以全球谱模式为约束的四维变分资料同化系统YH4DVAR的设计和实现

四维变分资料同化仍将是未来相当长时间内业务数值天气预报中所使用的主流同化方法．针对全球数值天气预报业务系统对气象资料同化技术的需求,在WRFDA软件框架结构的基础上,发展了一个与全球谱模式配套使用的四维变分资料同化系统YH4DVAR．系统将背景场、观测处理、重力波控制和偏差订正进行综合考虑,设计了一体化目标函数,引入了小波背景场误差协方差模型,实现了增量方法以及卫星遥感资料的直接同化．单点试验表明YH4DVAR的背景场误差模型具有各向异性、垂直相关和水平相关不可分离性、以及与位置的相关等特性．从2009年7月到2010年6月的分析预报试验结果表明,由YH4DVAR和全球谱模式组成的分析预报系统在北半球和亚洲地区的可用预报时效可以达到8天以上．     

基于区域逐步分析的集合变分资料同化方法

集合变分数据同化方法的同化效果对集合样本容量具有很强的依赖性,研究发现此问题的出现是因为其计算过程中分析增量被表示为集合扰动向量或其展开正交基向量的线性组合.这样的处理方法虽然避免了计算梯度而引入伴随模式,但是因为物理控制变量个数远大于集合样本容量,就会导致物理量的同化分析值对集合样本容量很敏感.根据此原因,提出了区域逐步分析方法,减小了同化分析区域内物理变量个数与集合样本容量数之间的比值,使问题得到解决.利用浅水方程模式进行资料同化数值试验表明,基于区域逐步分析的集合变分资料同化方法可以得到较好的结果,能明显提高同化的精度.     

中国夏季大气水分循环特征及再分析资料对比分析

大气水分循环过程耦合了降水、蒸发、水汽输送等多个环节.本文利用ERA-Interim与MERRA再分析资料,研究了中国1979—2012年夏季大气水分循环的时空变化特征及其对全球气候变化的响应,并对两套再分析资料在中国地区的适用性进行了评估.结果表明:1)中国夏季降水、蒸发、可降水量均自东南沿海地区向西北内陆递减;降水与蒸发相互联系、相互制约,由于不同地区下垫面物理条件的差异,它们之间同时存在正、负反馈的影响机制,可降水量主要集中在地面至700 h Pa高度,约占总量的75%;2)近34年大气水分循环显著变化的区域主要集中在西部和东北地区,西部内陆地区可降水量显著增加,北方大部分地区纬向水汽输送通量显著减小,西北北部地区经向水汽输送通量显著增大,蒸发量与水汽输送的气候变化可能是造成可降水量增加的主要原因;3)Interim与MERRA资料对降水量时空变化特征的再现能力要优于蒸发量,此外,它们对降水与蒸发气候变化趋势的模拟结果差别较大,使用时应该慎重;两套资料对可降水量与水汽输送通量的时空变化特征以及气候变化趋势的模拟比较一致,可信度较高;4)Interim资料对西南、东南以及东北区域夏季水循环均有较好的描述能力;而MERRA资料更适用于研究西南和西北区域的水汽收支情况.     

多孔材料内部结构的微CT扫描仪分析

本文介绍使用微CT扫描仪对样品进行扫描和图像重构的原理,以蛋糕为样品使用CT对多孔材料的内部结构进行研究,包括样品的孔隙率及其变化,水在大孔内的分布,空腔的三维重构图像和样品内部其它微细特征。结果表明, 浸水的样品在干燥后,骨架收缩,部分孔的尺寸明显增大,孔隙率增加,而没有浸水的蛋糕在干燥前后结构变化不大。文章表明,对于孔径大于几十微米的多孔性材料,使用文中的微CT扫描仪可以有效地对它们进行内部结构的研究。     

基于对偶数理论的资料同化新方法

针对变分资料同化中目标泛函梯度计算精度不高且复杂等问题, 提出了一种基于对偶数理论的资料同化新方法, 主要优点是: 能避免复杂的伴随模式开发及其逆向积分, 只需在对偶数空间通过正向积分就能同时计算出目标泛函和梯度向量的值. 首先利用对偶数理论把梯度分析过程转换为对偶数空间中目标泛函计算过程, 简单、高效和高精度地获得梯度向量值; 其次结合典型的最优化方法, 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Lorenz 63混沌系统、包含开关的不可微物理模型和抛物型偏微分方程分别进行了资料同化数值实验, 结果表明: 新方法能有效和准确地估计出预报模式的初始条件或物理参数值.     

