摘要：分析了自动站资料同化中误差的主要来源,并对其进行分类。根据资料同化需求和不同的误差类型,在较为严格的质量控制策略下,设计与之对应的质量控制方法。针对新型自动气象站的风向风速、气温、相对湿度和气压5个要素,选取京津冀地区一周的数据进行数值试验,并进行定量分析。结果表明:本文的质量控制方法能够有效减小过失误差与代表性误差,保留随机误差的正态分布特性,观测与背景场的均方根误差得到一定程度的降低。使用海平面气压代替本站气压进行空间一致性检查能够取得更为合理的结果。

摘要：在分析土壤介电常数的基础上,研究了电容式土壤含水率传感器的测量原理。利用ANSYS软件建立了电容式水分传感器探头的三维模型,研究了传感器探头结构参数发生变化时,传感器对其的电容值、电场强度分布、含水率探测深度及灵敏度的影响,确定了探头的最优尺寸参数,设计了一种基于频域反射法的电容式土壤含水率传感器。仿真实验结果表明,当探头环状电极半径28 mm、轴向宽度28 mm、电极间距12 mm、电极厚度1 mm时,探头的灵敏度、信号测量强度以及探测范围均与对照产品相比显著提升,为电容式土壤含水率传感器的结构设计提供了理论依据。

摘要：臭氧(O3)与甲烷(CH4)均是大气中重要的微量气体,对全球气候变化有着重要的影响.为提高全球范围的臭氧、甲烷在气候模式中的预报效果,使用集合平方根滤波(En SRF)同化方法及地球系统模式(CESM)构建了CESM-En SRF卫星资料同化预报系统,并通过设计试验,将大气红外探测器(AIRS)的臭氧与甲烷观测资料同化到气候模式中,对模式的同化再预报效果进行系统的测试与评估.结果显示,臭氧、甲烷分析集合均值的偏差及均方根误差皆低于背景集合均值的偏差及均方根误差.臭氧、甲烷的同化再预报偏差及均方根误差较控制实验都得到改善,但对5 h Pa以上高度臭氧预报准确性的改进效果很小.随循环同化的进行,平流层臭氧与甲烷的平均同化改进率呈增加趋势,并逐渐趋于稳定;对流层平均同化改进率随时间变化不明显.试验表明,该系统可有效利用臭氧与甲烷的观测资料对模式场进行合理的改善,从而有效地提高臭氧、甲烷在气候模式中的再预报效果,但对于平流层顶-中间层高度(5 h Pa以上)臭氧预报准确度的提高,模式中臭氧光化学过程的准确模拟较同化观测资料具有更重要的作用.此外,循环同化对提高5~150 h Pa高度臭氧及1~200 h Pa高度甲烷在CESM模式中的预报效果最有效.

摘要：评估星载红外高光谱仪器观测资料的质量可以推进其在数值天气预报中的应用。使用2020年7月FY-4A红外高光谱干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)观测数据,分析GIIRS所有通道观测噪声随视场和纬度的变化、偏差(观测亮温与辐射传输模式模拟亮温的差)随时间、视场、纬度和天顶角的分布来评估GIIRS观测资料质量。研究结果表明:波段727.5~733.8 cm^(-1)、1 107.5~1 130 cm^(-1)和1 650~1 776.9 cm^(-1)的观测噪声超出仪器灵敏度设计指标,且这些通道的偏差和偏差标准差明显大于其他通道;除了长波观测噪声大的通道外,其余通道噪声等效温差NEdT在32×4阵列上均呈“中间小,两边大”的特征,且NEdT的分布不随纬度带和FOR阵列而改变,在进行GIIRS资料同化或变分反演时,其观测误差只用考虑不同通道在32×4阵列内的NEdT分布;由于数值预报模式的地表温度在白天时值偏低,使得模拟辐射量偏低,造成偏差绝对值减小,使偏差有明显的日变化;中波通道偏差特征基本不随32×4面阵的列而改变,主要与阵列中的行有关,在中波通道进行偏差订正时可以针对32×4面阵中行开展,基本不需要纬度带和卫星天顶角的订正。

摘要：针对SL0算法中高斯函数对l_0范数的逼近程度较差以及在算法迭代过程中存在"锯齿效应"的问题,提出一种基于修正近似双曲正切函数的平滑l_0范数算法。采用逼近性能更优的修正近似双曲正切函数近似l_0范数,建立基于此函数的稀疏问题模型,利用牛顿法对其进行求解,能够以较高的精度重构出稀疏信号。仿真结果表明,相比于SL0算法、NSL0(newton smoothed l_0norm,NSL0)算法以及ASL0(approximate smoothed l_0norm,ASL0)算法,所提算法能获得更优的重构性能。

