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一种提高光纤水听器解调系统噪声传递系数稳定性的多相相位生成载波解调算法

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光学学报 2024年第2期44卷 135-143页

作者：侯庆凯姚琼陈虎熊水东国防科技大学气象海洋学院深海科学技术研究所湖南长沙410073

相位生成载波(PGC)调制解调是干涉型光纤水听器常用的解调方法。首先,分析并建立了PGC解调系统的噪声传递模型,研究了光源强度噪声对PGC解调输出噪声的影响机理,分析了调制深度和工作点两个参数对PGC解调噪声稳定性的影响。然后,提出了... 详细信息

相位生成载波(PGC)调制解调是干涉型光纤水听器常用的解调方法。首先,分析并建立了PGC解调系统的噪声传递模型,研究了光源强度噪声对PGC解调输出噪声的影响机理,分析了调制深度和工作点两个参数对PGC解调噪声稳定性的影响。然后,提出了一种基于3×3耦合器的多相PGC解调方案,即在传统PGC解调架构中引入3×3耦合器进行多相检测,利用3×3耦合器的相移特性对三路干涉信号进行融合处理。在不同的调制深度条件下,该方案可以降低水听器工作点变化所引起的光源强度噪声传递系数波动范围。实验结果显示,在常用的调制深度范围(1.7~3.4)内,工作点变化导致的噪声传递系数波动峰谷值小于0.5 dB,噪声稳定性相比传统PGC解调系统显著提升。

关键词：干涉型光纤水听器相位生成载波解调噪声稳定性 3×3解调

基于探空的FY-4B/GIIRS温湿廓线检验和订正

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应用气象学报 2024年第5期35卷 538-550页

作者：金子琪余贞寿郝世峰张红蕾陆正奇张树宪浙江省气象科学研究所杭州310052 浙江省气象台杭州310017

以探空资料为基准,对2023年2月—2024年1月风云四号气象卫星B星(FY-4B)干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)温湿廓线产品开展检验评估,分析误差特征,并利用概率密度匹配法(PDF方法)对云天温度廓线进行订正。结果表明:晴天条件下温度平均偏差为-... 详细信息

以探空资料为基准,对2023年2月—2024年1月风云四号气象卫星B星(FY-4B)干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)温湿廓线产品开展检验评估,分析误差特征,并利用概率密度匹配法(PDF方法)对云天温度廓线进行订正。结果表明:晴天条件下温度平均偏差为-0.3~1 K,均方根误差在2 K以内;湿度平均偏差为0~1.3 g·kg^(-1),均方根误差最大值位于近地层,约为2.1 g·kg^(-1)。云天条件下偏差增大,平均偏差整体呈正值,温度均方根误差为2.2~2.7 K,湿度均方根误差最大值约为3 g·kg^(-1)。12:00(世界时,下同)近地层温度偏差较00:00有所增大;晴天条件下,12:00400 hPa以下的湿度偏差大于00:00;云天条件下,00:00750~950 hPa的湿度偏差大于12:00。云天条件下温湿廓线系统性偏差明显,与质控码为0的样本相比,质控码为1的样本偏冷、偏干加剧,且偏差分布更为离散,温度偏差呈不对称的双峰分布。PDF方法可有效减小FY-4B/GIIRS温度廓线的系统性偏差,订正后,质控码为0和1的样本平均偏差分别由0.74 K和2.07 K下降至-0.03 K和0.01 K,均方根误差分别由1.89 K和3.20 K减小至1.73 K和2.34 K。

关键词： FY-4B/GIIRS 探空资料温湿廓线检验评估概率密度匹配法

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多种模式降水预报的稳定性特征研究

气象 2024年第4期50卷 420-433页

作者：曲巧娜吴炜山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省气象科学研究所济南250031

预报的稳定性是指对同一时段在不同时间发布的多时效预报结论的一致性,是模式预报质量的一个重要方面,较大的不稳定性会给使用者造成困扰。为深入了解业务常用模式的稳定性,使用相对标准偏差指标计算不同时效预报的降水量波动大小,并改... 详细信息