基于装备的IETM技术资料拆分模型研究

为了解决技术资料难于拆分、归类、全面展示及手册研制后期数据难于共享等问题,通过将S1000D标准与本单位装备IETM手册编制过程相结合,采用标准分析方法、规范分类原则,从分析装备技术资料来源开始,设计数据模块所对应的信息集,建立面向装备系统结构的技术资料拆分模型,使技术资料的拆分变得简单易行且更符合标准要求,保证了IETM研制的一致性,为装备全寿期提高技术信息的重用性、可维护性、共享性和实时有效性奠定基础,极大地提升了IETM手册编制效率。     

基于非线性分析方法的多种代用资料的相似性研究

代用资料的重建与分析是古气候研究领域的一个重要课题，应用小波变换和功率谱研究了都兰树轮等8种温度代用资料的主要周期，并以此为基础进行滤波，结合动力学相关因子指数和相关系数从代用资料的动力学结构特征和外部特征两个角度研究其在不同尺度上的相似性. 研究结果表明，准100a尺度是这些代用资料的共同周期，并且8种温度代用资料的动力学结构特征和外部特征在准100a及以上的尺度层次上是相似的，即外部特征和动力学结构特征两个方面均符合可比性条件. 同时，随着尺度的降低，动力学结构特征和外部特征的可比性均降低. 60—70a尺度及其以下的尺度，各分量之间的动力学结构特征失去了可比性；在小于30a的尺度上，它们的外部特征也不再具有可比性. 关键词： 代用资料 动力学自相关因子指数 相似性 尺度     

X射线对产品内部结构和装配质量的分析

<正> 一个光学仪器(或产品)或组件,其内部结构和装配质量如何,有无隐患?有无改进的余地?特别是一具引进产品,其内部结构和光路有无独到之处,如果要拆开分析应从哪里入手?有无隐蔽的紧固件等等,由于产品内部都是不可见的,因此,很难判断。一、原理的阐述X射线是一种波长很短的电磁波,所以,具有很高的穿透能力。X射线的波长随电压的不同而不同,即:λ=f(V)。例如当电压为40～80kV时,λ为0.7～0.8A。利用X射线的这些性质,我们根据不同的分析对象,选择     

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     

气候代用资料动力学结构的区域与全球特征

介绍一种非线性时间序列分析方法——动力学相关因子指数Q(简称Q指数)，是基于相空间重 构技术的动力学指标，它能有效识别时间序列之间动力结构的异同性.利用该方法分析了几 种典型代用资料的动力学结构，发现它们的演变特征基本相似，区域和全球范围的气候同步 变化，区域气候受到全球气候系统制约.近2000年来的区域到全球气候系统有两个明显动力 结构突变期：700—900a和1300—1700a，它们所对应的环境变化可能是中世纪暖期和现代小 冰期事件. 关键词： 气候代用资料 动力学相关因子指数 动力学结构 小冰期 中世纪暖期     

对晴空TBB资料的变分订正在青藏高原地温研究中的应用

采用晴空TBB资料,利用实测地温对高原陆面热力结构进行了证正,取得了1998年5－8月青藏高原地区的平均地温分布。     

正则化方法同化多普勒天气雷达资料及对降雨预报的影响

基于三维变分同化(3DVAR)的思想,提出一种适用于多普勒天气雷达资料直接同化的正则化方法.从寻求Y^o=H(X)带有偏差δ的极小模解出发,引入正则化思想,并给出与3DVAR方案不同的新代价函数.针对2008年8月14日发生在北京地区的一次局地暴雨过程,设计了一组数值试验,并采用L曲线准则后验选取最优正则化参数.数值结果表明:正则化方法和3DVAR方案均能有效同化多普勒雷达资料,雷达径向速度的同化效果明显好于反射率因 关键词： 多普勒雷达资料 正则化 3DVAR 降雨预报     

