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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] 周杰
大气遥感与大气探测 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文利用国际卫星云气候计划(ISCCP)的深对流路径跟踪资料数据集(CT),提取出1998-2007年共10年间影响江淮地区的对流系统(CS)进行统计,按其生成地的不同分为5个区域,对CS的时空分布和各个源地CS参数特征进行了统计分析,结果表明:影响江淮地区的CS主要集中在春夏两季,大多生成于江淮本地及我国中西部地区,呈现以江淮地区为中心的带状分布特征。受气候条件与地形地貌的共同作用,各源地CS参数特征差异显著,总体来说CS的水平尺度越大,其生命史、对流云团数目及水平云温度梯度也越大。
  提取出CT数据集中影响江淮地区的青藏高原东移对流系统(CS),分析了高原东移CS在整个生命史过程中云物理属性的发展演变情况,着重分析了高原东移CS进入江淮区域后云物理属性的变化以及其对江淮区域降水的贡献。结果表明:能够东移影响江淮地区CS的源地均在90°E以东青藏高原区域,高原东移CS的生命史绝大部分集中在150h以内,生命史较长的CS倾向于有较大的对流系统半径、较大的对流云团(CC)半径和更低的最低云顶亮温。90%以上的高原东移CS影响江淮区域的时间都在12h以内,进入江淮区域后CS有新的发展。
  源自青藏高原的CS中约94.21%在东移到江淮区域内产生降水,其降水强度平均值约为1.64mm/3h;高原东移CS在江淮区域降水总体呈现东南多,西北少的空间分布,主要降水的区域在江淮区域西南部长江流域、大别山山区及黄山山区,其北部平原区域较少,前者约为后者的2倍;高原东移CS在江淮区域降水日变化明显,降水主要集中在地方时中午11时到夜间23时,凌晨及上午降水较少。高原东移CS在江淮区域降水春季次数多而降水强度小,夏季次数少而降水强度大,对我国江淮地区的灾害作用主要表现春夏季带来的直接降水灾害。
[硕士论文] 石海峰
雷电科学与技术 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:由于正地闪发生的稀有性和观测的困难性,计算机数值模拟对于正地闪的研究有着其独特的优势。对于正地闪成因的研究前人进行了很多猜测和验证,但对于雷暴单体中降水退屏蔽作用和正地闪之间的关系缺少相应的数值模拟验证。因此本文化繁为简,通过建立理想的雷暴单体电荷模型,结合已有的放电参数化方案,用实验结果验证了这一假设。实验结果表明,雷暴单体中,发生降水时,引起的雷暴云中负和下正电荷区高度下降以及电荷密度的减小会使雷暴云中电场和电势的分布发生变化。当中负和下正电荷区的高度降低时,模拟域内最大场强降低,最大场强处电势增大,最大场强处和地面之间电势差增大,使正先导更容易发展到地面形成正地闪。当中负和下正电荷区的电荷密度减小时,模拟域内最大场强降低,最大场强处电势的绝对值先减小后增大,在电势增大过程中最大场强处和地面之间电势差增大,正先导也更容易发展到地面形成正地闪。因此,雷暴单体中降水退屏蔽作用对正地闪的发生是有利的。
  此外,强雷暴中反极性电荷结构对于正地闪的产生起到的作用已经有观测和实验结果支持。本文通过建立相应的模型,着重研究了反极性电荷结构中下部次负电荷区域的变化对于正地闪的影响。考虑的下部次负电荷区域的可变化参数包括:电荷密度、水平范围、厚度、上下相对位置以及左右相对位置。通过控制变量法研究不同参数的改变对于正地闪产生的影响。模拟实验结论如下:
  1)下部次负电荷区域的电荷密度在一定范围内的增大是有利于正地闪的产生的。
  2)下部次负电荷区域的水平范围半径在一定范围内的增大有利于正地闪的发生。
  3)下部次负电荷区域的厚度在一定范围内的增大有利于正地闪的发生。
  4)下部次负电荷区域和上部电荷区域之间的相对间距越小,越容易产生正地闪。
  5)下部次负电荷区域和上部电荷区域之间的相对偏移越小,越容易产生正地闪。
[硕士论文] 苏珈仪
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:利用中国气象局(CMA)提供的1979~2014年气象台站常规观测资料(包括2m大气温度(Ta),地表温度(Ts),10m风速(V0)),本文首先分析了青藏高原Ts和热源的变化趋势。在此基础上,基于MERRA和JRA55再分析资料,利用地表能量平衡方程定量分析了1998年前后青藏高原Ts加速上升的物理过程。
