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[硕士论文] 王兆萍
工程管理 山东大学 2017(学位年度)
摘要:关键链法是一种基于约束理论的较新的进度管理方法。关键链法对项目整体性更为关注,尤其注重考虑分析人的行为学、项目资源约束状况等,并通过缓冲区来监控项目进度。利用关键链法可以吸收项目实施过程中存在着的不确定性因素的影响,并消除帕金森定律、学生综合症等人为因素的影响。运用关键链技术可使得传统项目进度管理方法的一些欠缺得以弥补,所以针对此开展理论探究、实际运用等,其意义极为重大。
  本论文在查阅了大量相关文献资料的基础上,对传统的项目进度管理方法与目前项目进度管理中较前沿的关键链管理方法进行了详细的比较分析,指出了他们的优点和存在的一些不足,并最终选定结合计划评审技术的关键链法来开展项目进度控制。
  本论文针对Q公司承担的项目“X市山洪灾害预警系统”项目的建设过程进行研究,通过梳理目前主流的多种项目进度管理技术方法,在项目内将包括计划评审、网络计划技术、工作分解结构法等在内的诸多方法与关键链法互为结合,依据项目状况,将理论结合实际,总结出与项目使用相适应的一套项目进度管理方法,希望为Q公司、相关行业的相关项目提供参考。
[硕士论文] 王雨婷
气象学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:一直以来,大气边界层作为地球与大气之间物质能量交换的桥梁,人类生产生活的主要产所,与人类发展有着密不可分的关系。中国幅员辽阔,气候特征复杂多变,各个区域受气象因子以及下垫面条件等多种要素影响,不同区域站点存在着自身特点。
  本研究利用欧洲中心大气边界层高度的再分析资料对中国边界层高度进行了长期的气候特征分析,主要包括边界层高度的以月为尺度的季度变化、极值变化,每天两个常规观测时次的边界层高度的季节变化,并对中国大陆地区进行分区来研究边界层高度的变化情况。在此基础上,利用2010-2015年L波段探空资料对全国120个站点的边界层高度进行了统计分析。发现(1)季节变化上,春夏的振幅大于秋冬。除个别地区外,再分析资料与L波段探空资料的趋势总体类似。(2)大气边界层作为响应下垫面作用的时间尺度为一小时或者更短的大气的最低部分,其内部结构的变化或者发展受到了包括天气因子、下垫面条件、气候类型等等要素的影响,通过相关分析研究,认为边界层高度在20BJT与10m风和地表温度都呈现了较好的正相关性。(3)不同的下垫面条件以及气候类型都会对边界层高度以及状态造成影响。就日变化而言,边界层高度的高峰多出现在午后,西北地区及高原边界层高度的日振幅相较其他地区更大。
  此外,分辨率的提高一直是改进数值天气模式大气模拟能力的重要途径,研究分辨率提高有助于解决目前模式的不足,对进一步提高模式的模拟能力也具有着十分重要的意义。而通过大涡模拟更真实地分析边界层内部结构,包括滚动涡的产生机制也是很多学者关心的问题。本文除了通过再分析资料以及长期观测资料对中国边界层观测特征进行研究之外,进行了一次飓风大涡模拟试验。模拟旨在探讨由热带气旋风暴所引起的下方海温冷却对热带气旋边界层(TCBL)内涡产生机制造成的可能影响,并在此基础上分析边界层内滚轴涡旋在水平和垂直输送等方面所起到的作用。模拟试验分别采用Unified Wave INterface-Coupled Model中的海表面温度(SST)场以及NCEP-FNL全球再分析资料中的SST场进行强迫。结果表明,(1)滚轴涡旋在飓风ISAAC中是普遍存在的;且在模拟中考虑由风暴所引起的海温冷却会影响边界层稳定度参数,即当考虑SST随热带气旋发展而冷却时,边界层滚轴涡旋的产生主要由动力不稳定所引起,而反之边界层滚轴涡旋的生成主要是因为对流不稳定。(2)TCBL中的滚轴涡旋呈偏态,随着对流不稳定的增强这种偏态将随之增大。(3)强的对流不稳定会促进热量和水汽的垂直传输,而强的动力不稳定则会增加湍流动能,减弱热量和水汽的垂直输送。
[硕士论文] 刘维
气象学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:自工业革命以来,人类活动(化石燃料燃烧、土地利用等)不断排放CO2等温室气体,造成全球气候变化。大气CO2增加产生的辐射强迫是造成全球变暖的主要原因。除了CO2,太阳辐射、气溶胶等也是造成全球气候变化的重要外部强迫。本文以CO2强迫和太阳辐射强迫为例,利用HadCM3L气候系统模式,开展了一系列的模拟试验:(1)大气CO2浓度突然增加4倍(4×CO2试验),这个试验中既考虑CO2通过吸收长波辐射对气候的影响(CO2的辐射效应),又考虑CO2通过影响植被气孔性质产生的气候效应(CO2的气孔效应);(2)大气CO2浓度突然增加4倍,但仅考虑CO2对长波辐射的吸收作用,而不考虑CO2对植被的作用(4×CO2atm试验);(3)模式太阳常数突然增加4%,由1365.0Wm-2增加到1419.6W m-2(4%Solar试验)。
  CO2和太阳辐射等外源强迫发生后,气候系统的不同组成部分响应时间不同。大气和陆地地表具有较低的热容量,响应较快,而海洋热容量较大,温度变化较慢。近年来一些气候变化研究将气候系统对外源强迫的响应区分为“快响应”和“渐进反馈”。快响应是指全球平均温度,主要是海表温度发生明显变化之前气候系统的响应;渐进反馈是指随着时间推移,海表温度显著上升后引发的气候系统变化。本文从快响应和渐进反馈的角度出发,根据HadCM3L模拟结果,系统研究了气候系统在从外源强迫发生后的第1天到1000年后的连续演变过程,揭示CO2强迫和太阳辐射强迫对气候系统快响应和渐进反馈的影响异同。
