区域气候情景Delta-DCSI降尺度方法

降尺度方法是利用分辨率较低的GCM输出进行区域气候变化影响研究时必要的尺度转换手段.降水和气温的空间分布对产汇流、蒸散发等水循环要素的模拟结果有很大影响.为增强未来降水和气温情景对区域次网格的空间描述能力,提高区域水资源情景预测的时空分布可信度,提出一种新的考虑空间分布的Deha-DCSI降尺度方法,通过双三次多项式曲面插值来考虑气候要素变化率在GCM大尺度网格内的空间不均匀性.并利用IPCC第四次评估发布的GFDL模式CM2.1在A2情景下的输出结果对Delta方法和Delta-DCSI方法进行了比较分析,结果表明,由于Delta.DCSI方法加强了降水情景变化率的次网格分布描述,在一定程度上保持了GCM情景在空间上的连续性特征,使得到的未来降水和气温情景变化率在空间上分布更合理.     

北京空气质量多模式集成预报系统的建立及初步应用

介绍了北京空气质量多模式集成预报系统(EMS-Beijing).系统中区域空气质量模式包括中国科学院大气物理所自主开发的嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS)模式、美国环保署(EPA)开发的Models-3/CMAQ模式及美国Envi-ron公司开发的CAMX模式等,均使用SMOKE排放模型统一处理大气污染排放清单.此系统各模式采用统一的模拟区域和网格分辨率,采用中尺度气象模式MM5提供统一的气象场,并采用算术平均、权重集成等方法集成各空气质量模式结果,并投入北京空气质量业务预报,有效支持了北京奥运会空气质量数值预报.业务预报结果表明:1)采用sMOKE处理的奥运排放清单较接近实际,2008年8月各空气质量模式可吸入颗粒物(PMlO)日均值预报结果相对偏差为-3%～17%.与观测数据相关系数在0.7以上;2)在排放清单较接近实际的情况下,PM10日均值多模式算术平均优于单个空气质量模式;3)分析2008年4-11月业务预报表明,采用权重集成方法预报的PM10日均值优于算术平均方法,达61%.总体上,权重集成方法优于算术平均结果.     

Gerris数值方案及其在海洋数值模拟中的应用

基于动态自适应网格的开源软件Gerris受到越来越多海洋和水文研究者的关注.概述了Gerris开发背景、研究现状和特点,详细阐述了Gerris数值方案,包括动态自适应网格、动态负载平衡技术原理、广义正交曲线坐标系、内嵌复杂固体边界和地形数据的处理方法,并探讨了Gerris在海洋数值模拟中的初步应用.结果表明,Gerris动态自适应网格在多尺度问题模拟中的优势独特,在海洋数值模拟应用中可通过自适应网格提高地理特征的精度,通过GTS(或KDT)格式的数据来处理地形和网格,达到同时兼顾精确性和易用性的目的,使得Gerris与其他海洋模式进行有机结合成为重要发展方向.     

宁夏一次区域性暴雨天气过程分析与数值模拟

为了提高宁夏对暴雨天气的预报能力，利用常规气象资料及卫星、雷达等先进探测工具，应用天气学和诊断学方法，从环流形势及影响系统、动力条件和水汽条件等方面对2004年8月19日固原市区域性暴雨过程进行分析。剖析该次暴雨形成的物理机制；应用MM5中尺度模式对暴雨天气进行模拟，模拟结果表明，MM5对强降水过程有较好的预报能力．     

ANN统计降尺度法对汉江流域降水变化预测

研究和探讨了基于ANN的统计降尺度法,通过ANN建立大尺度气候观测资料和实测降水之间的统计关系,并同多元线性回归降尺度法进行了比较.结果表明,基于人工神经网络的统计降尺度法模拟精度优于多元线性回归法,可以应用其研究未来气候情景下汉江流域降水变化情况.通过对A2气候情景下全球气候模式HadCM3的尺度降解,预测未来2011-2100年汉江流域降水变化情况,最终发现汉江上游未来降水在2020s(2011-2040年)和2050s(2041-2070年)时期比基准年减少,2080s(2071-2100年)时期则比基准年增加;中游未来降水在2020s时期比基准年减少,2050s和2080s时期比基准年增加;下游未来降水变化趋势不明显.     

