基于MapServer的教育地理信息系统构建

基于Web的教育地理信息系统(EDUGIS)是教育信息化建设的重要组成部分.本文以WebGIS开源平台MapServer为框架,设计了教育地理信息系统的框架和功能结构.引入Ajax技术的组织结构,并结合开源数据库PostgreSQL开发了网络教育地理信息系统.该系统可以直观地对各种形式的教育地理信息进行显示和查询,对教...     

基于SPEI的黄河流域干旱时空格局研究

干旱是对人类社会影响最为严重的自然灾害之一,在中国干旱灾害频发,严重威胁着人们的生存环境.黄河流域是中国各大流域中受干旱影响最严重的区域,所以对黄河流域旱情进行监测尤为重要.文章基于1961~2015年黄河流域124个站点的月值气象数据,以标准化降水蒸散指数SPEI作为干旱指标,应用极点对称模态分解ESMD方法对SPEI序列进行时频周期与趋势分解,运用B-G分割算法进行阶段划分,从干旱年际变化、季节变化、干旱频率和干旱强度等方面对黄河流域及其8个水资源分区的干旱时空格局进行研究.结果表明:(1)近55年来黄河流域的干旱呈显著增加趋势, SPEI倾向率为-0.148 (10a)~(-1),其中兰州至河口镇地区干旱化趋势最为明显(-0.214 (10a)~(-1));(2)黄河流域干旱具有准2.9年、准5年、准10.2年和准18.3年的周期特征,且可划分为3个阶段(1961~1996年、1997~2002年和2003~2015年),对应SPEI均值分别为0.20、-0.71和-0.21;(3)干旱频率从大到小依次为夏季春季秋季冬季,均值分别为71.0%、47.2%、10.2%和6.9%;(4)干旱强度从大到小依次为夏季春季冬季秋季,均值分别为0.93、0.40、0.05和0.04.     

多站激光点云数据全自动高精度拼接方法研究

针对目前多站点云数据拼接存在的效率低和自动化程度低等问题,提出了基于地面激光点云强度信息的2D-3D点云数据高精度全自动拼接方法。首先,将强度信息通过三次样条插值算法生成二维影像,采用基于图形处理器(GPU)的加速尺度不变特征变换(SIFT)算子匹配得到二维同名特征点,剔除粗差;然后,反算得到特征点在三维点云中的坐标,并通过三维空间法向量对三维同名特征点进行精炼。利用精炼的三维特征点进行多站点云数据拼接,可提高多站点云海量数据拼接的精度和效率。     

副高外围对流雨带中的对流—对称不稳定及锋生的诊断分析

对2009年8月25日西太平洋副热带高压(简称副高)西北外围对流雨带的云图特征进行了分析,利用WRF3.3中尺度模式对对流雨带的发生发展进行了数值模拟,在模拟较成功的基础上,利用模式输出结果分析了对流雨带发生时的对称不稳定、对流不稳定、惯性不稳定以及锋生等。结果表明:副高外围对流雨带由若干具有一定间隔的对流单体构成,单体在随对流层中层气流的移动中逐渐发展直至消亡。对流雨带的西北侧为宽广的带状斜压云系,东南侧为副高控制的晴空区。对流雨带发生于对流层低层(700 hPa以下)的对称不稳定区,700~500 hPa存在对流不稳定和弱的惯性不稳定。随着对流的发展,700~500 hPa的对流不稳定度明显减弱,而惯性不稳定明显加强。对流层低层为倾斜上升区,中高层为垂直上升区,左侧对应下沉气流,呈现明显的倾斜对流和垂直对流的混和特征,体现了对流—对称不稳定的作用。对流层低层(750 hPa以下)锋生的存在提供了对流—对称不稳定能量释放的有利条件。对流雨带与500~800 hPa等厚度线基本平行,而与500 hPa等高线存在明显的交角,雨带中的对流单体随环境气流移动,雨带符合与对称不稳定相联系的带状降水特征。上述结论对实际预报副高外围对流雨带的位置和走向具有指示意义。     

太行山东麓焚风天气的统计特征和机理分析Ⅱ:背风波对焚风产生和传播影响的个例分析

利用中尺度模式WRF3.3对太行山东麓焚风典型个例进行了数值模拟。结果表明,太行山东麓焚风的发生和移动与山脉背风波密切相关。由此建立了太行山东麓焚风的概念模型:西北或偏西气流途经山西盆地、山西境内的山脉或高原,再越过太行山,在其东麓形成背风波。背风波的下沉气流气温按干绝热方式上升,同时下沉气流也会对低层大气产生压缩增温效应,使得太行山东麓产生焚风。背风波即为重力波,可以伴随着下沉气流向下游移动,正变温区同时也向东移动。变温区移动的速度和重力波的传播速度相同。背风波的产生,需要Scorer数向上足够的减小,而且不连续,即要求大气是稳定的且存在明显的风速切变。     