  根据模拟结果,在强迫发生后的第1天,4×CO2试验和4%Solar试验中大气层顶向下的净辐射通量(即外源强迫对气候系统的辐射强迫)分别为9.69 W m-2和6.30Wm-2,而在1000年后,气候系统达到准平衡状态时,全球表面平均温度升高了5.71 K和5.70 K,这说明对于同样的平均地表温度变化,所需的太阳辐射强迫要大于所需的CO2辐射强迫,即CO2辐射强迫的效率高于太阳辐射强迫的效率。通过对模拟结果的分析,发现辐射强迫效率的差异主要与地气系统快速调整过程中晴空长波辐射的变化有关。这主要是由于CO2的辐射效应使得气候系统中更多的长波辐射被吸收,因此,第1年4%Solar试验中大气层顶更多的晴空长波逃逸到外太空。
  通过比较不同时间尺度上4×CO2试验和4×CO2 atm试验中全球表面温度的变化,发现在强迫发生后的第1天,4×CO2试验中陆地表面增温0.67 K,而4×CO2 atm试验增温0.25 K,在强迫发生后1个月后,4×CO2试验中陆地表面增温比4×CO2 atm试验高将近1倍,说明强迫发生后的短时间尺度(大约1个月)上,CO2的气孔效应对地面增温有着重要作用。大气CO2浓度增加,使得植物叶片导度降低,植被蒸腾减少,潜热释放减少。同时,陆地上空低云云量减少,到达地面的太阳辐射增加,引起地表增温。在数年以上的时间尺度上,4×CO2试验和4×CO2 atm试验温度变化差距随时间减小,模式达到准平衡状态时,4×CO2试验和4×CO2 atm试验的地表平均温度为5.71 K和5.22 K,表明随着时间的推移,4×CO2试验中CO2的辐射效应对气候系统中全球表面温度的变化起主导作用。
  4×CO2试验和4%Solar试验达到准平衡状态时全球平均地表平均温度变化基本相同,但二者造成降水的变化差异很大,相对于参照试验,4×CO2试验和4%Solar试验,降水分别增加了5.41%和10.81%。利用线性回归的方法,将平衡态降水的变化表示为降水对外源强迫的快响应和降水对温度变化渐进反馈的线性叠加。模拟结果表明,对于CO2强迫和太阳辐射强迫,由于温度变化造成的降水变化基本相同。CO2强迫和太阳辐射强迫造成的降水差异主要体现在海表温度发生显著变化前的快响应阶段,在快响应阶段,就陆地而言,大气CO2浓度增加,植被气孔导度降低,减少植被气孔向大气蒸腾的水汽,从而减少降水;就海洋而言,大气CO2增加,CO2的辐射效应导致大气增温,而海洋的比热较大,海表温度变化落后于低层大气,低层大气垂直稳定度增加,抑制蒸发和降水。
  本研究有助于理解CO2和太阳辐射强迫对气候系统的影响机制,为预测未来气候变化提供理论基础。另一方面,研究气候系统对CO2强迫和太阳辐射强迫的响应也有助于理解以减少太阳辐射为基础的地球工程产生的气候效应,为认知地球工程对气候系统的可能影响提供理论基础。
[硕士论文] 张超
气象学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:在地气相互作用时,能量、物质和动量交换对全球大气环流及气候波动产生深远影响。其中,在近地层,感热通量通过湍流形式与大气发生地气相互作用。由于青藏高原平均海拔大于4000米以上被称为地球的“第三极”,其矗立在高空中强大的感热加热称为感热驱动泵。高原的热力作用是亚洲季风更替的重要因子,它对东亚地区降水的重要性毋庸置疑。同时,在季风转变期间,高原感热通量作为加热高原及周边地区大气最重要的因子之一,对我国夏季降水的预测有重要意义。
  根据高原下垫面植被覆盖率差异,我们将海拨大于3000m青藏高原划分为7个子区域(A区—G区)。同时,利用青藏高原地区78个站点的观测资料、全国830个站点的观测资料,及NCEP提供的全球17层的资料,计算了高原和各分区感热通量。通过小波分析、相关分析、合成分析、EOF等分析方法,研究了高原感热通量的时空分布特征及变化规律,高原4月感热通量与我国夏季降水的关系,以及高原4月感热通量与我国长江以南夏季降水的关系。
  高原感热通量的时空变化特征。高原年平均、春季和夏季感热通量的变化周期均为3到4年,秋季、冬季为2到3年;高原最强感热加热位于在喜马拉雅地区,最弱加热区域位于高原西北部A区;高原春秋季节感热通量的空间分布均匀,冬夏季节有明显的梯度分布,夏季呈现自东向西的梯度,而冬季方向相反。高原10m风速的极值中心随季节北上南撤变化与地气温差的强弱变化共同决定了感热通量的季节变化。
  高原4月感热通量与我国长江以南夏季降水的关系。4月喜马拉雅地区(高原E区)是影响长江以南夏季降水的关键区,4月关键区感热通量和长江以南地区夏季降水具有相反的变化趋势,即负相关关系,且均有4年主周期和8年副周期,在1998、2011年前后分别出现转折。分析其降水异常的机理发现,高原关键区4月感热通量偏弱时,长江以南地区处于深槽槽前,配合有切变线系统,斜压性很强,空气相对湿度很大,有利于长江以南地区降水。反之,不利于降水。
[硕士论文] 朱琳清
测绘科学与技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:在气候、生态、水文和生地化学等许多研究领域,地表温度(Land surface temperature,LST)都具有重要的研究意义。并且,地表温度也是陆地和大气界面的重要参数之一。遥感是获取区域尺度上地表温度日变化的唯一方式。