气候变化下建筑能耗模拟气象数据研究

气象参数是建筑能耗模拟的基础,随着全球气候异常变暖,必将对建筑采暖和空调能耗产生重要影响.进行未来气候条件下的建筑能耗模拟,必须首先开展未来模拟气象参数的研究.根据TMY2模拟气象参数模式提出了节能分析气象年(AEEMY)模拟气象参数模式.使用了3个气候模型预测了中国建筑热工分区代表城市未来2021-2050的30 a气象参数.使用AEEMY模式得到了1971-2000年和2021-2050年代表城市的建筑能耗模拟气象参数.应用DOE2模拟软件对中国各气候区的居住建筑在2种气候条件下进行了建筑能耗模拟.验证了该模拟气象数据模式的有效性和可行性.     

白洋淀流域未来日最高最低气温变化的统计降尺度分析

大气环流模型(GCMs)预测的气候变化情景空间分辨率低,不能满足气候变化对水资源影响进行评估的需要.利用统计降尺度模型可以解决GCMs预测的气候变化情景空间分辨率低的缺陷.在白洋淀流域应用统计降尺度模型(SDSM),选取日平均气温作为预报量,根据NCEP再分析数据与站点实测数据序列的相关关系选择合适的预报因子,建立大气环流因子与各站点日最高气温和最低气温之间的统计关系.将数据序列分为1961—1975年和1976—1990年两个时段,对SDSM进行率定和验证.最后将Had CM3输出的未来情景降尺度到站点尺度,模拟白洋淀流域未来时期三个时段2020s(2010—2039年)、2050s(2040—2069年)和2080s(2070—2099年)的日最高气温和最低气温时间序列.结果表明:SDSM在白洋淀流域的模拟效果较好.白洋淀流域日最高气温和最低气温在A2和B2两种情景下均呈现上升趋势,且A2情景下的增幅高于B2情景,山区的增幅高于平原,日最高气温的增幅大于日最低气温.     

电阻率三维反演中加权光滑因子的影响及注浆检测应用

为提高电阻率三维反演效果,提出采用光滑约束构造三维反演函数中粗糙度矩阵的方法并给出了加权光滑因子的表达式,指出加权光滑因子与网格剖分密切相关。利用共轭梯度算法对建立的地电模型进行三维反演数值模拟,分析水平和竖直方向上网格剖分对反演效果的影响。结果表明:光滑因子即网格剖分有相对最佳的选择,对地表数据,水平方向XOY平面应尽量保持等比例剖分;竖直方向XOZ和YOZ平面可以适当增大纵向(Z方向)网格剖分,但剖分比例不宜超过水平方向的4倍。依据模拟结果,应用于电阻率法注浆检测,取得了良好的效果.     

城市三维空间与地表热环境定量关系研究——以济南为例

城市三维空间形态通过改变空气循环流动以及太阳辐射的传输平衡影响城市热环境。地表温度是研究城市热环境的重要参数之一,厘清城市三维空间形态影响地表温度的机制对缓解热岛效应具有重要意义。文章利用济南市2020年夏季Landsat8热红外影像数据和建筑矢量数据,通过3种回归分析模型探讨了城市三维空间形态与地表温度之间的相关性和空间尺度效应。结果表明：研究区域平均地表温度为33.97℃,而中高温区域面积比例高达58%;城市三维空间形态与地表温度之间具有尺度依赖性,选取4个基准尺度中,150 m空间尺度是研究城市热环境的最佳分析尺度;对地表温度影响较大的指标因子分别是空间拥挤度(SCD)、建筑物表面积(BSA)、平均高度(AV)、平均体积(AH),说明空间拥挤度较小、瘦高、三维空间上分布稀疏的建筑物有助于降低地表温度。     

统计降尺度方法对渭河流域气候要素的模拟及预估

利用渭河流域21个气象站点1960-2010年的逐月降水、气温、潜在蒸散和NCEP再分析资料,采用逐步回归的统计降尺度方法,建立了月序列的统计降尺度模型,并将模型应用于CMIP5中CanESM2模式下RCP4.5情景,产生了未来气候要素的变化情景,主要结论如下:1)该法对潜在蒸散的模拟效果最好,气温次之,降水最差.2)对未来气候要素的预估从时间变化上看,各时期月降水相对于基准期而言稍有减少,气温相差不大,潜在蒸散稍有增大.3)从空间变化上看,未来多年平均降水和潜在蒸散分布呈现出由东南向西北逐渐减少的趋势,而气温分布呈现出由南向北逐渐降低的趋势.     