  结果表明,加强的晴空向下长波辐射(LW)和由于积雪减少导致的反照率反馈(SAF)的变化是青藏高原地表显著增暖的原因。SAF的增暖效应在冬季和春季表现得尤为明显;同时,云辐射强迫(CRF)的变化、地表感热和潜热通量(H+LE)的变化,以及土壤热量存储(Q)的变化有弱的冷却作用。这些结果表明了LW和SAF对于青藏高原地表加速升温起着重要作用。
  通过对1958~2014年Ts的突变分析,发现除青藏高原外,落基山脉和安第斯山脉的Ts也在1998年显著增加。地表能量平衡方程诊断分析表明:LW对大地形Ts上升有着重要作用,而CRF的变化对春夏季的落基山脉以及对北半球夏秋季安第斯山脉的显著增温也有较大程度的贡献。落基山脉增暖最强的季节是夏季,其次是秋季,LW对增暖的贡献最大。安第斯山脉在北半球冬春季,LW是增暖的最大贡献项,同时CRF有较大的降温作用,H+LE也使地表降温,因而从全年来看安第斯山脉增暖的季节差异不大。对整层水汽的垂直积分变化的分析还表明,大气含水量变化与LW和Ts存在密切联系,是1998年之后全球大地形显著增暖的重要贡献因子。
[硕士论文] 许金萍
气候系统与气候变化 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:干旱灾害是我国最主要的自然灾害之一,受全球变暖影响,极端干旱事件发生频率呈上升趋势。长江中下游地区资源丰富、经济发达,发生旱灾所造成的损失对国民经济的发展影响巨大,因此有必要对该地极端干旱事件的演变过程及其形成机理进行深入分析。本文主要利用1981~2013年长江中下游地区90个气象观测站的逐日气温和降水资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料及NOAA的扩展重建再分析海温月资料ERSSTv4等,分析长江中下游地区2011年冬春连旱与2013年夏季高温干旱事件的基本特征、讨论其可能的影响机制,并对两次干旱事件形成机制的异同之处进行对比分析,得出以下主要结论:
  (1)2011年冬春、2013年夏季两次干旱事件,长江中下游地区降水量均达到历史同期最低值,各地均呈现出不同程度的干旱。其中2011年冬春,长江中下游地区降水量较同期偏少51.51%,部分地区降水偏少7成以上,4月旱情最为严峻,整体呈现中到重旱;2013年夏季降水量较同期偏少49.43%,部分地区降水偏少8成以上,气温较同期偏高5℃以上,8月中旬最为严峻,整体呈现中到重旱、局部地区达到特旱。
  (2)东亚季风异常偏强,冷暖气流难以交汇于长江中下游地区,是造成该地降水异常的重要原因。2011年冬春,东亚冬季风偏强,东亚大槽异常偏强,致使长江中下游地区干冷空气强大而暖湿空气不足,加之下沉气流影响,水汽异常辐散,难以形成降水;2013年夏季,东亚夏季风偏强,西太副高强度偏强、位置偏西偏北且东亚副热带西风急流异常偏北,致使雨带北移,长江流域冷暖空气不匹配,不易形成降水。
  (3)低纬度太平洋与印度洋海温异常引发的纬向环流及经向环流异常与长江中下游地区降水关系密切。两次干旱事件低纬印度洋-赤道西太平洋-赤道中东太平洋均呈现“-+-”的海温距平分布,加强Walker环流的同时引发局地Hadley环流异常,致使长江流域上空长期受异常下沉气流控制,降水条件不足。
  (4)源自北大西洋的Rossby波能量能够通过亚欧大陆上空自西向东排列的遥相关波列向东频散至东亚-太平洋地区堆积,通过加深东亚季风系统成员、加强东亚季风影响东亚地区气候,进而影响到我国长江中下游地区的降水。2011年冬春,受NAULEA遥相关型影响,加深东亚大槽,引发长江流域干旱;2013年夏季,受“silk road”与EAP两种遥相关型共同作用,西太副高异常偏强,致使该地发生高温干旱。
  (5)夏季北大西洋海温异常与东亚副热带西风急流位置显著相关,能够改变东亚夏季风系统成员位置及配置关系发生变化,是导致我国长江中下游地区降水异常又一影响因子。
[硕士论文] 王小洁
气象信息技术 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:干旱灾害是一种在全球范围内频繁发生的复杂的自然灾害,对全球的自然生态环境和人类社会经济活动的影响巨大。因此干旱灾害一直是研究的热点之一。河南省受到季风影响,全年降水分布不均,在夏季受到干旱灾害影响频繁且严重。土壤湿度是干旱的重要评价指标之一,土壤湿度与各个因子之间有较强的非线性耦合关系,需要充分考虑影响监测的各个因子,建立一个满足实际需要的监测模型。本文将以河南省作为主要研究区域,利用2007-2012年夏季MODIS遥感数据,基于TVDI指数方法和神经网络算法两种方面对土壤湿度的反演模型进行研究,从而获得研究区域的干旱灾害动态监测模型。取得的主要研究成果如下:
  (1)利用MODIS数据、DEM和实测数据,基于TVDI指数方法和神经网络算法对土壤湿度进行反演,建立河南省夏季土壤湿度反演模型,获得土壤湿度高分辨率的空间分布。两个反演模型能客观反映土壤湿度空间分布的变化情况,但两种方法在反演值上有所出入,其中通过TVDI指数方法反演的土壤湿度值较小。
  (2)分析基于神经网络的反演模型和基于遥感指数的反演模型与实测土壤湿度之间的误差和相关性关系。发现结合土壤湿度影响因子的神经网络土壤湿度反演模型精度相对TVDI指数反演模型的精度更精确。说明算法模型能更好地描述土壤湿度的空间分布特征。
  (3)以基于神经网络构建的土壤湿度模型为基础,构建2012年河南省夏季干旱灾情等级分布图。结果表明,2012年夏季旱灾灾情较轻,其中6月灾情较为严重,8月较轻,7月几乎不发生干旱。而豫北、豫西和豫中地区的干旱发生频率较高。
  以上研究工作建立了一个结合土壤湿度影响因子的高分辨率的土壤湿度动态反演模型,实现土壤湿度高分辨率的精细化表达,达到监测研究区域内干旱灾害发展变化的目的。
[硕士论文] 孙添
气象信息技术 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:土壤湿度通过改变地表反照率、感热、潜热、调节和控制陆地与底层大气之间的水汽和能量交换,从而对气候和天气过程产生重要影响。本文基于风云三号(FY-3B)卫星微波资料反演了我国青藏高原地区逐日地表土壤湿度。随后将地表参数反演模型(LandParameter Retrieval Model,LPRM)的土壤湿度数据与VIC(Variable Infiltration Capacity)水文模型模拟的土壤湿度数据以及Era-Interim再分析资料进行对比分析;基于那曲地区地表温度站点观测数据对LPRM模型中的地表温度反演模块进行改进,从而提高LPRM模型在青藏高原地区反演的土壤湿度的精度;利用传统统计学方法和TC评估方法对LPRMV06数据在青藏高原地区的土壤湿度数据进行验证分析。得到主要结论如下:
  (1)就绝对量而言,LPRM反演土壤湿度与那曲地区站点观测数据的偏差较大。ERA-Interim再分析资料与VIC水文模型模型模拟资料的绝对量偏差显著低于LPRM反演土壤湿度。就时间变化而言,LPRM土壤湿度数据与那曲地区观测数据的相关系数最高ERA-Interim再分析资料次之,VIC水文模型模拟资料最低。这表明LPRM土壤湿度与观测资料的时间变化最为一致。
  (2)从时间变化上来看,通过对比暖季期间原始LPRM反演出的土壤湿度数据和改进后的LPRM反演出的土壤湿度数据,结果表明相关系数没有改变,但是绝对量方面得到有效的降低,其中RMSD降低30%,ubRMSD降低10%。
  (3) LPRMV06土壤湿度数据、ECV土壤湿度数据和ERA-Interim土壤湿度数据在三季年际平均分布图中均呈现着青藏高原东南向西北递减的变化特征,而TMI土壤湿度数据切呈现着自青藏高原东南向西北递减的变化特征。LPRMV06土壤湿度数据与ECV土壤湿度数据在青藏高原地区的时间变化一致性最好,与ERA-Interim土壤湿度数据的时间变化一致性较好,与TMI土壤湿度数据的时间变化一致性较差;从各个土壤湿度数据的自身空间分布方面而言,四套数据均呈现了东部地区与西部地区的土壤湿度时间变化相反这一特点;从TC比较结果而言,LPRMV06土壤湿度数据与假设真值的时间变化一致性最好,ECV数据其次,ERA-Interim土壤湿度数据在青藏高原地区与假设真值的时间变化一致性较差。
[硕士论文] 陈宏
数学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:地表温度是地球表面能量平衡和温室效应的重要指标,也是区域和全球尺度地表物理过程的一个关键因子,而地表发射率的反演精度直接影响了地表温度的估计,因此精确获得地表发射率是地表温度反演的关键。本论文利用CRTM(Community Radiative Transfer Model)辐射传输模式,结合风云三号气象卫星C星(FY-3C)的微波成像仪资料,反演沙漠地区微波地表发射率与其影响因子之间的函数关系模型。