  本研究主要内容包括:⑴遥感温度时间归一化方法的对比和分析。利用黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验(Heihe Watershed Allied Telemetry Experimental Research, HiWATER)的 TASI遥感地表温度数据对现有的相对归一化方法(直方图匹配Histogram Match-HM、线性回归Linear Regression-LR和多项式回归Polynomial Regression-PR)和基于日内温度循环模型的时间归一化方法进行详细的比较,分析了两种方法的不足。研究结果表明:线性回归方法和直方图匹配方法具有较好的精度,可以用于相邻航带地表温度的时间归一化,而多项式回归的精度较差。两种方法相比,整体上基于日内温度循环模型的方法要优于相对归一化方法。⑵日内温度循环模型的改进和发展。以现有的日内温度循环模型为基础,结合地表能量方程和土壤热传导方程,进行总结和推导论证,得到改进日内温度循环模型形式。然后,结合地面站点实测的气象数据,主要包括风速、空气温度、空气湿度、气压和风向等气象因素,分析地表温度瞬时波动和气象要素之间的关系,对改进日内温度循环模型中的参数进行量化,最终得到可应用的改进日内温度循环模型的最终形式。⑶改进日内温度循环模型的验证和评价。结合地面站点实测的地表温度数据、ASTER地表温度对 TASI地表温度时间归一化结果进行了验证和评价。验证评价结果表明:第一、改进日内温度循环模型时间归一化结果的精度在绝大多数时刻都要高于未改进模型时间归一化结果的精度;第二、相比于未改进的模型,改进日内温度循环模型时间归一化的结果与真实的状况下的地表温度变化曲线更加接近,两者的吻合程度要更好一些;第三、利用ASTER地表温度对TASI时间归一化结果进行验证,相比于未改进的模型,改进模型时间归一化结果与ASTER地表温度更加接近,从视觉上来看,两者的一致性也比较好,尤其戈壁和荒漠两种地物类型。
[硕士论文] 姚磊
地图学与地理信息系统 西北大学 2017(学位年度)
摘要:降水是描述某地、某区域乃至全球气候系统变化的关键指标,也是人类赖以生存的自然要素。其变化与人们的生产生活息息相关,直接影响着工农业生产与国民经济的发展。通过对区域历年降水资料的分析,可以了解降水的时间变化规律与空间分布特征。为气候变化的预测,气象灾害的预防,水资源的合理分配和工农业发展提供参考依据。
  本文利用皖北地区及周边21个气象站1956-2012年降水数据,结合GIS空间插值技术、趋势分析、小波分析和Mann-Kendall突变验证等方法对研究区的降水进行时空变化分析,揭示了该区近半个世纪降水的变化趋势、震荡周期和空间格局,结果表明:
  (1)57年来,皖北地区的多年平均降水量为872mm,总体上呈现出略微的增加趋势,降水倾向率为6.4mm/10a,降水量年际差异巨大,变化具有明显的周期性。四季降水分配不均,春、夏、秋季降水量总体变化趋势不明显,冬季降水量显著增加且存在长时间的突变性趋势。
  (2)普通克里金法在年均降水量和逐年降水量的插值中精度最高,预测结果能较好地反映皖北地区降水量的空间分布。降水量自南向北递减,近57年来南部降水量处于增加状态,北部降水量则逐年减少。
  (3)极端降水事件年均发生4-5次,频率变化较小但强度略有增加,北部地区的极端降水阈值与强度高于南部地区,气候更不稳定。57年里偏干年份20年,偏湿年份13年,处于明显的偏干阶段,21世纪以后,气候逐渐变得湿润。
[硕士论文] 曹碧婷
电子与通信工程 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:随着科技的进步,视频监控系统已得到广泛应用,为现代社会的生产和生活带来方便并提供安全保障。在雾霾等天气条件下,摄像监控设备拍摄到的画面不清晰。所得图像的信息特征提取困难、图像使用不精确,从而降低图像的使用价值。因此,对雾天条件下所拍摄的有雾图像实施去雾处理,提高图像质量是很有必要的。目前,有雾图像的去雾算法主要有两类:雾天图像增强算法和雾天图像复原算法,其目的都是为了提高图像的对比度和清晰度。其中图像复原方法中应用较广的是何凯明所提的基于暗通道先验的去雾算法,该算法所恢复的图像细节突出,视觉清晰,但对天空区域的处理效果不佳,本文主要研究了该算法并对其不足进行改进。
  何凯明的暗通道先验去雾算法有以下不足:
  (1)滤波窗口的选择,滤波窗口选择太小,会导致暗通道先验理论的失效,窗口过大,会导致有雾图像的暗通道图边缘区域出现光晕现象,透射率图出现误差。
  (2)大气光的粗略估计,会导致恢复图像细节不突出。基于暗通道先验算法中滤波窗口选择的不足和大气光粗略评估所导致的细节不突出的问题。
  针对以上不足,本文的主要工作有:
  (1)本文提出形态学暗通道去雾算法,修正暗通道窗口过大导致的过渡腐蚀现象。
  (2)本文采用形态学亮通道算法确定局部大气光的算法,修正暗通道窗口过小则会导致的暗通道先验理论的失效的现象,恢复图像的天空区域细节,改善图像近景视觉效果。
  对于道路场景图像的处理,目前,车辆视觉导航已广泛应用于智能交通、安全辅助驾驶等领域。道路交通信息,如道路车道线、交通标志牌等信息是车辆视觉导航系统发挥作用的前提和基础。本文对去雾算法的应用主要有以下几个方面:
  (1)去雾算法在雾天环境下交通场景图像中的应用。
  (2)去雾算法在道路车道线的特征提取中的应用。
  (3)去雾算法在车牌信息监测的应用。
  实验结果表明,形态学暗通道算法恢复的图像更为清晰,综合指标更高,运算速率更快。
[硕士论文] 沈熙
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文利用多套资料详细分析了北半球平流层极涡崩溃过程的环流演变的气候特征,比较了平流层极涡崩溃早晚年的环流差异,揭示了平流层极涡崩溃事件发生早晚与南亚降水和中亚气温的联系,发现了平流层极涡崩溃事件发生早晚年平流层环流异常影响南亚降水和中亚气温的可能途径,结果表明:
  (1)北半球平流层SPVB事件平均发生日期为4月20日,异常偏早年SPVB平均发生日期为3月30日,异常偏晚年SPVB平均发生日期为5月10日。从1979到2014年SPVB发生时间不仅有显著的年际变化特征,而且平流层极涡崩溃时间有显著偏晚的趋势。