摘要：毫米波雷达相比于厘米波雷达对非降水云的观测具有更高的灵敏度,因此世界发达国家已经广泛利用毫米波雷达进行云的观测实验。国内的毫米波云雷达受器件及加工工艺的限制仍处于发展阶段,在此背景下本文从地基、机载以及星载3个方面对国内外W波段毫米波云雷达进行总结,根据毫米波雷达的天线、发射电路、接收电路以及信号处理4个方面分析其原理框图及性能参数,最后利用英国Chilbolton观测场的94GHz Galileo雷达对2008年4月4日的非降水云进行回波数据的分析,结果表明Galileo毫米波雷达能够很好地对云以及雾进行探测,其结论为国内W波段毫米波云雷达的设计提供借鉴。

摘要：依托内蒙古乌兰察布市四子王旗境内短花针茅荒漠草原的10a放牧强度(不放牧、轻度放牧、重度放牧)试验平台,于2012年和2013年在荒漠草原生长季(5?10月),设计放牧嵌套灌水的控制试验,以不灌水和不放牧为对照,研究净生态系统碳交换速率(net ecosystem exchange,NEE)、净生态系统呼吸速率(ecosystem respiration,RE)和总生态系统碳交换速率(gross ecosystem exchange,GEE)对不同水分条件(灌水、非灌水)和不同放牧强度的响应。结果表明:(1)荒漠草原生长季表现为净碳吸收(NEE和GEE<0)。不放牧条件下灌水通过增加土壤体积含水量(soli volumetric water content,Vwc)间接增加RE和生态系统碳吸收(P<0.01),NEE、RE和GEE对灌水带来的土壤水分变化较为敏感。(2)不灌水条件下,NEE、RE和GEE在不同放牧强度处理中的差异并不显著,但8月后放牧带来的ΔNEE和ΔGEE正偏差显著大于8月前的负偏差(P<0.001)。(3)灌水和放牧的交互作用对NEE、RE和GEE均无显著影响,但放牧条件下增加Vwc可以增加生态系统碳吸收和呼吸作用。区分放牧强度时,RE和GEE对Vwc的线性回归模型斜率的绝对值在不放牧时最大(分别为0.26和0.61),说明放牧导致荒漠草原生态系统碳交换对土壤水分变化的敏感性减小。

摘要：以三七为试材,采用人工控制环境试验,设置4个处理,昼温/夜温分别为10℃/0℃(T1)、13℃/3℃(T2)、16℃/6℃(T3)、19℃/9℃(T4),以28℃/18℃为对照处理(CK),持续时间设计1、3、5、7 d,系统测定不同处理对三七叶片光响应曲线和光合特性参数的影响,以期为三七低温灾害防御提供参考依据。结果表明:低温胁迫使三七叶片光合作用受到抑制,随低温胁迫加深,不同处理的最大光合速率和光补偿点与CK的差距逐渐增加;光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)随温度降低和持续时间延长呈下降趋势;T2、T3处理的胞间二氧化碳浓度(Ci)随持续时间的延长呈先上升后下降的趋势;Ls与Ci的变化趋势相反;T1处理的WUE先上升后下降,T2、T3、T4处理的WUE随持续时间的延长而上升。研究认为低温胁迫对三七叶片的光合作用有抑制的作用。

摘要：在众多种针对云垂直结构的探测中,毫米波雷达可获取云底、云顶、云厚等完整的云垂直结构信息,并可以连续监测云的垂直剖面变化,是有力的探测手段之一。而无线电探空因其直接的测量优势,能直观、确切地描述大气湿度垂直结构,可将其进一步处理生成云垂直结构信息,并作为一种数据源用于与毫米波雷达云垂直结构探测结果进行比对,以评估毫米波雷达针对云宏观垂直结构的探测性能,为毫米波雷达更好地应用于云探测提供参考。通过获取位于北京南郊观象台的毫米波雷达2014年10月28日至2015年2月17日长达113天连续观测的反射率因子以及探空温、压、湿数据,设计或选取合适的方法对二者进行云边界的计算,并进行云高(包括云底高和云顶高)以及云层数的一致性比对分析。结果认为,除对于高层云的云顶高度毫米波雷达由于探测限制不能探测到10 km以上的云顶,某些时刻与探空产生较大差异外,在云底高度以及中低云的云顶高度上可以与探空观测取得很好的匹配效果,对于云的垂直分层上二者也有较强的一致性。该毫米波雷达具有较为准确并连续刻画10 km以下云垂直结构的能力。

摘要：设计了一款工作于1．6GHz-20GHz的高增益对跖Vivaldi天线，该天线在常规对跖Vivaldi天线的左右两端加载半椭圆贴片结构，改善低频驻波比特性，进而提高了天线的阻抗带宽；在天线主轴方向加载梯形基板，将天线表面电场约束在天线的主轴方向上，不但消除了天线增益峰值的偏移问题，而且提高了天线的增益值。实测结果表明：该天线在1．6GHz-20GHz频段内电压驻波比小于2，增益为1．5dB～11．1dB。此外，该天线增益峰值偏移现象得到明显抑制，具有辐射方向性好、增益高、交叉极化比小的优点。