Parsivel~激光降水粒子谱仪及其在气象领域的应用

降水粒子特性是大气运动和云内微物理过程的综合结果,在云降水物理及人工影响天气领域有着重要的意义。传统的测量方法不适合对大量数据分析寻找规律,德国OTT公司的Parsivel激光降水粒子谱测量系统可以较好解决自动测量难题。该仪器是以激光测量为基础的粒子测量传感器,采用平行激光束和光电管阵列结合,当有降水粒子穿越采样空间时,自动记录遮挡物的宽度,通过穿越时间计算降水粒子的尺度和速度,根据各种参数的综合信息对降水粒子进行分类,并能够以数字形式显示瞬时降水强度、降水粒子总数、累积降水量、降水时的能见度和雷达反射因子,以图形方式显示降水粒子尺度谱、速度谱、降水粒子分类且自动生成天气现象代码,实现天气现象的自动识别。激光降水粒子谱仪主要用于气象水文观测。在雷达气象学领域可用于Z/R关系的拟合修正,比传统的用雨量筒观测数据拟合效果好得多;由降水粒子谱仪测量雨滴的降落速度,可以对天气雷达垂直向上测量的粒子径向速度谱进行校正。人工影响天气的效果检验一直是一个难题,自然降水粒子谱分布形式与人工催化以后的降水粒子谱型理论上应当具有较大的差别,人工增雨作业降水滴谱变化物理响应和降水强度时间变化响应都有明显的区别。如果能够实时检测到这些差别,就能够充分说明人工催化的有效性。未来如果能够进行联网观测记录区域性降水、降雹,就有充分证据表明人影作业的有效性,在定量化作业效果评估以及灾害损失评估等方面应用潜力巨大。利用该仪器已经对一年的自然降水过程进行了连续观测,并将所获得的降水粒子谱、雨滴浓度值随时间变化状况与卫星反演的云顶有效粒子半径时间变化趋势进行了对比,发现有较好的一致性。     

棉花耗水规律和灌溉随机控制

根据5年田间试验资料,分析了棉花产量与耗水量的抛物线关系,确定了棉花最佳耗水量;根据棉花植株在不同土壤湿度情况下气孔阻力、蒸腾强度和蕾铃脱落率的变化,确定了不同生育阶段的适宜水分指标和干旱指标。在此基础上,研制了棉花灌溉随机控制模型,可以动态预报棉田土壤有效水分含量和实际蒸散量,并从经济效益和水分利用效率的角度提出优化灌溉决策。     

利用激光降水粒子谱仪研究雨滴谱分布特性

利用Parsivel激光降水粒子谱仪2009年3—6月在南京观测获取雨滴谱资料,分类对各次降水过程雨滴谱进行Gamma分布拟合,对比分析了南京地区不同云系降水的雨滴谱分布特征以及Gamm a分布参数相关特性,并且讨论了"标准化"Gamma分布参数随雨强及雷达反射率因子的变化关系。结果表明:用Gamma分布拟合本次试验不同云系降水的雨滴谱分布精度都比较高;"标准化"的Gamma分布参数较Gamma分布参数更具有物理意义,且其参数μ和Dm与雷达反射率因子Z均具有较佳的对应关系,μ随Z的增大依次递减,Dm则随Z的增大呈指数型递增。     

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球谐函数变换快速计算扰动引力

在球谐函数变换基础上,利用新极下轨道的特殊性,在新坐标下引入Clenshaw求和计算轨道扰动引力。从理论上对比分析了传统方法、球谐函数变换方法和改进方法的计算速度和存储模型需要的物理空间。模拟试验分别采用3种方法计算了一段轨道的扰动引力,试验结果表明,改进的球谐函数变换方法比传统球谐函数变换方法计算速度可提高100倍,数据存储量仅占传统方法的3%。     