  (2)SPVB发生偏早年和偏晚年,崩溃前后极区位势高度场和极夜急流区纬向风场表现为反位相演变。极涡崩溃偏早年,环流变化剧烈,且伴随着平流层增温现象,但是极涡崩溃偏晚年环流变化比较平缓,且平流层并没有增温现象。SPVB发生早晚年春季环流异常呈反位相分布,2和4月极区异常最强,且异常有显著的向下传播的趋势。另外环流异常在3月发生反转,且温度异常的反转超前于风场和位势高度场异常。
  (3)5月南亚降水异常与平流层极涡崩溃时间的早晚存在显著正相关,5月南亚降水异常与平流层极涡崩溃早晚年平流层异常信号的下传有关。当平流层极涡崩溃偏晚年,4月平流层极区表现为位势高度异常偏低,而中纬度则位势高度场异常偏高,并伴随位势高度异常场的向下传播,5月该位势高度异常场下传至阿拉伯海北部大陆上空对流层顶,形成有利于降水的环流场,导致南亚降水偏多。反之,则相反。
  (4)3月中亚气温异常与平流层极涡崩溃时间的早晚存在显著正相关,3月中亚气温异常与平流层极涡崩溃早晚年平流层异常信号的下传有关。当平流层极涡崩溃偏早年,2月到平流层极区负位势高度异常逐渐增强,3月逐渐减弱,伴随的正位势高度异常相应的发生变化,2月正异常中心位于亚洲大陆和北大西洋上空,3月正异常中心位于北美和欧亚大陆上空,并伴随位势高度异常场的向下传播,3月传播至对流层,使得欧亚大陆上空的贝加尔湖以西的脊加强,将有利于冷空气向南传播,导致中亚气温异常偏低。反之,则相反。
[硕士论文] 申茂阳
系统科学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:云量不仅是影响地气系统辐射收支平衡的重要参数,同时也是研究大气环流及气候变化的重要指标。云量计算又与云检测息息相关,卫星云图分类方法的检测精度直接影响着云量计算的准确率。在卫星云图云检测处理的实际应用中,扩大训练集是提升分类精度途经之一。然而,大量的已标记数据集需要耗费大量的人力和物力成本。在遥感领域,现代高分辨率传感器技术的飞速发展,使得收集未标记数据变得更加容易和经济。因此,通过少量已标记训练样本和大量未标记样本提高算法的检测性能就显得很有意义。
  本文基于机器学习理论,将主动学习与极限学习机相结合,充分挖掘卫星云图分类中大量样本的有用信息,用以少量已标记样本,快速提高分类器的性能,提高检测的精度,减少人工标记成本。
  论文完成的主要工作如下:(1)研究极限学习机的样本不确定性评估策略,用于主动在线极限学习机,并通过与极限学习机、主动支持向量机以及主动极限学习机在4种不同公共数据下的性能表现,证明了所提出的主动在线极限学习机的有效性。(2)运用主动在线极限学习机进行云检测,对原始卫星云图进行样本提取、预处理后,已极限学习机作为基本分类器,采用非确定性抽样提取信息丰富的样本,进行主动在线学习,实现薄云、厚云、晴空以及薄云和厚云交界的检测。在不降低分类器性能的前提下,减少样本人工标注成本,缩减分类器训练时间。通过与阈值法、主动支持向量机、ELM实验比较,验证本文提出的方法在处理卫星云图数据时的有效性。(3)将检测后的卫星云图,利用“空间相关法”在云检测的基础上进行云量计算,并与4种不同的算法进行对比实验,最后通过与专家标定的标准数据库进行对比分析,改进并完善卫星云图云量计算模型。
[硕士论文] 马继望
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文应用局地多尺度能量与涡度分析方法(MS-EVA)以及基于此方法导出的正则传输理论,从多尺度能量学的角度,分析了北大西洋地区冬季阻塞高压生成、发展和消亡的机制;并解释了阻塞高压对流层中暖中心结构的形成机理。首先,应用多尺度子空间变换方法(MWT)将ERA-40资料的三维风场、温度场和位势高度场分解到三个尺度子空间:基本流尺度、阻塞高压尺度和天气尺度。在阻塞高压尺度中,主要的信号表现为一个西退的高压结构,并且在西退的过程中伴随着先增强后减弱的强度变化。在阻塞高压的演变中,其动能存在三个明显的阶段:强度较弱且相对稳定的生成阶段,迅速增强的发展阶段以及衰减的消亡阶段。进一步分析影响动能的各个因子,发现控制着三个阶段的机制明显不同:压力做功和来自天气尺度动能的正则传输使得阻塞高压生成;后者同时也是其快速发展的主要能量来源;而动能的空间输运以及向有效位能的浮力转换过程导致了阻高的消亡。与此同时,其对流层中的有效位能经历了两次显著的大值阶段,对影响这两个阶段有效位能的因子进行分析发现:在第一阶段,最主要的机制是斜压不稳定;而第二阶段,浮力转换是主要原因。有效位能体现的是温度的异常而且有效位能的分布与其暖中心基本一致,因此,这也是对流层中阻塞高压暖中心结构能够维持的机制。
[硕士论文] 倪语蔓
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文利用1961年-2014年Hadley气候预测研究中心的全球海表温度(SST)资料,NECP/NCAR逐日风场、比湿、高度场、垂直速度等再分析资料,国家气象信息中心提供的中国753站逐日降水、160站逐月降水资料,对比分析了东部(EP)型和中部(CP)型两类El Ni(n)o事件次年夏季黄淮流域降水(简记为EP型和CP型降水)低频特征,研究大气低频要素场(水汽通量场、高度场、流函数、势函数、垂直速度)与黄淮流域低频降水的关系。主要结论如下:
  (1)不同类型El Ni(n)o事件次年夏季长江—黄河流域降水的主要低频周期以及纬向、经向水汽通量低频特征有所不同。1)7年平均序列中EP型降水存在10-20d和20-30d显著周期,但CP型降水只存在10-20d的显著低频周期。2)就两类事件比较而言,纬向水汽通量中,10-20d、20-30d低频周期在EP型和CP型显著性相当,但30-60d周期EP型比CP型略强;经向水汽通量中,20-30d、30-60d低频周期EP型比CP型略弱(更强)。
