中国海域近海面风速未来变化降尺度预估

基于CCMP卫星风场与全球耦合模式GFDL-CM3历史实验期的海表面风场、气压场、温度场等资料,使用经验正交函数和多元回归统计方式,获得高分辨率卫星风场与低分辨率气象要素场两者典型空间模态的长期统计关系,构建了我国海域近海面风速统计降尺度模型,进而结合GFDL-CM3气候模式RCPs情景未来预估数据,降尺度分析了2015-2050年我国海域近海面风速未来变化。结果表明:构建的降尺度模型具有良好模拟能力,模拟与观测风速空间分布相关性R值在0.98以上,风速变化趋势相关性R值在0.97以上,月平均风速模拟均方根误差(RMSE)全海域平均值约为1.32 m/s。我国海域近海面风速在未来35 a可能存在较明显的分时段变化特征,2015-2024年风速下降,2024-2035年风速增加,2035-2050年风速再次下降,同一时段内各海区风速变化趋势相同,但风速降幅或增幅存在差异,南海风速增降幅度较大,东海次之,黄渤海风速增降幅度相对较小。     

热带气旋影响下浙江省强降水过程延伸期预报研究

利用2000—2011年NCEP/NCAR水平风场逐日再分析资料以及浙江省逐日降水量资料,基于低频天气图工具,识别出3种与浙江省台风强降水过程相对应的典型低频大气环流型。通过合成分析,划分了与C型环流场和C+SN型环流场相适配的天气关键区。进而结合历史个例,研究了台风强降水期间关键区内低频系统的活动特征,初步建立了热带气旋影响下浙江省强降水过程预报模型,并提出依据模型开展延伸期过程预报的基本思路。对2012年的回报结果表明,模型表现出较好的性能,并针对强降水过程延伸期预报中需要解决的问题,提出了若干思考与建议。     

HJ-1A/B在2012年黄河上中游洪水监测中的应用

以黄河内蒙古河段为例,介绍HJ-1A/B星CCD数据在2012年黄河上游洪水遥感监测中的应用,并利用水文、河势变化等实测数据对监测结果进行应用评价。结果表明,HJ-1A/B星CCD数据具有高时间、空间分辨率的特点,是进行大区域、高频次洪水监测的理想数据源,能有效跟踪监测洪水演进过程,并能精确提取河势变化、主河槽展宽、堤防偎水、洪水漫滩等汛情信息,为防洪决策提供及时可靠的汛情数据。     

南大洋淡水强迫对南半球环状模的影响分析

南半球环状模是南半球热带外大气环流变异的主导模态,对南半球海洋—大气—海冰耦合系统有重要的影响。冰川融化激发的淡水强迫是南大洋的一种重要外强迫。在历史气候记录中,南大洋淡水通量异常曾引发数次全球性气候异常事件。基于海—气完全耦合模式FOAM,在60°S以南的海洋中施加强度为1.0 Sv的理想化淡水通量异常,分析南半球环状模的响应。结果表明：南大洋淡水通量异常可使局地西风增强,且西风的增强在垂向各个层次上均有体现。西风强度的变化导致对流层中大气斜压性增强,平流层中大气斜压性减弱。此外,淡水强迫使环状模的年际变率振幅显著减弱,而年代际变率开始增强,谱能量的变化具有垂向一致性。海温和海冰等外强迫因子的变化对环状模年代际振幅的增强具有重要意义。     

分钟降水量对能见度及PM2.5浓度影响研究

为清楚认识降水对能见度及PM_(2.5)浓度的影响,以杭州为例,采用2014—2015年逐分钟气象观测资料,对比分析了不同降水条件下能见度及PM_(2.5)浓度的分布特征,建立了不同强度降水影响能见度及PM_(2.5)浓度的定量关系。研究结果表明降水量大小及持续时间对能见度与PM_(2.5)浓度有明显作用,不仅持续稳定的降水过程能够造成持续的低能见度,突发性强降水更能造成能见度大幅降低;降水与能见度之间关系符合幂函数分布特征,能见度随降水量增加从快速下降过渡到慢速下降,中间存在一个拐点。降水对PM_(2.5)的清除作用受降水量及降水前PM_(2.5)浓度大小共同作用,降水对PM_(2.5)的清除作用在降水较小并持续时,会造成PM_(2.5)浓度的缓慢下降;而强降水过程对PM_(2.5)的清除作用十分明显,降水量、PM_(2.5)浓度、能见度三者之间表现出基本一致的同步变化。基于降水量与降水前PM_(2.5)浓度两个因子,采用非线性拟合方案构建了降水影响PM_(2.5)浓度的定量统计模型,拟合结果与实况较为吻合,说明模型抓住了降水情景下影响PM_(2.5)浓度变化的关键因子。最后针对研究中存在的不足和未来值得进一步发掘的科学问题进行了讨论。     