冬奥崇礼赛区一次冷湖过程形成及消散的数值模拟研究

本文利用中尺度数值预报模式（WRF）并采用谱逼近方法,对2021年冬奥测试赛期间的一次冷湖过程进行模拟研究,探究了冷湖发展前后风温场的垂直变化规律,揭示了冷湖形成及消亡的具体原因。研究结果表明,静稳的天气形势是冷湖过程维持及发展的大背景条件。冷湖发展期间,逆温层由上至下迅速建立,谷底出现偏东—东南向的冷径流。受重力下坡风的影响,冷空气不断向谷底堆积,冷湖深度增加。日出后,越山的系统风重新建立,逆温层从底部消蚀,冷湖结构破坏。夜间的强辐射冷却作用是冷湖形成的主要原因之一。辐射冷却强度的差异会引起冷湖降温幅度的差异,后半夜辐射冷却作用的突然加强为冷湖中后期的维持及发展创造有利条件。通过分析冷湖发生前后位温廓线、摩擦速度及边界层高度随时间的演变,均可印证湍流活动的发展是逆温消散、冷湖结构破坏的重要影响因素。     

河北暴雨的多普勒天气雷达径向速度特征

利用2004—2011年29次暴雨过程的多普勒天气雷达资料和常规天气资料,分类总结了河北中南部暴雨的主要雷达径向速度特征。发现形成河北中南部暴雨的主要雷达径向速度特征有5类:β中尺度辐合线、β中尺度辐合、γ中尺度辐合、高空急流和深厚持久的低空急流。深厚持久的低空急流是大范围暴雨的主要速度特征之一。高空急流是大范围暴雨和区域暴雨共有的速度特征。β中尺度辐合线、β中尺度辐合、γ中尺度辐合是大范围暴雨、区域暴雨和局地暴雨共有的速度特征和主要的中小尺度影响系统。列车效应是造成局地暴雨、大暴雨的关键原因。     

基于WRF-LES的崇礼复杂地形局地风场模拟研究

采用四重嵌套的WRF-LES,针对2022年北京冬奥会张家口崇礼赛区开展局地风场模拟试验,基于地面自动气象站和激光雷达观测资料,对一次晴空高压系统控制下的具有明显局地风环流特征的天气个例模拟结果进行检验评估。文中引入了STRM1 30 m地形数据、glc2015 27 m土地利用数据和CL‐DAS的土壤湿度数据用以提高模拟结果的准确性,并设计了敏感性试验来探讨不同资料对模拟结果的影响。结果表明：(1)WRF-LES能够呈现出复杂地形下局地风场的时空变化特征,各站风向绝对误差在10°～60°,风速绝对误差在0.5～2 m·s^-1。在山谷和山沟区域,模拟风场和观测风场都表现出明显的日变化特征,海拔较高站点的误差比海拔相对较低站点的误差更小。海拔较低站点在山谷风或上下坡风发展稳定时段风向误差较小,风向转换时段误差较大。(2)更新地形、土地利用以及CLDAS土壤湿度初始场对模拟结果都有一定程度改善。其中更新CLDAS土壤湿度初始场对风向和2 m气温的改善效果最为明显,风向绝对误差减小4.26°,2 m气温绝对误差减小0.84℃。更新土地利用对风速的改善效果最明显,风速绝对...     

梅雨锋急流暴雨日变化的地理原因研究

包括急流暴雨在内的梅雨降水存在显著日变化。过去曾从低空急流日变化等一些梅雨系统的内部联系寻求解释，但通过实例分析和气候比较认为：梅雨降水日变化的根本原因是东亚低层大气温度场日变化的区域性差异。造成这种差异的基本原因又包括两个方面，一是东亚特殊的地形构造，二是梅雨期特殊的云区分布。由于梅雨云带的存在，梅雨锋低槽内温度日变化很微弱；又由于高大地形的存在，梅雨锋低槽南北两侧温度日变化非常明显，使副高和中纬度变性高压在夜间增强，梅雨锋低槽也在夜间变深变窄，改变了早、晚时刻梅雨系统的相对强度和降水功能，导致降水日变化。低空急流系统的日变化是梅雨气压场形势出现日变化后发生的众多中间变化之一。而低层温度场日变化的区域性差异是东亚梅雨季节经常存在的一种气候现象。     

华北冷涡连续降雹的特征与预报

应用常规资料、NCEP资料、卫星云图和多普勒雷达资料,分析了1975-2008年间19次华北冷涡造成的京津冀连续3天以上降雹天气过程,给出了华北冷涡连续降雹的分布特征、形成原因、云图特征、雷达回波特征、天气概念模型和预报着眼点。结果表明,造成华北冷涡连续降雹的天气形势主要有4种：深厚冷涡型、浅薄冷涡型、阶梯槽与冷涡型、...