  (2)影响EP型10-20d低频降水的环流系统主要有:菲律宾群岛附近的异常反气旋式水汽环流;渤海湾—日本群岛西南、日本东南侧的异常气旋式、反气旋式水汽环流;巴尔喀什湖东北部异常气旋式水汽环流、贝加尔湖西侧偏北气流。影响CP型10-20d低频降水的主要低频水汽环流系统有:孟加拉湾、苏门答腊岛以西的异常气旋式水汽环流对;菲律宾附近的反气旋式水汽环流;渤海附近、日本群岛东南侧的异常气旋式和反气旋式水汽环流对;贝加尔湖西东两侧的异常气旋式、反气旋式环流。
  (3)EP型降水主要有三条水汽通道。冷空气通道:水汽信号参考源地为西西伯利亚和贝加尔湖北侧(0d时形成)、西北太平洋(一直存在)。暖湿水汽通道:水汽信号参考源地为南海(-2d时基本形成)。CP型降水有四条水汽通道。冷空气通道:水汽信号参考源地为东欧平原(0d时正式形成)、西北太平洋(只有微量水汽到达关键区)。暖湿水汽通道:水汽信号参考源地为阿拉伯海,印度洋(-4d时开始形成)、西太平洋(-2d时基本形成)。
  (4)EP型El Ni(n)o事件下10-20d低频高度场分布特征:1)500hPa,中高纬度高度场形势为两脊一槽型,西太平洋副热带高压呈带状分布,脊点位于(135°E,25°N)左右。2)200hPa,南亚高压位于20~35°N之间,呈东西向带状分布,东脊点在130°E附近。CP型El Ni(n)o事件下:1)500hPa,中高纬度欧亚大陆表现为两脊一槽型,西太平洋副热带高压呈带状分布,脊点位于(125°E,25°N)左右,与EP型事件相比,副高位置更加偏西偏北,更加有利于大量暖湿水汽进入黄淮流域。2)200hPa,南亚高压位于20~35°N之间,呈东西向带状分布,东脊点在122°E附近。
  (5)EP型El Ni(n)o事件下10-20d低频流函数分布特征:1)850hPa,影响降水的系统有菲律宾群岛东南部到白令海附近的反气旋式环流、日本群岛北部的气旋式环流、黄淮流域北部的气旋式环流。2)200hPa,影响降水的系统有从乌拉尔山西侧到鄂霍次克海西侧的反气旋式环流,从我国华南地区到白令海南部的气旋式环流。CP型El Ni(n)o事件下:1)850hPa,影响降水的系统有马斯克林反气旋、苏门答腊岛附近的气旋式环流、白令海南部到日本群岛北部的反气旋环流,从印度半岛到鄂霍次克海的气旋式环流。2)200hPa,影响降水的系统有从孟加拉湾到白令海的反气旋环流。
  (6)EP型El Ni(n)o事件10-20d辐散风分布特征:1)850hPa,影响降水的系统有渤海西北部的辐合带、菲律宾群岛东北侧的辐合带、渤海湾附近的辐散中心。2)200hPa,影响降水的系统有从乌拉尔山到日本海北部的辐散气流带、黄淮流域上空的辐合带、从青藏高原到日本的辐合中心。CP型El Ni(n)o事件:1)850hPa,影响降水的系统有日本群岛南侧的辐合带、渤海湾附近的辐散中心。2)200hPa,影响降水的系统有黄淮流域西侧的辐散中心、东侧日本群岛南部的辐合带、以及黄淮流域到日本群岛东部的辐合带。
  (7)EP型El Ni(n)o事件10-20d低频垂直速度分布特征:黄淮流域之间的上升气流强度偏弱,高度偏低,从而导致EP型降水偏弱。CP型El Ni(n)o事件:黄淮流域之间的上升气流强度更强,高度更高,从而导致CP型降水更强。
  (8)两类El Ni(n)o事件850hpa风场季节内振荡强度百分比季节变化特征有所不同。EP型El Ni(n)o事件下:亚欧大陆区域常年存在强季节内振荡,北半球冬、春季最强,范围最大。CP型El Ni(n)o事件下:风场季节内振荡强度从冬季到秋季经历了增强减弱再增强的状态,北半球风场季节内振荡主要位于亚欧大陆(常年存在)和西北太平洋区域(春夏季),南半球风场季节内振荡主要位于南印度洋和南太平洋(夏季)以及大洋洲(冬春秋季)。
[硕士论文] 沈迪桑
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文首先基于国家气候中心提供的753站站点观测逐日降水和气温资料,利用RClimDex软件计算了春季极端降水和极端温度指数,分析了我国东部地区春季极端降水和极端温度的时空分布特征。进一步利用欧洲中心ERA-20C的再分析资料分析了中国东部地区春季极端降水和春季极端低温与欧亚大陆地表感热通量的联系和可能的影响途径。主要结论如下:
  (1)中国东部春季极端降水空间分布特征主要呈现为由北向南逐渐增多的趋势;春季极端降水在长江中下游地区呈现增长的趋势,而在东北地区和华北地区呈现减少的趋势;中国东部春季极端降水总体呈现先增强后减弱的趋势。中国东部春季极端温度的空间分布特征为春季冷夜频次在东北地区和西南地区较大,春季冷昼频次在江淮地区较大,春季暖夜频次在东北北部和东南沿海地区较大,春季暖昼频次在东南沿海一带较大;春季冷夜频次和冷昼频次在我国东部大部分地区呈现减少趋势,而春季暖夜和暖昼频次在我国东部地区呈现全区一致性增多的趋势。
  (2)当春季欧亚大陆中纬度巴尔喀什湖以西及贝加尔湖以南区域地表感热通量偏弱(强),我国东部沿海地区地表感热通量偏强(弱)时,我国东部春季极端降水呈现南少(多)北多(少)的反相分布特征。当春季欧亚大陆中纬度关键区地表感热偏弱,低纬度关键区地表感热通量偏强时,春季副热带西风急流偏弱、位置偏北,我国东部北方地区大气斜压不稳定和对流不稳定偏强,北方地区极端降水偏强,而南方地区大气斜压不稳定和对流不稳定偏弱,南方地区极端降水偏弱。当春季欧亚大陆中纬度关键区地表感热偏强,低纬度关键区地表感热通量偏弱,我国东部极端降水的情况大致相反。