  通篇以提高地表发射率反演精度,构建算法模型展开的。全文共分为六章,前两章分别介绍了当前国内外对地表发射率反演的研究进展、研究成果以及CRTM模式。第一章主要给出地表发射率反演的物理模型、半经验模型和资料分析方法三种分析方法,详细描述各种模型的应用途径和局限性;第二章介绍了CRTM模式及本论文使用的资料,重点是为了利用CRTM模式描述辐射传输过程的真实状态,以及算法程序的流程。
  通过总结前人的研究成果以及现有的算法模式,我们尝试开发针对特定问题的算法模型。第三章引入了一种基于遗传算法和牛顿法的联合算法来反演沙漠地区微波地表发射率的函数模型,具体是结合遗传算法全局高效搜索和牛顿法局部细致搜索的优势,充分利用一算法的优点弥补另一算法的不足,并将该联合算法接入到CRTM模式中,利用某一块沙漠地区的观测亮温资料,得到该地区微波地表发射率关于地表温度和地表湿度的函数关系模型(称为两个因子的模型),相比之下,用该函数模型计算得到的地表发射率模拟亮温较原模式(地表发射率未改动)的计算亮温更加接近于观测值,亮温模拟值的误差仅为2.13K。同时,为了检验该模型的普适性,将其用于另外两片沙漠地区,结果同样也表明此时模拟的亮温优于原模式。为了完善地表发射率结构,第四章我们在原线性模型中增加了两个影响因子(地面下0.07米和0.28米的土壤湿度),得到沙漠地区微波地表发射率关于4个因子的函数关系模型(多因子模型),并将该模型计算得到的地表发射率提供给CRTM模式进行模拟分析,可看出,多因子的地表发射率模型要略优于两个因子的地表发射率模型。分析完线性算法模型后,紧接着第五章介绍非线性算法模型,即BP神经网络算法,将原四十个扫描点信息作为四十个训练样本输入,通过反向调节机制训练权值与阈值,得到微波地表发射率非线性函数关系模型,由反演的结果来看,亮温模拟值的误差约3.34K,结果略差于线性模型,这可能是由于BP神经网络算法在处理非线性问题上的局限性造成的。
[硕士论文] 柴荣繁
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文选用1960-2012年中国气象站点资料,利用Penman-Monteith模型及标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index),讨论了中国不同强度干旱持续时间的演变特征,并通过敏感性实验,定量研究了中国参考蒸散发及干湿变化趋势的原因。主要结论如下:
  (1)中国年不同类型干旱持续时间变化趋势存在明显区域性差异。其中,西北流域不同强度干旱事件均减少,而黄河流域轻度干旱事件呈增加趋势。此外,松花江流域、辽河流域南部、长江流域中部及西南流域东南重度干旱持续时间均增加,而海河流域和淮河流域重度干旱持续时间明显减少。不同区域干旱持续时间变化是受降水及参考蒸散发共同影响的结果。
  (2)中国年平均及季节尺度参考蒸散发均减小,且夏季减小最大。风速减弱成为中国年平均参考蒸散发减少的主要原因,影响区域主要为长江流域以北;净辐射主要影响长江流域以南流域参考蒸散发的变化。在季节尺度上,就主导要素而言,除夏季受净辐射影响明显较大外,其余季节风速影响的比例均最大。
  (3)过去的50多年间,年平均干湿变化趋势由西北向东南基本呈现“+-+”的空间分布状况,季节尺度干湿变化趋势空间差异较大。对于年平均状况而言,降水主导黄河流域中部、长江流域及其以南流域的干湿变化趋势,参考蒸散发的影响主要集中在北方流域。在季节尺度上,虽然多数季节降水的主导作用更明显,但夏季参考蒸散发作为主导要素的影响范围超过降水。因此,参考蒸散发对局地干湿变化的影响值得引起注意。
[硕士论文] 姜兵
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:通过采用ERA Interim再分析资料和中国站点降水资料,运用经验正交函数(EOF)分析、合成分析等方法,本文研究结果表明:
  1.随着季风的爆发,5月西北东部的水汽输送开始由冬季型转为夏季性,出现了西风和西南风水汽输送,6-9月水汽输送显著增加。10月份的水汽输送形势由夏季型向冬季型转变。
  2.西北东部地区在东边界上的水汽收支于7-8月受副高北移的影响较大;在西边界上受夏季风沿青高地形的影响很大;在南边界上主要受季风的影响;在北边界逐月的水汽收支基本保持稳定趋势。
  3.对于夏季西北东部水汽输送做了EOF分析。第一模态,西北东部地区为一致的西风异常水汽输送,其北部比南部的西风水汽输送量值多;第二模态,西北东部地区为一致的北风异常水汽输送,越往北面,北风水汽输送异常越大。
