对比分析。结果表明：3种资料得到的柱水汽含量年平均和季节平均的空间分布特征一致；3种资料年平均的线性变化趋势在东北地区、内蒙古东部地区，西南地区北部、华南沿海和新疆北部地区均呈增加趋势；在华北和华东的部分地区，ERA-40和NCEP/NCAR再分析资料为降低趋势，而探空资料得到的柱水汽含量变化相对较小，但未通过信度检验；探空资料得到的柱水汽含量的相对变化显示我国东北地区、内蒙古东部地区、新疆地区的增加更显着。
2012, 23(1): 69-76
摘要:
由于历史逐日气温资料在气候分析、气候变化研究中的基础性作用，其数据质量状况日益受到关注。利用邻近参考站日平均气温、最高气温和最低气温资料及线性回归模型，设计了基于线性回归数据估计方法的质量检查算法，该算法同时包含了时间一致性和空间一致性两种检查方法。通过数据植入误差检测以及与单一空间回归检查方法的比较，该算法的错误数据检测性能较高，可检测出与正确日气温数据相差3℃左右的可疑值。在该算法的基础上，研制了综合一致性数据质量控制方法，该方法具有以下特点：第一类错误发生率较低；保持了时间、内部和空间一致性的逻辑关系；参考了天气因素。因此，与一般的数据质量控制方法相比，综合一致性数据质量控制方法具有较高的错误数据检测性能。经过在华中区域湖北、湖南和河南三省251个站1961—2009年逐日气温资料的应用，取得了较好效果。各要素奇异值检出率平均气温为0.001%，最高气温为0.05%，最低气温为0.04%。
由于历史逐日气温资料在气候分析、气候变化研究中的基础性作用，其数据质量状况日益受到关注。利用邻近参考站日平均气温、最高气温和最低气温资料及线性回归模型，设计了基于线性回归数据估计方法的质量检查算法，该算法同时包含了时间一致性和空间一致性两种检查方法。通过数据植入误差检测以及与单一空间回归检查方法的比较，该算法的错误数据检测性能较高，可检测出与正确日气温数据相差3℃左右的可疑值。在该算法的基础上，研制了综合一致性数据质量控制方法，该方法具有以下特点：第一类错误发生率较低；保持了时间、内部和空间一致性的逻辑关系；参考了天气因素。因此，与一般的数据质量控制方法相比，综合一致性数据质量控制方法具有较高的错误数据检测性能。经过在华中区域湖北、湖南和河南三省251个站1961—2009年逐日气温资料的应用，取得了较好效果。各要素奇异值检出率平均气温为0.001%，最高气温为0.05%，最低气温为0.04%。
2012, 23(1): 77-88
摘要:
受台风鹿莎影响，处在其西侧外围下沉区域的南京地区于2002年8月31日出现了一次大气波导过程，利用大气中尺度模式WRF对其成因进行了详细的数值模拟研究。WRF数值模拟较好地再现了此次波导的演变过程，即波导在31日傍晚开始形成，次日凌晨达到最强，日出后迅速减弱消失。基于数值模拟高时空分辨率的输出结果，对波导成因进行细致分析，结果表明：湿度突变层和逆温层的同时存在导致了波导的发生，前者是其形成的关键因素，而后者的作用主要体现在增强其强度；台风前期流场从海上带来大量的水汽，台风后期流场将北方高空干空气输送到受高压下沉运动控制的南京地区，造成近地层出现下湿上干的剧烈湿度梯度；下沉运动强度并不足以直接导致南京地区的逆温层，但其控制下的晴朗天气非常有利于夜间地面长波辐射冷却而形成逆温。
受台风鹿莎影响，处在其西侧外围下沉区域的南京地区于2002年8月31日出现了一次大气波导过程，利用大气中尺度模式WRF对其成因进行了详细的数值模拟研究。WRF数值模拟较好地再现了此次波导的演变过程，即波导在31日傍晚开始形成，次日凌晨达到最强，日出后迅速减弱消失。基于数值模拟高时空分辨率的输出结果，对波导成因进行细致分析，结果表明：湿度突变层和逆温层的同时存在导致了波导的发生，前者是其形成的关键因素，而后者的作用主要体现在增强其强度；台风前期流场从海上带来大量的水汽，台风后期流场将北方高空干空气输送到受高压下沉运动控制的南京地区，造成近地层出现下湿上干的剧烈湿度梯度；下沉运动强度并不足以直接导致南京地区的逆温层，但其控制下的晴朗天气非常有利于夜间地面长波辐射冷却而形成逆温。
2012, 23(1): 89-95
摘要:
我国极轨mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站卫星FY-3A大大增强了对地球系统的综合探测能力，而偏差订正对卫星资料的应用非常必要。试验中FY-3A卫星微波资料的偏差订正方案是在Harris等的TOVS辐射资料偏差订正经验方法的基础上结合WRF-3DVAR系统发展的，偏差订正后微波资料各通道拟合结果基本位于主对角线上，大多数卫星观测数据与观测算子利用背景场计算的亮温值分布趋于合理，偏差得到很大程度的降低。偏差订正后，利用数值模式直接同化FY-3Amobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站卫星微波资料，通过对2008年和2009年的4个台风进行预报评估表明：同化FY-3Amobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站卫星资料后路径预报能力提高明显，尤其是36 h后路径预报结果；同化FY-3Amobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站卫星微波资料后台风预报路径误差平均降低20%，而只同化常规资料路径误差仅仅降低了4%。
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2012, 23(1): 96-104
摘要:
利用福建省1:250000的DEM资料和67个mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站站气温观测数据，在建立最低气温与经纬度、海拔高度相关推算方程的基础上, 融合离海距因子, 对2008—2010年冬季3个冷空气过程的最低气温 (数值及分布状态) 进行精细模拟，同时总结出利用逐步回归及综合残差平方和选取适宜离海距的方法。结果表明：融合离海距因子后，对冷空气过程最低气温的模拟效果更好。随着过程平均降温幅度的增大，离海距对过程最低气温模拟值的贡献率有减小趋势。不同冷空气过程的离海距大小存在差异，总体上以50 km为标准，再进一步得出适宜离海距。离海距以外区域最低气温模拟适用经度、纬度、海拔高度3个因子确定的地理气候方程进行，以内区域则适用在上述最低气温模拟方法的基础上融合离海距因子进行，以达到提高低温监测模拟精度和体现海洋对陆地温度调节能力的目的。经检验，模拟结果与实际情况基本相符。
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2012, 23(1): 105-112
摘要:
根据现代农业mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站业务需求，提出了可视化、实时性、远程控制的自动农业mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站观测系统技术思路、设计原则，并设计了系统的硬件和软件架构及自动化观测的实现方法。该系统具有作物生长、农田mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站要素观测及环境监控功能，可实现作物发育期、株高、盖度等的自动观测，还可实现农田主要农业mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站灾害实时监测。该文利用三维空间模拟技术初步确定了CCD (charge-coupled device) 传感器的技术指标；提出利用图像判别技术，结合作物生长特征及农业mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站指标，实现作物发育期自动判别；利用摄影测量学技术，采用动态跟踪法实现作物株高自动化观测；提出了作物盖度的计算方法和通过研究作物盖度与密度、叶面积指数的关系，解决作物种植密度和叶面积指数自动观测的技术思路。该系统模仿人工观测原理，将图像处理和摄影测量学等技术引入农业mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站自动观测中，基本上可以满足农业mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站观测的主要任务的实时性、可视化和自动化需求。
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2012, 23(1): 113-120
摘要:
CMACast是中国mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站局基于DVB-S2标准的新一代卫星数据广播系统，使用亚洲卫星4号星一个完整的C波段转发器对中国及亚太地区进行mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站资料、卫星遥感资料及流媒体视频的广播。该文详细介绍了CMACast的系统结构、主要功能和关键技术，并与中国mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站局现有的3个广播系统PCVSAT，DVB-S和FENGYUNCast以及EUMETCast，GEONETCastAmericas进行了比较。比较结果表明：CMACast覆盖面广，技术领先，功能强大，是目前世界领先的卫星数字广播系统。预计2012年初CMACast全面建成并投入使用，CMACast系统建成后，将全面整合PCVSAT，DVB-S和FENGYUNCast 3个系统的业务和用户，成为中国mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站局唯一的广播系统，并作为GEONETCast的亚洲区域中心，向亚太地区进行GEOSS数据的广播。
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2012, 23(1): 121-128
摘要:
风云三号 (FY-3) 极轨mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站卫星数据传输系统需通过广域网链路，将海量卫星观测数据从卫星接收站快速传送到资料处理中心。该文研究广域网加速技术，解决广域网链路中传输mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站卫星海量观测数据延迟高、带宽利用低等难题。文中针对FY-3mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站卫星观测数据传输量大、时效要求高的特点，分别分析了数据压缩、数据缓存和协议优化3种不同加速技术对卫星数据的传输优化效果，并根据分析结果提出了一种适用于mobilesport365_365游戏盒子_28365备用网址官方网站卫星数据的广域网传输加速架构。该架构结合3种不同加速技术设计了TCP代理模块、数据段索引模块和HS-TCP传输模块以及相应算法分别实现了数据压缩与缓存和协议优化等功能。通过测试和实际运行表明：在该加速架构下卫星数据广域网传输速率提高了50%~243%。
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