  (3)欧亚大陆地表感热通量存在显著影响我国东部春季极端低温的关键区,当贝加尔湖以东地区和鄂霍次克海以北地区的冬季地表感热冷源偏弱时,与感热异常相联系的同期海平面气压呈北半球环状模的负位相特征,有利于后期我国东部地区极端低温时间的发生;与感热异常相联系的后期500hPa高度场表现为东亚大槽加深,环流经向性加强,阻高偏强的特点,有利于大范围冷空气南下进去我国东部地区,为极端低温事件的发生提供大的背景场。
[硕士论文] 王小晴
地理学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文根据7月15-20日降水过程的环流背景区别,将降水过程分为大范围降水和局地降水两类,分别利用耦合了单层城市冠层模型的中尺度数值模式,设计了实际城市下垫面数据、无城市、城市扩张三类敏感性试验。通过对比分析三组试验降水落区和强度及温度场、水汽混合比、水平风场、垂直速度场以及地表能量差异,试图寻找城市化进程对京津冀城市群降水特征影响的可能机制。
  模式结果分析表明,WRF模式能够较好的再现“7.15”降水的空间分布,比较成功的模拟出降水的中心位置与强度。城市扩张会导致降水增强,降水的增量中心值位于且都处于京津冀城市群的下风区。降水强度随着城市下垫面的扩大而增强,是由于随着城市下垫面的扩大,地表温差增加,且近地面垂直速度增加,有利于水汽的上升,城市下垫面上空形成“城市干岛”,且随着城市下垫面的扩张,城市区域低空(950hPa-850hPa)辐合增强,有利于水汽的积聚,凝结产生降水,但是局地降水过程中,降水随着城市扩大的增量大于大范围降水过程降水增量,可能是由于但对地表能量的影响强于大范围降水过程;“城市干岛”范围强于大范围降水过程,强度弱于大范围降水过程,干区的垂直高度低于大范围降水,低层水汽更为丰富。
  通过比较京津冀城市群近地面的各气象要素的日变化特征,发现这些要素在午后最强,但是在夜间,即晚八点到早八点这段时间,城市下垫面的变化对地表气象要素影响最大,表明在12时至00时,城市下垫面地表与低层大气间存在较强的物质能量交换,边界层大气物理过程活跃,这可能是导致降水发生在夜间的原因。
[硕士论文] 王宏奥
大气物理学与大气环境 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文使用CloudSat卫星2008.1-2010.10的探测资料(2B-GEOPROF、2B-Temp、2B-Lidar和2B-CWC-RVOD),对我国不同区域的云宏微观特征进行分析,研究了云出现频率、云垂直分布、云含水量和云粒子有效半径等云宏微观特征。
  各区域云出现频率、平均云厚和云间距夏季最大;混合云出现频率比暖云和冰云出现频率高;小云粒子的云出现频率高于细雨粒子,细雨粒子高于雨粒子;云层数越多,其出现频率、平均云厚和云间距都越小。
  不同区域云分布有明显的地域差异,四川盆地、华中和华南地区的云出现频率、暖云层出现比例和双层以上云层出现比例比沙漠、戈壁、华北、东北和高原地区高,平均云厚、平均云间距也比后者大,冷云层出现比例比后者小。沙漠、戈壁和华北地区秋季云出现频率最小;沙漠地区春季的云出现频率最大;四川盆地地区秋季细雨粒子出现频率比小云粒子和雨粒子大;四川盆地地区的全年云出现频率是8个地区中最大的。
  不同尺度的云粒子随高度具有典型的分布特征。除高原外的7个地区,云出现频率在3km以下总存在对应小云粒子范围的极值区;除沙漠和高原外的6个地区的夏季,3km以下还存在着对应雨粒子范围的极值区。在3km以上,总体上存在这样的变化趋势:云出现频率随着高度升高,从以雨粒子或细雨粒子为主,逐渐过渡到以小云粒子为主。
  对比戈壁地区和华北地区云微物理参量分布特征发现,在12-14km高度段,华北地区冰水含量和冰水有效半径比戈壁地区大,在2km以下,华北的液水含量、液水有效半径、冰水含量和冰水有效半径均小于戈壁地区。
[硕士论文] 邓美玲
大气物理学与大气环境 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文使用耦合了非感应起电机制和整体放电参数化方案的WRF(v3.4.1)中尺度模式,选取Morrison双参数微物理方案,讨论气溶胶分别作为云凝结核(CCN)和冰核(IN)对雷暴云微物理过程及电过程的影响。
  运用气溶胶活化经验公式,改变初始云凝结核浓度(CCN;浓度变化从500cm-3到4000cm-3),共模拟15组试验,模拟了一个理想的超级雷暴单体,讨论了CCN浓度(nCCN)对雷暴云起电强度的影响。通过研究发现:随nCCN增加,霰粒子数浓度减少,混合比增加,霰粒子平均尺度增加;冰晶粒子数浓度增加,混合比基本不变,冰晶粒子平均尺度减小。此外,霰粒子平均尺度增大,下落末速度增大,冰晶粒子平均尺度减小,下落末速度减小,二者末速度差值增加,导致单次碰撞电荷分离量增加。综上所述,气溶胶浓度增加使霰粒子与冰晶粒子碰撞分离过程增强,单次碰撞电荷分离量增加,正负电荷密度平均值增加,从而增强雷暴起电强度。
  对2014年6月13日发生在华北地区的一次飑线过程进行数值模拟,通过改变IN浓度进行敏感性试验,讨论不同IN浓度背景下雷暴云微物理过程及电活动的区别。研究发现:高浓度IN背景下,冰晶粒子数浓度增加,促进其碰并过程及贝吉隆过程,从而形成更多的冰晶粒子和雪粒子,同时高数浓度的冰晶粒子和雪粒子收集云滴、雨滴的过程增强,导致霰粒子的数浓度增加。高IN浓度背景下,冰晶粒子、雪粒子、霰粒子的数浓度均增加,导致霰粒子与冰晶粒子和霰粒子与雪粒子的碰撞分离过程增强,从而增强雷暴的起电强度。另外,由于冰晶粒子的数浓度比雪粒子的数浓度高约2个量级,说明霰粒子与冰晶粒子的碰撞分离过程对雷暴起电过程起到较为主要的作用。
[硕士论文] 何镓祺
大气物理学与大气环境 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:随着城市化的推进,大气污染、能见度的降低等诸多环境问题日益显著并亟待解决。霾是能见度下降的典型天气现象,通过对霾天气下气溶胶粒子谱分布特征、颗粒物消光特性以及消光系数与颗粒物浓度相互关系的研究,深入探究能见度降低的特征及成因,为更好地解决城市环境问题提供依据。