湖南省气象局远程高性能计算环境的设计与实现

湖南省气象局依托国家超级计算长沙中心,建立了我省第一个远程高性能计算终端用户.针对远程环境的搭建,首先分析了湖南省气象局在高性能计算方面的需求,然后从省级气象部门业务计算需求出发,重点阐述了以高性能计算机集群"天河一号"为计算资源的远程计算环境的系统架构以及主要技术路线与方法.考虑到远程高性能强大的计算能力和省级气象部门作业提交的复杂需求,又进一步设计了湖南省远程高性能任务调度的系统流程以及保障远程计算环境高速稳定的多层面方案.最后也给出了高分辨率中小尺度WRF模式在该环境下运行的实际情况,计算速度改善非常明显.     

侧风对冷却塔性能影响的特异性定量分析方法

基于换热平衡方程和空气动力方程的耦合关系,建立无侧风条件下,自然通风湿式冷却塔的热力性能计算模型,并利用MATLAB程序,通过迭代运算方法,对两方程进行联立求解,从而获得与现场测试相同的气象和运行条件下,剔除侧风影响后冷却塔通风量和冷却数的应达值,然后结合现场测试得到的实际通风量和冷却数,提出了可以特异地反映侧风对冷却塔性能影响的新指标。某3500m2冷却塔的计算结果表明,在模型散热量和实测散热量相同的条件下,侧风影响会使得冷却塔的通风量最大减少38.5％,此时体积分数为33.9％的填料没有得到有效利用,侧风还会增加冷却塔的冷却任务,相应的,需要冷却塔具有更好的冷却性能,这对于了解侧风对冷却塔性能的影响以及指导冷却塔的设计与改造有重要意义。     

基于模糊理论的气象科研项目风险与绩效评估

通过对项目风险进行综合分析、审定,确立一种气象科研项目的立项风险评估指标及体系的准则;从风险角度出发,构建出一组多级指标的项目风险评估指标体系;采用定性和定量相结合的方法,提出一种基于模糊理论的风险评估体系和模型,对科研项目的立项进行综合评估,给出评估意见,给决策提供指导意见;同时,提出一种气象科研项目绩效考核及推广方法.     

NCEP再分析资料在大气环境预测中的应用

为了给大气环境预测中使用非常规气象资料提供参考依据,基于美国法规空气质量(AERMOD)模式,以2011年哈尔滨常规观测资料、美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料构建标准情景和NCEP气象情景,分析NCEP气象情景与标准情景大气污染物预测质量浓度的符合度指数和相对误差.结果表明:NCEP再分析高空资料、云量资料用于大气环境预测与标准情景相比误差小,可以替代同类常规观测数据;而NCEP再分析资料替代地面自动站资料进行大气环境预测误差偏大,不宜采用.     

含非饱和导排层的毛细阻滞覆盖层长期性能分析

为了验证含非饱和导排层（UDL）毛细阻滞覆盖层的防渗性能,采用模型试验在中国东部湿润气候区自然气候条件下进行2年的长期监测. 覆盖层模型尺寸为2.0 m×1.0 m×0.55 m（长×宽×厚）,坡度为18.4°（坡率为1∶3）. 结构剖面从上至下依次为植被生长层（15 cm）、粉土层（20 cm）、砂层（10 cm）和碎石层（10 cm）. 长期监测试验结果表明：监测期累计降雨量为3 448.4 mm;渗漏量为2.62 mm,显著低于北美湿润气候区土质覆盖层的防渗标准. 非饱和导排砂层（UDL）侧向导排量为581.77 mm,占降雨量的16.87%,导排作用明显. 在一个典型的水文年中,4~11月自然降雨、气温和腾发作用三者高峰期重合;雨热同期的有利气候条件以及UDL层的侧向导排作用,有效控制了渗漏量. 6~9月的连续强降雨为覆盖层易发生渗漏的极端气象段,是防渗设计的控制性气象条件. 冬季12月至次年3月气温低但降雨量较少,增设的非饱和砂层导排作用明显;避免了因腾发作用弱不能及时蒸散水分而发生渗漏的问题. 含非饱和导排层（UDL）的毛细阻滞覆盖层由粉土、砂和碎石等非胀缩性土构成;湿胀干缩和开裂现象不明显.     

