GPS掩星一维弯曲角算子在四维变分资料同化系统中的实现方法研究

GPS无线电掩星资料的良好特性使其作为十分重要的观测资料在欧洲 及美国数值天气预报中效果明显. 本文设计了一维弯曲角算子在四维变分资料同化系统中的实现方法和质量控制策略. 详细阐述了一维弯曲角正演算子及其切线性/伴随算子在全球四维变分资料同化系统中的实现步骤和过程, 其中折射率计算中采用Rüeger的折射率最佳平均因子的三项表达式, 计算出更加精确的折射率值. 对2012年8月份的GPS无线电掩星资料进行了观测误差统计, 引入了更加符合四维变分资料同化系统实际情况的一维弯曲角观测误差模型和质量控制策略. 同时, 对比了观测误差统计试验中同化GPS无线电掩星资料的模式背景场和未同化GPS无线电掩星资料的背景场的观测误差统计结果, 发现同化GPS无线电掩星资料之后的观测误差统计结果在全球区域正作用十分明显, 尤其是在中低纬度地区, 高度在10 km 以上的区域观测误差减小十分明显. 关键词： GPS无线电掩星 一维弯曲角算子 四维变分同化系统 质量控制     

海水温度垂直分布预报数据同化的离散伴随算子法

以一维水浊模型为例，利用伴随算子法进行海洋观测数据同化，以便给水浊的数值预报提供一个较准确的初始场。讨论了离散伴随算子法的思想，最优化过程，计算水温方程和伴随方程的差分格式，并图示描述水温场的初始猜测和同化后的分布。     

金刚石（Ⅱa）光导X射线探测器

介绍一种新的软Ｘ射线探测器一天然金刚石（Ⅱａ型）光导探测器。金刚石光导探测器具有好的稳定性、对０．１～２．ＯｋｅＶＸ射线光谱具有平坦响应、暗流小（０．１ｎＡ）、对波长大于０；２２ｕｍ散射激光不灵敏等特点。应用这种探测器在“神光”装置打靶实验中测量Ｘ射线时，粗估灵敏度为３×１０￣（－４）Ｃ／Ｊ（偏压为１００Ｖ）．     

金刚石（Ⅱa）光导X射线探测器

介绍一种新的软Ｘ射线探测器一天然金刚石（Ⅱａ型）光导探测器。金刚石光导探测器具有好的稳定性、对０．１～２．ＯｋｅＶＸ射线光谱具有平坦响应、暗流小（０．１ｎＡ）、对波长大于０；２２ｕｍ散射激光不灵敏等特点。应用这种探测器在“神光”装置打靶实验中测量Ｘ射线时，粗估灵敏度为３×１０￣（－４）Ｃ／Ｊ（偏压为１００Ｖ）．     

求解含温Thomas—Fermi方程的打靶法

提出一种直接求解在某温度，密度条件下Ｔｈｏｍａｓ－Ｆｅｒｍｉ（以下简称ＴＦ）方程的数值计算方法－打靶法。同时介绍了为使打靶法收敛而采用的调节试探值的方法，最后给出一些元素的计算结果。     

一种基于复数域微分的资料同化新方法

提出了一种基于复数域微分的资料同化新方法. 针对变分资料同化中目标泛函梯度计算复杂和精度不高的问题, 首先利用复变量求导法把梯度分析过程转化为复变泛函的数值计算, 进而高效和高精度地获得梯度值; 然后结合经典的最优化方法, 给出了非线性物理系统资料同化问题的新求解算法; 最后对典型混沌系统和包含“开关”现象的单格点比湿发展方程进行了资料同化数值实验, 结果表明新方法能非常有效地估计出非线性动力预报模式的初始条件. 关键词： 资料同化 复数域微分 非线性物理系统 梯度分析     

应用一维变分法反演GPS掩星大气温湿廓线

GPS掩星观测的折射率是大气温度、湿度状态的函数, 应用一维变分方法 (1DVAR) 可以从折射率资料中同时反演出大气温、湿度廓线, 利用COSMIC 2011年中国区域掩星观测数据对这一方法进行了测试, 背景场采用ECMWF大气廓线, 反演结果与相匹配的探空观测有较好一致性. 重点研究了一维变分反演方法中非理想气体效应 (non-ideal effect) 对温度、湿度反演误差的影响, 不同月份的比较结果表明, 非理想气体效应对掩星反演大气廓线是一种系统性影响, 考虑这一效应可对温度反演改进0.1 K的偏差 (bias), 对比湿可改进约0.5%偏差. 掩星资料作为数值天气预报资料同化中少数无需偏差改正的卫星遥感资料, 非理想气体效应改正是无疑是非常重要的, 此外, 考虑这一效应对掩星资料的气候应用也有重要价值. 关键词： 一维变分 掩星 非理想气体效应     

计算大气声学

近年来陆续涌现的一批有关大气声传播的数值计算工作，已使“计算大气声学”这一新兴“亚分支”的形成指日可待。本文简明扼要、系统全面地介绍了这一崭新领域的概貌，较为详尽地阐述了其主要对象和方法——特别是其中的抛物方程（PE）法、快速场程序（FFP）和可看成是一种修正的射线寻迹法——Gauss射线束（GB）法。因限于篇辐，未能将各种方法的结果比较列入，这一部分有趣的材料以后有机会另行发表。     

优化模式物理参数的扩展四维变分同化方法

数值模拟的一个重要误差来源是模式物理参数,为提高模拟准确率,如何改进模式物理参数是亟需解决的问题.本文对经典四维变分同化技术进行了改进,提出了一种新的利用观测资料来同时优化模式初始场和物理参数的扩展四维变分同化方法,并以Ekman边界层模式和Lorenz模式为例进行了数值试验.结果表明,利用本文提出的新方法,通过对观测资料的变分同化,可以在实现对模式初始场进行优化的同时,纠正了模式物理参数中的误差,从而有效提高了模式的模拟准确率.该方法对于改进数值模式物理参数有着重要的促进意义.     

Ar中抖动现象观察

本文叙述了利用准分于紫外激光打靶产生的软Ｘ射线激励（ＬＰＸ）所观察到的Ａｒ中抖动（Ｓｈａｋｅ－ｕｐ）现象．对Ａｒ＋３ｐ４４ｐ与下能态跃迁产生的６８条谱线进行了识别，标定，除两条谱线没观察到外，其余所有可能产生的跃迁谱线都已被观察到．