  本研究利用2015年1月大气气溶胶浓度变化资料、气溶胶散射系数、黑碳质量浓度、NO2体积浓度、PM2.5质量浓度、大气能见度以及其他常规气象观测数据,通过对数正态分布(log-normal)及相关拟合方法,分析了南京冬季气溶胶谱分布、气态污染物、散射系数及吸收系数的变化特征,给出了散射系数与吸收系数对大气消光的贡献,能见度与颗粒物数浓度、PM2.5质量浓度和相对湿度的关系;对观测期间的霾进行了分档统计,给出了不同等级霾天气下低能见度特征,并结合数据分析得出了南京冬季能见度下降的成因。
  结果表明,0.1~10.0μm粒径段气溶胶数浓度平均值为(2784.2±937.6)cm-3,体积浓度平均值为(16.9±7.1)μm3/cm3,数浓度和谱分布日变化规律明显,在早晚呈现双峰分布;对数正态分布(log-normal)拟合气溶胶谱所得出的4个模态下的几何平均粒径分别为0.11μm,0.15μm,0.22μm,1.16μm,表明积聚模态粒子对气溶胶谱的贡献较大;大气气溶胶的散射系数和吸收系数分别为(423.4±265.3)Mm-1和(24.5±14.3)Mm-1,对大气消光的贡献分别为89.2%和5.2%,表明大气消光主要贡献来自于气溶胶的散射;散射系数、吸收系数与PM25相关性较好,能见度随颗粒物数浓度、PM25质量浓度呈指数下降趋势,也与相对湿度保持一定负相关性。观测期间能见度均值为4.3km,且连续出现能见度不足2km的低能见度天气;霾在本次观测期间出现的频率为83.3%,霾天气下气溶胶粒子数浓度、消光系数和PM25质量浓度大幅超过非霾天气,最高值分别达到6227.8cm-3,1471.2Mm-1和358μg/m3,气溶胶谱分布在此类天气状况下差异明显;局地源及特定的天气条件对霾的形成有重要贡献,霾天气下能见度的降低来自于颗粒物与相对湿度的共同影响。
[硕士论文] 刘宁
大气物理学与大气环境 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:青藏高原处于中纬度关键的地理位置同时由于其巨大的高度效应,如果它是一个重要的沙尘源区,因其具有高效的远程传输能力,从而有可能对全球气候产生重大影响,并弥补全球模拟的沙尘通量远低于观测值的缺陷。本文根据青藏高原沙漠化现状,改进了WRF/Chem模式中青藏高原下垫面地表类型(landuse)及对应高原区域限制起沙的风蚀度指数(erod),在原有Shao起沙方案的基础上将沙尘粒子尺度扩大到100μm并对1961-2015年逐日青藏高原的沙尘起沙量进行模拟,得到如下结论:1)改进的模式能够反演青藏高原沙尘的时空特征,模拟结果同观测基本一致;2)青藏高原的起沙源区主要集中在青藏高原西北部、藏北高原南部、藏南地区的雅鲁藏布江及其支流河谷和柴达木盆地。春、秋、冬季排放的沙尘气溶胶大致有以藏北高原为中心向东南方向分布的规律,柴达木盆地在春夏秋三个季节均为青藏高原上起沙最强的区域。起沙位置随年代际的变化不明显,不同年代间的差异主要集中在藏北高原南部;3)粒径在100μm以下的沙尘起沙量月际变化呈现单峰型,其中2月最大,8月最低,季节变化有冬春高、夏秋低的排放特点。与中国北方干旱地区不同,后者的峰值在4-5月,低值出现在1月;4)1961-2015年青藏高原平均年起沙量可达220Tg,它占包括青藏高原在内的东亚地区年起沙量(1260Tg)的17%左右;青藏高原对东亚月起沙量的平均贡献率为22%,其中冬季的贡献率能达到30%以上,1-2月甚至可以超过50%,表明青藏高原是重要的沙尘起沙源地;5)小于20μm的沙尘粒子可进行远程传输,它与粒径100μm以下的沙尘起沙量的月变化趋势不同。夏季排放的小粒子比例多于冬季,如20μm以下的粒子在2月仅占起沙量的2%,8月则达到了14%。在西风急流影响下,东亚各层的沙尘气溶胶呈带状分布向东扩散直达日本、朝鲜半岛、韩国。在800hPa、700hPa高度主要为中国北方干旱地区沙尘向东输送,但在500hPa高度青藏高原沙尘的输送作用更为显著;6)青藏高原不但是一个重要的沙尘源地,而且因其巨大的高度效应,是东亚上空沙尘气溶胶的重要来源,它有可能对全球气候产生重大影响。
[硕士论文] 王天舒
大气物理学与大气环境 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:在江西省庐山气象局布设雾滴谱仪、热盘雨量计、现在天气现象仪、空气动力学粒径谱仪、超声风速仪、积冰梯度观测架、七要素自动气象站等,观测到四次积冰过程,对2016年1月20日~1月25日积冰过程进行了重点分析。本文探究了庐山雾团持续时间、出现频率及谱分布;研究了雨、雪、过冷雾对积冰增长的影响;将两个高度(10m、1.5m)积冰增长及气象条件进行了对比分析,揭示了积冰形成机制;并对积冰厚度进行了模拟和讨论。结论如下:
  寒潮是本次电线积冰发生的天气背景,积冰发生时整层大气处于零度以下,没有暖层。雾团共227个,持续时间小于10分钟、大于10分钟的雾团分别占90.7%、9.3%,雾团生消的平均时间间隔为9.6分钟。降雨时雾滴谱在2~15μm和30~50μm数浓度上升,降雪时2~27μm数浓度下降。
  冻雨阶段积冰增长迅速(积冰增长率为1.3mm·h-1),干雪阶段积冰增长缓慢(积冰增长率0.1mm·h-1),过冷雾密集出现、较低的温度(平均-7.8℃)及风速增大(平均4.2m·s-1)提高了干雪过程中的积冰增长率(0.5mm·h-1)。