近30年江苏地区气候要素相关性变化分析

利用江苏省24个台站的1981—2012年的气温、湿度和降水的月平均观测资料,分别计算了每对台站之间的3个气候要素的结构关系和相关函数,用曲线回归分析了结构函数与台站距离的关系,用线性回归分析了相关函数与台站距离的关系,分析与评估江苏省气象台站网密度.通过分析结果发现,各个气象要素的结构函数和相关函数在江苏整个地区不满足各项同性和均匀性,江苏地区的气象台站网设计要根据气候要素进行分区设计.     

采用影子价格法的公众气象服务效益定量评估--以京沪穗为例

公众气象服务效益资料获取主要是通过社会抽样调查.影子价格法是公众气象服务效益评估最常用的方法之一.采用中国气象局公共气象服务中心在全国范围内搜集的10 430份有效问卷,运用影子价格法比较分析北京市、上海市和广州市的公众气象服务效益评估结果.通过比较分析发现在公众气象服务方面产生的效益对经济社会发展的良性影响最大的是北...     

气象科技服务评估方法研究——以成都地区为例

通过分析大量的气象科技服务和社会经济资料,建立了两种定性和一种定量的对气象科技服务能力和效能的评估方法,形成了一套从多角度进行评估的系统。着重介绍了研究思路、分析方法和应用价值,旨在为气象科技服务发展和管理提供有价值的参考指标,也可为类似行业评估提供借鉴。     

利用ERA5资料进行桂林地区GNSS水汽反演精度分析

由于桂林地区地基GNSS站并未配置气象传感器,致使大量GNSS观测数据无法在大气水汽(PWV)监测中发挥作用.针对这一情况,本文将欧洲中期天气预报中心(ECMWF)最新发布的ERA5再分析资料中测站处的气压和温度气象数据加入到GNSS水汽反演中,并将反演结果与利用地面气象站反演的GNSS水汽做对比,以此评估ERA5在桂林地区反演GNSS水汽的精度和适用性.结果表明:1)以桂林地区2017年10个地面气象站的实测气压和温度数据为参考值,ERA5地表气压和温度的年均偏差分别为-0.35 hPa和0.86 K,年均均方根误差(RMSE)分别为0.65 hPa和1.66 K,该精度可用于GNSS水汽反演;2)以2017年6—7月GNSS利用地面气象站反演的PWV为参考值,ERA5反演的GNSS PWV的偏差和RMSE分别为0.17 mm和0.35 mm,且两者具较好的相关性和一致性.由此表明,ERA5地表温压产品可应用于桂林地区GNSS水汽反演,这些研究结果可为桂林地区的GNSS水汽反演及数据源的选用提供重要的参考依据.     

吉林市城区大气污染物浓度演变特征及其与气象因素关系

为了解吉林市大气环境现状,利用2014~2018年吉林市城区7个国控环境空气质量监测站点的CO、SO2、NO2、O3（O3-8h）、PM2.5和PM10质量浓度监测数据以及2018年逐时气象数据,采用相关分析法和应用统计法分析了大气污染物的质量浓度变化特征以及各污染物浓度与气象因素的相关性。研究结果表明：吉林市2014~2018年来SO2、NO2、PM10、PM2.5年均浓度总体呈下降趋势,O3浓度有上升趋势;PM10、PM2.5和O3浓度有超标现象,说明其为吉林市主要大气污染物;同一污染物浓度在不同季节、月份、和时刻具有明显的变化特征,可以根据变化规律采用错峰生产的方式改善环境空气质量;气象因素与污染物浓度之间的有较好的相关性,其中O3浓度与温度、湿度、风速均呈现高度相关性,NO2浓度与风速高度负相关;气象因素对CO、NO2、O3、PM10和PM2.5浓度的重要程度均为：风速 > 大气压 > 湿度 > 温度;降水对PM10和PM2.5浓度具有一定的削减作用,当降水量较大时,削减作用明显。本研究结果可为吉林市大气污染治理和环境容量研究提供一定的数据支撑。