河南省春季气候变化及其对小麦产量构成要素的影响

目前有关气候变化及其对农作物产量影响的研究较多,而对产量构成要素的影响研究相对较少。本文利用自然正交函数(EOF)分解、相关分析、趋势倾向率分析等方法对河南省近30多年的气候和近20多年的小麦产量构成三要素———穗数、粒数、粒重进行了时空变化特征分析,在此基础上分析了春季气候变化对小麦产量及其构成要素的影响。结果表明:全省春季平均气温、降水量、日照时数变化具有比较好的空间一致性,平均气温呈比较明显的上升趋势,降水呈不太明显的下降趋势,日照呈一定的下降趋势;小麦粒重和产量变化具有较好的空间一致性,而穗数、粒数则具有反位相空间变化特征,穗数、粒重及产量均呈明显的上升趋势,粒数呈抛物线变化趋势,其中1991年后呈明显上升趋势;平均气温的升温变化趋势有利于小麦粒重、穗数和最终产量的提高,但不利于粒数增加;降水变化趋势不利于粒重提高,对其他产量构成要素影响不明显;日照的变化对产量及各构成要素影响不明显。     

小麦秸杆和残茬覆盖对夏玉米耗水量及产量的影响

夏玉米田进行小麦秸杆和残茬覆盖,可发迹夏玉米耗水规律,减少前期棵间蒸发,增加后期植株蒸腾,促进干物质积毗,使玉米产量和水分利用效率均有明显提高。不同土壤水分利用效率均有明显提高。不同土壤水分状况下,秸杆和残茬覆盖的效果是不同的,产量和水分利用效率以土训湿度较小的地段增加最为明显。说明该技术适用于气候比较干旱的地区,对发展我国北方旱地农业有重要意义。     

水生植物数据库研究进展

作为一种记录和管理水生植物数据的工具,水生植物数据库对于水生植物及其相关领域的研究工作具有非常重要的意义。介绍了国内外的水生植物数据库,概述了水生植物数据库在水生植物及其相关研究领域中的应用,指出了水生植物数据库存在的一些问题,提出了进一步完善水生植物数据库的建议,旨在促进水生植物数据库建设和相关研究领域的发展。     

烟台夹河口外柱状沉积物还原性无机硫、活性铁的变化特征及其相互关系

海洋沉积物中还原性无机硫和活性铁的地球化学过程与沉积物环境质量演变密切相关。本研究利用改进的冷扩散法和盐酸萃取法分别对烟台夹河口北部海域深约4 m的柱状沉积物中的酸性可挥发硫(AVS)、黄铁矿硫(CRS)、元素硫(ES)和活性铁(FeⅡ和FeⅢ)进行了测定,并从地球化学机理方面探讨了硫与铁的分布特征及其耦合机制。结果表明,烟台夹河口北部近海深层柱状沉积物中还原性无机硫以CRS为主,其次是AVS和ES,其中AVS含量垂向分布较均匀,而CRS和ES含量在垂向上呈表层和底层高,中间层低的趋势;活性铁以Fe(Ⅱ)为主,其随深度增加而增加,Fe(Ⅲ)随深度逐渐降低,大部分Fe(Ⅲ)被还原为溶解态的Fe(Ⅱ),并且与硫酸盐还原产生的H_2S相结合生成CRS和ES,导致CRS和ES在柱状沉积物底部积累;同时研究表明,较低的硫化度和矿化度,活性铁不是还原性无机硫累积的限制因子。     

AN ANALYSIS OF THE ASYMMETRICAL STRUCTURE OF TYPHOON AERE'S PRECIPITATION

The structural characteristics of 2004 typhoon Aere’s precipitation are analyzed using the high-resolution data from the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) of the National Aeronautics Space Administration (NASA). It is found that the typhoon’s characteristics vary at different stages of its development. To analyze the asymmetric causation of precipitation distribution, data from the National Center for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis are used to calculate the vertical integral of the water vapor flux vector. The results show that because of this process, along with the unique phenomenon of twin-typhoon circulation, the easterly air current of the typhoon’s northern side and the southwesterly air current of its southern side play a joint role in transporting water vapor. Furthermore, its transport effects vary greatly at the different stages of development, showing the peculiarity of the water source for this typhoon process. The distributions of the typhoon convection area—characterized by heavy precipitation and a maximum-value area of the water vapor flux, as well as a strong ascending-motion area—differ at different stages of the typhoon’s development. The non-uniform distribution of water vapor flux and the vertical motion bring about asymmetrical distribution of the typhoon precipitation.