高中物理教辅资料的特点与使用策略

教辅资料也称补充材料、学习参考书等,是一种辅佐教材的参考性书籍.教辅市场相对庞大而又稳定,具有可观的经济效益,因此几乎所有出版单位都想抢占一定的市场份额.这就造成了目前市场上高中物理教辅资料品种繁多、良莠不齐.本文调查了目前教辅市场流行的高中物理教辅资料,对不同种类的物理教辅资料进行了分析与比较,提出了一些关于教师和学生使用物理教辅资料的策略.1高中物理教辅的种类和特点江苏省从2005年秋季开始,全面实施高中新课程标准,物理教材使用的是人教版,具有一定的代表     

加载电磁带隙结构的阶梯型微带天线设计及分析

为了减弱大气摩擦引起的高温损伤,航空飞行器雷达天线一般都会加装天线罩或介质窗,将电磁带隙(EBG)结构的禁带特性和阶梯型微带天线的带宽及良好的匹配特性相结合,设计了一种含介质窗的EBG结构阶梯型微带天线,并计算分析了天线的辐射特性及介质窗对辐射特性的影响。结果表明：EBG结构产生的带隙能够制约天线表面波的传播,改善天线的带宽和增益性能,且当介质窗存在时,该结构亦可降低天线与介质窗间的互耦效应。这为含介质窗的EBG结构阶梯型微带天线的设计和应用提供了一定理论参考。     

甚高能区宇宙线流强气象效应的分析

讨论了用中日合作西藏羊八井超高能宇宙线空气簇射阵列作甚高能区宇宙线强度监测的可能性;分析了空气簇射阵列触发计数率的气象效应;摸索出一套气压及环境温度效应的修正方法,并用于1992年1月至2月观测数据的修正.     

法院气象学的科学艺术

<正>当一场法律纠纷涉及到气象因素的时候,气象学家可以利用目击证词、观测资料和情景模拟来判断到底发生了什么。十八世纪末,纽约北部发生了一次严重的旱灾,Duncan McLeod牧师组织了当地的社区人员一同祈祷降雨。随后几个小时,这个地区下起了暴雨,一个闪电击毁了Phinneas Dodd的仓库。Dodd要求McLeod牧师赔偿他5000美元,但McLeod牧师拒绝了,于是Dodd起诉了他。这是最早涉及到天气问题的诉讼案件之一。被告的辩护律师成功说服了法庭当时被告只是在祈雨,而那个闪电则是上帝的额外恩赐。最后,法庭驳回了原告的诉讼。     

物理课例的分析框架及其质性研究

: 以物理学科习题课为例, 通过教学过程中的记录和话语分析, 对相同教学内容, 采取不同教学构想进行 质性研究. 通过跨案例研究, 探讨课例研究中对质性资料的收集、 分析, 以及对建构扎根理论的思考     

月基光学天文望远镜（LOT）的杂散光分析

杂散光分析是保证月基光学天文望远镜（LOT）成像质量的关键技术之一．本文对月基光学天文望远镜进行了详细的杂散光分析，确定了系统的一次、二次散射路径．根据重要杂散光路径提出对主、次镜内遮光罩的改进方案，对改进后系统重新分析，计算了杂散光评价指标PST．和改进前相比，PST值降低了1～2个量级，离轴角为30°以后，PST值均达到10^-10量级．     

基于成像光谱仪MODIS的近十年武汉水汽含量变化分析

应用中分辨率成像光谱仪近红外通道数据进行大气水汽含量反演.采用三通道比值加权平均法用于武汉地区大气水汽含量反演,将反演结果与EOS发布的水汽产品进行对比,验证了该反演算法的可信性.借助遥感影像处理软件ENVI,利用三通道比值加权平均法反演了武汉地区近十年(2001-2011)的大气水汽含量,结合武汉地区实际地理位置、气候条件和城市发展现状,分析了武汉地区大气水汽含量变化.结果表明:武汉地区大气水汽含量在秋季和冬季呈明显减少趋势.借助统计软件SPSS对中分辨率成像光谱仪反演的大气水汽含量与地面气象探测因子气压、气温和相对湿度之间做回归分析,结果表明:大气水汽含量与气温呈正相关,气压呈负相关,和相对湿度的相关性不大,但在温度一定时,两者呈正相关.