  4.对西北东部地区夏季降水标准化后进行了EOF分析。第一模态,西北东部地区为一致正值,中国东南部地区在500hPa高度上有异常反气旋,在贝加尔湖东面存在一个异常气旋,西北东部地区位于异常气旋的南侧和异常反气旋的西北侧,有西风、西南风水汽输送进入;第二模态呈东南-西北反向型,西北东部地区盛行东风和东北风水汽输送;第三模态体现着西南-东北型,在中国东北部有一异常宽广的气旋带,西北东部位于它的西南侧,有西风和西北风水汽输送进入。
  5.当西北东部降水偏多时,在水汽输送场上表现出,西北东部为西南风水汽输送;南亚高压较常年偏东偏北,诱导副热带高压的位置也会偏西偏北;在850hPa高度上,孟加拉湾上空存在反气旋式异常环流,说明来自热带印度洋、孟加拉湾地区的水汽输送减弱。
[硕士论文] 谭璐璐
地理学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:精细化的降水产品是洪水预报、生态研究和气候模式等所需要的重要基础数据。然而不论是基于实测站点降水插值还是模式输出的面降水量产品均存在数据精度低、空间分辨率不高的问题。TRMM等遥感反演降水产品的出现一定程度上解决了降雨量数据空间不连续的问题,提供了精度高、空间连续的降水产品。然而在对数据分辨率和精度要求更高的水文、气象等研究中,0.25°空间分辨率的TRMM仍不能满足业务需求,为解决上述问题,本文在前人研究基础上将MOD05加入TRMM统计降尺度模型,对研究区TRMM进行降尺度研究,得到分辨率为1km×1km的TRMM降水产品。
  本文以中国中东部区域(98°E-135°E,17°N-50°N)为研究范围,以RS、GIS技术为支撑,以气象站点观测数据为真值,首先利用MODIS level2大气产品MOD05近红外波段数据(以下简称MOD05)得到了中国区域2001-2010年1、4、7、10月的水汽含量空间分布,然后联合地面和探空资料对MOD05进行订正,以获得更加精确的中国水汽含量空间分布状况。在前人研究基础上,构建基于经度、纬度、海拔高度、cos(θ-β)×sin2a(a为坡度,θ为风向,β为坡向)、MOD05的降尺度模型,对TRMM降水产品进行统计降尺度;并与基于经度、纬度、海拔高度、cos(θ-β)×sin2a、NDVI因子的降尺度模型做比较,得出最优模型,进而得到高精度、高分辨率的中国区域面降水数据;在既有模型基础上,探究了降水转化效率的大小对模型精度的影响,研究的主要结论为如下:
  (1)总体上MOD05数据空间分辨率高、数据精度也较好,能刻画复杂地形下的水汽含量空间分布情况,适合研究大范围的水汽含量空间分布情况,但是数据精度存在系统性偏低,偏低程度由中国西北部向东南逐渐扩大;从时间上看,在1、4、7、10四个典型月中,1月反演效果最好,7月反演数据低估现象明显,4月和10月反演效果居中;由地面水汽压资料计算得到的水汽含量与探空资料值较为接近;联合地面和探空资料,利用拟合法和插值法两种订正方法订正后的MOD05数据精度均有大幅度的提高,其中插值法的订正效果略好。
  (2)MOD05降尺度模型效果和NDVI降尺度模型效果均明显好于TRMM原始数据精度,其中1月两模型估算精度较TRMM原始数据提升最明显,7月提升效果一般,4、10月提升效果居中。总体上来看,MOD05降尺度模型效果好于NDVI降尺度模型效果。其中,1、7、10月MOD05降尺度模型精度较NDVI降尺度模型精度均有一定程度的提高,4月提升效果不明显。
  (3)在降水转化效率低的局地地区,MOD05降尺度模型的估算结果精度略低于NDVI降尺度模型结果。在进行小区域的降尺度研究中,有必要对该区域降水转换效率进行探讨,以确定合适的降尺度模型。
[硕士论文] 乐涛
地理学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:蒙东地区,地处东北林草和北方农牧两大交错生态脆弱区,区内干旱缺水,土地沙漠化面积大并且沙化严重,生态环境十分脆弱。由于近年来,蒙东地区,尤其是通辽、赤峰和锡林郭勒盟地区,耕地面积不断扩张,草原过牧等原因,逐渐成为沙尘暴等沙尘天气的重要源区,直接威胁着蒙东地区乃至整个东北地区的生态安全。为了深入探讨蒙东地区潜在沙尘源区,采用遥感技术,借鉴前人经验,结合野外调研,建立蒙东地区潜在沙尘源区的指标体系。利用MODIS多光谱数据、ASD野外地面实测高光谱数据、Landsant8OLI遥感数据和2010年研究区的土地覆被生态环境十年遥感调查与评估的数据,结合研究区实际情况,进一步对沙尘源区的分级指标的获取进行了研究。利用土地覆被、土壤湿度和植被盖度数据,依据潜在沙尘源区的指标体系,对研究区的潜在沙尘源区进行了识别和分级研究,并对潜在沙尘源区的指标体系进行了精度验证。结果表明:
  (1)土地覆被类型、土壤湿度和植被盖度三个指标可通过遥感数据获取,其值精确到像元点更能准确识别蒙东地区潜在沙尘源区,相比较于其他指标,更能精确识别潜在沙尘源区。
  (2)①采用遥感技术,借鉴前人经验,结合野外调研和研究区土地覆盖实际情况,对研究区进行土地覆被类型分级研究,研究得出土地覆被类型分级的总体分类精度(Overall Accuracy)为0.795,Kappa系数为0.739,分类精度较好,可为潜在沙尘源区的识别和分级研究提供依据。②本研究选择春季植被盖度作为指标因子,因为春季植物枯落层是识别研究区春季沙尘源区的重要指标。利用MODIS数据和ASD实测高光谱数据相结合的遥感技术,建立的基于MODIS的典型地类春季植被盖度估算模型,为研究区潜在沙尘源区的精确识别提供了重要的支撑。③利用ASD地面实测高光谱数据,对研究区耕地做水分控制实验,发现与其他干旱指数相比,地表含水量指数(surface water capacity index,SWCI)更适宜表征研究区春季土壤湿度。
  (3)经叠加分析,得出研究区非沙尘源区15.11万平方千米,占研究区总面积的44%,研究区轻度潜在沙尘源区6.13万平方千米,占研究区总面积的18%,研究区中度潜在沙尘源区8.31万平方千米,占沙尘研究区的24%,研究区重度潜在沙尘源区4.95万平方千米,占研究区总面积的14%。本研究所建立的研究区潜在沙尘源区分级指标体系分类精度为0.745,分类精度较好,可以作为研究区多指标识别潜在沙尘源区的依据。
[硕士论文] 罗汉
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:沙尘气溶胶是对流层大气气溶胶的重要组成成分,它通过起沙-传输-沉降成为了全球气候变化的关键影响因素之一。以动力起沙为主的沙尘暴已经被广泛研究,而以热力起沙为主的尘卷风的起沙量在年内的贡献可能超过沙尘暴,表明尘卷风也可能是环境以及气候变化的关键要素。尘卷风的热力学理论认为对流边界层高度对尘卷风的起沙量有重要关系,如何利用长期的探空资料估算每天边界层高度的变化,对准确计算尘卷风的起沙无疑具有重要作用。本文采用位温廓线法,获得了极端干旱区的每日最大对流边界层高度(简称:CBLmax),并分析了影响CBLmax的因子,进而计算出尘卷风的起沙量及其对总起沙量的贡献,最后利用WRF模式模拟了敦煌地区尘卷风的起沙分布并对起沙结果进行验证,研究结果如下:
  1)敦煌和民勤地区CBLmax的计算及分析
  两个站点逐日CBLmax具有非常显著的年变化特征,呈单峰的正偏态分布,敦煌12月最低,5月最高;民勤1月最低,6月最高。年平均CBLmax达到2-2.4km左右,两地极端时都可出现接近6km的深厚CBLmax。热力因素对CBLmax的贡献具有决定性,云量的多寡会对其产生影响。
  2)尘卷风年均起沙量及对大气沙尘气溶胶的贡献
  敦煌和民勤的热力学效率与尘卷风的月平均起沙量均呈单峰分布,敦煌(民勤)的热力学效率5(6)月达到年中最大,而两地的尘卷风起沙量同时在6月达到年中最大。计算的尘卷风起沙量与卫星观测到的气溶胶指数(Aura-AI)具有高度一致性。尘卷风对大气年均沙尘气溶胶的贡献至少在54.4%(敦煌)和54.1%(民勤)以上。
  3)WRF模式模拟敦煌地区每日的CBLmax和尘卷风起沙量
  将计算CBLmax的干绝热曲线法和尘卷风的热力学公式耦合在WRF模式中,使模式计算CBLmax的误差由50.5%降低到18%,敦煌地区尘卷风的起沙量西高东低,沙漠地带的起沙高于戈壁和山地地区。模拟与实际计算的各月平均误差为6.7%。
[硕士论文] 杨舒畅
应用气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:干旱是对内蒙古地区影响最大的气象灾害,也是制约本区农牧业发展的最主要因素之一。本文基于内蒙古地区92个气象站1970~2014年逐日降水资料,分别计算1、3、12个月尺度标准化降水指数。根据计算结果,对内蒙古地区逐年、逐季节干旱发生频率、影响范围和作用强度的时空变化特征进行分析。利用游程理论,从月尺度SPI序列中分离出干旱历时和干旱烈度两个特征变量,分析内蒙古各地干旱历时及烈度的时空变化规律。在确定两变量各自边缘分布函数的基础上,分别计算各地区不同干旱历时和不同烈度等级的发生概率及相应变量各自的重现期。并引入Copula方法建立内蒙古地区干旱历时和干旱烈度的联合统计模型,进而计算该地区不同历时和烈度的联合发生概率及重现期,探讨内蒙古地区近45年来的干旱变化特征,结果表明:
  (1)年尺度上东部和中部地区各等级干旱的发生频率较为相近,均高于西部地区。不同季节的干旱频率空间分布形式和年尺度相似,各季节干旱发生的频率相近,但冬季干旱频率的高值区面积更大。年尺度干旱站次比和强度变化趋势相似,均呈现先减后增的变化趋势,且2000年后增幅更为明显。不同季节中,春旱的站次比和强度均有所下降,夏旱的站次比和强度均有所上升。秋旱的影响范围扩大但作用强度略有下降,冬旱则与之相反。从不同区域来看,东部、中、西三地对气候变化的响应存在明显异质性。东部和中部地区在年尺度上的干旱影响范围和强度均有所上升,而西部地区则有所下降。从季节上来看,全区春旱有所缓解,夏旱和秋旱在东中部地区有所加重,在西部地区则有所减弱,冬旱在西部加重而中东部减弱。整体而言,东部和中部变化较为一致,干旱有所增强,西部地区的干旱趋势则有所减缓。
  (2)年均干旱历时和干旱烈度的时间变化趋势较为接近,90年代前相对较低,而90年代后相对较高,整体呈增加趋势。从空间变化来看,年均干旱历时和烈度分布较为一致,均表现为中部最高、东部略低、西部最低。结合两者变化的趋势系数分析,干旱历时和烈度变化趋势的上升区主要分布在中部和东部地区,西部则以下降趋势为主。从各等级干旱历时的发生概率来看,月内干旱和季内干旱是内蒙干旱事件的主要类型,跨季干旱次之,历时半年以上干旱的发生概率最小。西部以月内干旱为主,东部以月内和季内干旱为主。中部虽然也以月内和季内干旱为主,但跨季和半年以上的干旱事件相对偏多。从各等级干旱烈度的发生概率来看,全区以轻旱和中旱较为多发,重旱次之,特重干旱更少。东部和中部地区烈度更高的重旱和特旱相对偏多。随干旱等级增加,高值区在西部有所收缩并逐渐向中部和东部地区扩展。干旱历时和烈度的重现期均随阈值的增大而增大,二者的重现期均为东部、中部较短,而西部地区较长。
  (3)内蒙古地区的干旱事件多为历时短于4个月、烈度低于2的干旱事件;月内轻旱、月内中旱、月内重旱、季内轻旱、季内中旱和季内特旱相对其它组合类型概率较大。从空间分布来看,干旱历时较短且烈度较轻的干旱类型多出现在西部地区,而干旱历时较长且强度在中旱及以上的干旱类型多出现在东部和中部地区;六种主要干旱类型中,月内轻旱的平均重现期最短,发生最为频繁。此后依次是月内中旱、月内特旱、季内中旱、季内重旱,季内特旱的重现期最长,最少发生。各等级干旱的重现期均以西部较长,中、东部较短,且随干旱烈度的增加,区域间差异明显扩大。
[硕士论文] 王玥彤
气候系统与气候变化 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:利用1961-2015年中国西南地区96个气象台站逐日气象观测资料,采用模糊信息分配法分析了我国西南地区出现冻雨天气时有利的气象要素变化规律。选取气温、湿度及日照时间确定了西南地区冻雨天气判断的评估标准:日平均气温≤2℃,日最高气温≤8℃,日最低气温≤0℃,相对湿度≥80%,日照时间≤1h。通过重建发现发生冻雨的日数在年内呈现单峰型变化,从11月到次年3月冻雨日数的演变规律是“少—多—少”,1月冻雨日数最多。此外,经检验上述指标可用于重建西南地区各站点冻雨强度指数序列,并由此评估西南地区冻雨灾害的时空分布状况。四川盆地南缘、云贵高原大部,以及湖南省东部地区冻雨指数大,表明该区域遭受冻雨灾害严重;青藏高原、川西高原地区气温虽低,但相对湿度小,日照时间长,均不满足冻雨条件,因此发生冻雨灾害的风险小。近年来我国西南地区冻雨强度总体呈现减弱的趋势。
  通过分析西南地区不同强度的冻雨年份的大气环流背景,发现冻雨强的年份大气环流经向环流强,高度距平场在欧亚大陆上有“北高南低”的表现形式,冻雨弱年份则相反。温度场上,强冻雨年份在近地面附近有上暖下冷的逆温层,利于冻雨的维持。经分析发现地形也对冻雨有明显影响,通过GIS建立西南地区冻雨气象要素精细化分布模型,发现海拔高度对冻雨的影响较大,但也不是绝对的原因,同纬度地区不同的地形条件下形成冻雨的强度不同,同经度地区,不同的山地和盆地地形,形成冻雨的强度也不相同,相对来说贵州省是冻雨分布最广泛的区域。