POEM2模式对热带季节内振荡模拟能力的评估

大气季节内振荡与天气和气候系统关系密切,是延伸期数值天气预报研究的重要方面。这种现象在热带地区更为显著,成为衡量气候模式模拟能力的主要指标之一。为了加深数值模式对热带季节内振荡模拟的理解,基于美国夏威夷大学参与研发的POEM2气候系统模式10年回算资料,利用方差分析、功率谱分析等方法对比评估了该模式对热带地区季节内振荡的模拟能力。结果表明,POEM2对850 hPa纬向风和OLR方差模拟结果与观测整体分布形势相同,在北印度洋和西太平洋地区模式方差更大。冬季模式模拟MJO东传运动更好,对应对850 hPa纬向风的模拟优于夏季。夏季模拟MJO北传运动更好,对应对大气降水的模拟优于冬季。模式模拟MJO信号向东传播速度偏快,气象要素异常功率谱频率大值区主要在2~3波,而观测为1~2波。多变量联合EOF结果表明模式可以模拟出东印度洋和西太平洋高低层风配置和降水的关系,但幅度较弱。POEM2模式前两个EOF模态时间系数时滞相关也呈现与观测类似的周期变化。以上结论表明,未来POEM2气候系统模式需要完善其物理过程和参数化方案,在动力学上加强对混合Rossby重力波的描述,进一步提高对1波的模拟能力。     

高分辨率区域海-气耦合模式:短期气候预测新的春天

在短期气候预测的研究历史上,经验统计和动力模式是两大主流预报方法,两种方法至今已经取得了相当程度的发展。通过分析两种方法各自的优缺点,提出动力模式比统计分析具有更好的发展前景,并分别论证了海-气耦合模式、区域模式和高分辨率的重要性,指出高分辨率区域海-气耦合模式是未来进行短期气候预测的良好工具。在此基础上,结合高分辨率区域海-气耦合模式的研究现状,对我们所面临的机遇和挑战进行了展望。     

大气环流对北大西洋湾流区海温“再现”的响应

利用全球海洋—大气快速耦合模式（Fast Ocean-Atmosphere Model,FOAM）,采用模式中的初值方法,研究了湾流区海温再现过程及其对北半球大气环流和气候的影响。FOAM模式很好地模拟了北大西洋湾流区的海温＂再现＂过程,模式中海面热通量异常与SST异常表现出不同步的响应特征。海面热通量异常在初冬季节达到最大值,而SST异常滞后,在冬季晚期达到最大值,从而在初冬和晚冬对北半球大气环流造成不同的影响。初冬季节北半球大气环流主要受海洋热通量异常的强迫,在北大西洋和北太平洋上空呈现相当正压的异常低压槽响应,北极地区为异常高压脊,类似北极涛动的负位相,可能造成欧洲南部和北非大陆气温偏高,亚洲大陆气温偏低。而晚冬季节北半球大气环流主要受SST异常的驱动,在北大西洋和北太平洋上空表现为相当正压的异常高压脊响应,北极地区为异常低压槽,类似北极涛动的正位相,可能造成欧洲南部和北非大陆气温偏低,亚洲大陆气温偏高,中国东部降水异常偏多30%左右。北太平洋大气环流的异常由北大西洋湾流区海洋热通量和SST异常强迫下游大气环流所激发,进一步通过Rossby驻波的能量频散东传至北太平洋而造成的。     

Coherent beam combining of hybrid phase control in master oscillator-power amplifier configuration

A novel scalable architecture for coherent beam combining with hybrid phase control involving passive phasing and active phasing in master oscillator-power amplifier configuration is presented. Wide-linewidth mutually injected passive phasing fibre laser arrays serve as master oscillators for the power amplifiers, and the active phasing using stochastic parallel gradient descent algorithm is induced. Wide-linewidth seed laser can suppress the stimulated Brillouin scattering effectively and improve the output power of the fibre laser amplifier, while hybrid phase control provides a robust way for in-phase mode coherent beam combining simultaneously. Experiment is performed by active phasing fibre laser amplifiers with passive phasing fibre ring laser array seed lasers. Power encircled in the main-lobe increases1.57 times and long-exposure fringe contrast is obtained to be 78% when the system evolves from passive phasing to hybrid phasing.     

基于车载激光点云的道路边线自动分类与提取

车载点云数据的自动分类与提取是进行城市三维建模的基础和关键步骤。文章利用国产SSW车载激光建模测量系统获取的点云数据丰富的底层信息(点云基于激光扫描坐标系的坐标、相邻点梯度等)提出了一种针对道路边线的自动分类与提取算法。通过粗提取和精提取两个步骤得到准确的道路边线点云,再采用最小二乘拟合算法进行拟合,自动生成道路边线矢量文件。