  10m、1.5m高度处最大积冰厚度分别为20.7mm、1.2mm,积冰持续时间分别为102h、61h,10m高度积冰密度小于1.5m高度积冰,10m塔上积冰增长率与降水率、雾滴微物理特征等密切相关,1.5m高度积冰厚度对一天内温度和相对湿度的变化较敏感,日变化特征明显。温度与风速的差异是造成两高度积冰厚度、时长、密度、增长机制差异的主要原因,说明积冰厚度、时长、密度、增长机制与高度关系密切。
  利用冻雨、过冷雾、湿雪积冰增长模型对冰厚进行了模拟,仅在冻雨、过冷雾的影响下,积冰分别增长至0.8mm、0.12mm。冻雨、过冷雾对本次积冰的贡献较小。对捕获率的选取进行了敏感性试验,当捕获率取0.1/U时,湿雪积冰增长模型能够较好地模拟冰厚的变化情况。
[硕士论文] 周嘉健
大气遥感与大气探测 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:云微物理参数(云中粒子的平均直径、浓度和分布等)是描述云尺度大气状态的关键要素之一,因此对其的研究在气候和天气变化、航空安全等众多领域都有重要的影响。
  弱降水性层状云的分层结构较为均匀和明显,因此本文从弱降水性层状云出发,根据顾震潮先生提出的层状云分层结构,提出由天气雷达观测的雷达反射率因子计算出云中粒子平均直径的反演理论和设计反演算法,并先对弱降水性层状云中低层的雨滴粒子进行研究。
  本文在滴谱分布函数已知的情况下,根据雷达反射率因子与粒子平均直径的计算关系,利用最小二乘法建立基于天气雷达观测的雷达反射率因子反演云中粒子平均直径的反演模型。为验证所提出的反演理论和设计的计算方法的正确性和适用性,先开展仿真实验,分别包括无雷达观测误差反演实验、含有雷达观测误差反演实验和反演结果对不同条件(滴谱的形状参数、云中总含水量等)的敏感性实验。得到结论有:(1)无论雷达反射因子观测值中是否含有观测误差,通过本文提出的反演方法,均能在有限次的迭代下得到平均直径反演值;(2)若雷达观测偏差的绝对值大(小),平均直径反演值离平均直径“真值”远(近);若雷达观测随机误差越大,平均直径反演值与对应的“真值”有差异,但差异很小;(3)平均直径反演值对谱函数的形状参数、平均直径初值和云中总含水量大小均不敏感;而反演计算得到的雨滴谱对谱函数的形状参数、云中总含水量大小是敏感的,而在一定范围内,对平均直径初值选取不敏感;
  利用本文提出的反演方法对天气雷达在2011年7月13日长春伊通县(个例一)和2012年7月13日镇江句容观测到的两次的降水过程(个例二)进行反演实验,对得出的反演结果进行分析与讨论。(1)在个例一中,反演计算得到的雨滴谱与观测场中的Parsivel激光雨滴谱仪的实测滴谱进行对比,发现反演算法计算得到的近地层滴谱与地面实测滴谱的分布和变化趋势基本相同,反演得到的滴谱在量级和数值上的大小与实测滴谱有着良好的一致性。反演的雨滴平均直径和数浓度值计算得到的雷达反射率因子廓线与雷达观测的反射率因子廓线吻合较好。反演的雨滴谱与实测雨滴谱之间均存在一定的差异,造成这些差异的原因可能有:①取样空间存在差异;②由于取样空间的差异,雷达观测空间内雨滴下落时发生的微物理过程(碰并、破碎或蒸发等);③实测雨滴谱并不完全符合Gamma分布函数。(2)在个例二中,由雨滴平均直径反演值和数浓度的计算值计算的雷达发射率因子廓线在雷达反射率因子观测值的附近,但从个例一的结论可见,反演的雨滴谱与实测的雨滴谱有着良好的一致性,因此在个例二中即使没有雨滴谱仪实测数据进行反演结果验证,通过我们的反演方法能从雷达反射率因子中获得雨滴平均直径,数浓度和雨滴谱的信息是可供参考的。
[硕士论文] 鲍敏
雷电科学与技术 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:为了进一步明确在中国经济高速发展且不同地区发展不均衡的情况下,LNOx占总的NOx的比例的时空分布特征,本文利用星载光学瞬变探测器OTD和闪电成像仪LIS资料合成的LIS/OTD2.3版本再分析格点资料、以及荷兰皇家气象研究所TIMES提供的对流层NO2浓度月均值资料,分析了中国地区闪电数与对流层NO2VCD的月均值的时空分布特性和两者的相关性。基于青藏高原地区闪电数与NO2VCD的月均值的相关性结果,估算了单次闪电产生的NOx量(LNOx)为330mol/[N],并外推得到中国闪地区LNOx占对流层NO2垂直浓度柱(NO2VCD)的贡献率的时空分布特征。结果表明,LNOx贡献率较小的地区分布在闪电密度较大的中国东部地区;LNOx贡献率较大的地区分布在闪电密度较小的西部地区。中国LNOx占中国对流层总NOx比例年均值约7.8%,低于全球LNOx的平均贡献率(10%~20%)。进一步研究LNOx对不同地区的影响,选取青藏高原、京津冀、长三角和珠三角四个区域分析LNOx占当地对流层中总的NOx贡献率的年际变化和季节变化。结果表明不同地区LNOx占当地大气总的NOx年际分布比例差异较大,从高到低依次是,青藏高原、珠三角、长三角以及京津冀地区;这说明在青藏高原地区闪电对对流层NOx的影响很大,可以作为气候变化的指示剂,与此同时,闪电对京津冀地区、长三角和珠三角地区的影响就比较小。不同地区不同季节,LNOx占当地对流层总的NOx比例也是不同的。总体来看,青藏高原地区春季(夏季)>秋季>冬季,其他三个地区均是夏季>春季>秋季>冬季。同时分析了1997/1998年厄尔尼诺年与2001/2004年正常年份的闪电与NOx对中国地区的影响,并选取了中国的东部地区与西部地区,进一步的研究厄尔尼诺期间中国地区的闪电与NO2的相关性,并且进一步分析LNOx的对大气环境的影响。研究表明在1997/1998年厄尔尼诺事件削弱中西部和北方闪电而加强中国的东南部地区,同时又削弱中国夏季闪电而增强秋冬闪电。这对进一步明确闪电对中国气候环境影响具有重要的意义。
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