  冻雨的影响因子有三个方面:北大西洋海温,中国极端低温事件以及西南地区的基本地理要素。通过分析可知,北大西洋海温能够通过上下游效应持续从秋影响到冬季,在年代际尺度上北大西洋海温偏低时,我国冻雨强度偏强,反之则弱;极端低温事件能够对冻雨进行预报,发生冷昼、冷夜时次日发生冻雨的记录会增加;计算了气候灾害重现期发现西南地区气候灾害风险较大的区域是贵州省北部及东南部大部分地区,以及秦岭地区,而四川盆地以及青藏高原东部地区出现冻雨灾害的风险较小,总的来说,用GIS方法重现气候灾害重现期分布,对贵州省的冻雨模拟效果最好。
[硕士论文] 陈早阳
气候系统与气候变化 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:MJO是对流层中一个十分重要的模态。在模拟MJO的特征方面,主要有三种理论模型:摩擦波动动力(FC)模式,水汽模式(MF)模式和摩擦波动动力-水汽反馈(FC-MF)模式。由于西传罗斯贝波和水汽反馈作用的影响,MJO的传播速度很慢。为了讨论水汽反馈作用的作用,我们将MJO中的开尔文波分离出来单独研究开尔文波,从而去掉了罗斯贝波的影响。我们对比了开尔文波在三个模式中的情况而结果表明水汽反馈作用能够将开尔文波的频率降低至10-30天。
  我们提出了一个PBL抽吸的水汽与深对流之间有所延迟的理论模型。在这一模型中频散关系与湿开尔文波类似,当PBL抽吸的所有水汽都立刻激发深对流时短波增长十分迅速。当PBL抽吸的水汽在激发深对流之前在低对流层停留1天时,这一模式可以模拟出一个与MJO类似的模态,其中MJO的三个特征:独特的频散关系,水平四极涡结构和长波最不稳定性均能模拟出来。当深对流的一部分有所延迟时,类开尔文波与类MJO模态能够同时被模拟出来,其中类MJO模态中低频长波极其不稳定且类湿开尔文波模态中的高频短波也不稳定。
  在这个延迟过程中,水汽调整时间即对流层所收集到的水汽与它形成降水之间的时间差。有趣的是在位相关系上长波与短波的水汽调整时间是不同的。因此我们使水汽调整时间随波动的尺度变化,即长波的水汽调整时间长而短波的水汽调整时间短。结果表明它能够将不稳定的低频MJO中的开尔文波部分和不稳定的高频开尔文波同时模拟出来,这将有望提高GCMs模拟MJO的能力。
[硕士论文] 彭志兴
测绘科学与技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:遥感反演的地表温度作为许多陆面过程模型重要且敏感的输入参数,广泛应用于天气预报、林火监测、冻害监测、水资源利用和城市气候监测等方面。验证遥感反演的地表温度的精度、量化其误差,不仅有利于遥感算法的改进,同时为遥感产品的深入应用提供支持。由于异质性下垫面站点实测数据与遥感产品存在尺度不匹配、观测方式差异等问题,地面实测值直接作为验证的“真值”可能存在较大误差。本文以黑河下游试验区为研究对象,考虑太阳光照方向-地面-传感器观测方向几何关系以及空间异质性等,构建地面场景模型用以模拟目标像元LST,实现地面单点测量值向目标像元尺度LST的转换。
  本文以黑河流域下游四道桥试验区为研究区,于2014年7~8月和2016年7月,在混合林站、胡杨站和超级站样方内开展地面三维结构参数和地表热辐射观测试验。分别通过地面站点数据和机载航空数据两种方式构建场景模型,模拟了四分量净辐射传感器视场内的地表温度。基于地面站点数据构建真实三维场景模型将传感器视场所在地面简化为平面,树冠简化为椭球体,模拟光照和观测方向,获取传感器组分比例。利用热像仪和红外辐射计实测地物辐射温度,经过仪器定标、大气校正等处理后得到模型组分温度。然而,获取大范围地面数据存在一定的困难。因此,利用机载航空数据构建基于航空数据的地面场景模型。利用机载激光雷达数据构建地表三维场景。利用机载热像仪获取地表组分温度。原始机载热像仪数据进行航带划分、航带拼接、航带大气校正计算后得到机载地表温度数据。基于地面实测数据建模的结果表明,采用热像仪获取的地表温度作为组分温度输入模型模拟的地表温度与四分量反演的地表温度具有较高的一致性。在胡杨站的模拟结果表明,平均偏差(Bias)为1.9 K,均方根误差(RMSE)1.7 K;混合林站模拟结果,Bias为1.9 K,RMSE为1.2 K。红外辐射计采集的地表组分温度模拟的地表温度比四分量反演的地表温度偏高5~10 K。基于机载航空数据建模的结果表明,Bias为0.7 K,RMSE为2.6K。构建的真实三维场景模型在异质性下垫面像元尺度地表温度“相对真值”模拟中表现突出,以期为异质性下垫面遥感反演的地表温度验证提供有力支撑,从而更准确的量化遥感反演的地表温度的精度和不确定性。
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