预报的稳定性是指对同一时段在不同时间发布的多时效预报结论的一致性,是模式预报质量的一个重要方面,较大的不稳定性会给使用者造成困扰。为深入了解业务常用模式的稳定性,使用相对标准偏差指标计算不同时效预报的降水量波动大小,并改进了Flip-Flop指数(改进后简称FF_(norm)),计算多时效降水量预报变化趋势的翻转程度,衡量预报变化趋势的稳定性,对2种全球模式(ECMWF、NCEP-GFS)、3种区域模式(CMA-MESO、CMA-SH9、HHUPS-ST),在中国6个气候分区中降水预报的稳定性进行对比分析,分为实况有降水和暴雨及以上降水2种情况进行了讨论。结果表明:实况有降水时,相对区域模式来说,全球模式的多时效降水预报的相对标准偏差较小,即模式降水量预报的波动较小;各模式对西南区的西部、东北区的东部以及华南区的南部预报的波动性相对较小,西北区的西部波动性较大。就多时效降水量预报变化趋势而言,2种情况下均为CMA-MESO、NCEP-GFS和ECMWF的稳定性较好,其FF_(norm)指数小于HHUPS-ST和CMA-SH9模式,其中CMA-MESO对西南区、华南部分地区降水量预报变化趋势的稳定性较为突出;CMA-SH9的指数最大,多时效降水量预报变化趋势稳定性较差;各模式对长江中下游地区的FF norm指数相对较大,多时效预报趋势的稳定性较差。有降水时,CMA-MESO随时效临近的降水量预报变化趋势稳定(单调递增、单调递减或不变)的频次最多,其次是NCEP-GFS,2种降水情况下,该2种模式的降水量预报均为随时效临近单调递增次数大于递减次数,且CMA-MESO单调递增特征尤其显著。以上特征能够为模式调试和预报决策提供参考。

关键词：多时效降水量预报相对标准偏差改进的Flip-Flop指数稳定性

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辽东半岛一次湿下击暴流过程分析

高原气象 2024年第2期43卷 411-420页

作者：贾旭轩梁军刘晓初冯呈呈张子莹中国气象局沈阳大气环境研究所辽宁沈阳110166 大连市气象台辽宁大连116001

2020年9月11日辽东半岛南部发生了一次强对流天气,并出现了湿下击暴流,大连金州得胜站地面最大阵风达到21.7 m·s^(-1)。本文利用常规气象资料、大连多普勒天气雷达资料、欧洲中期天气预报中心第5代全球再分析资料和高分辨率中尺度数值... 详细信息

2020年9月11日辽东半岛南部发生了一次强对流天气,并出现了湿下击暴流,大连金州得胜站地面最大阵风达到21.7 m·s^(-1)。本文利用常规气象资料、大连多普勒天气雷达资料、欧洲中期天气预报中心第5代全球再分析资料和高分辨率中尺度数值模拟资料,对此次湿下击暴流天气过程的环流背景、对流风暴发生发展环境及其回波特征等进行分析。结果表明:(1)此次强对流天气发生在北上台风变性形成的高空冷涡东部西南风与东南风的切变线上,地面辐合线和低空急流是触发初始对流的直接系统,初始对流在高空辐散耦合作用下发展加强;对流系统西移登陆至地面冷池与其东部暖空气之间形成锋生带上,辐合抬升作用加强,促使对流系统组织化程度更高、强度更强。(2)高温、高湿、对流不稳定层结是对流系统发生发展的有利环境条件。强对流发生前,探空曲线“上干下湿”、呈“V”型分布,抬升凝结高度明显下降;湿下击暴流发生时,径向速度垂直分布为中层径向辐合、低层辐散;瞬时大风出现前后,大连多普勒天气雷达在高、低仰角均探测到超过45 dBZ强反射率因子缺口,高仰角强反射率因子缺口先于低仰角出现,通过监测高仰角强反射率因子的变化,对湿下击暴流有一定的预警作用。

关键词：湿下击暴流低空急流冷池强反射率因子缺口

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黄渤海海区风速推算方法及效果评估

气象 2024年第2期50卷 234-245页

作者：曲巧娜吴炜山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省气象科学研究所济南250031

为了弥补海上风场监测数据不足,提高对黄渤海海上风场监测能力,针对不同大气环流形势,基于较为稳定的74个沿海和海岛站等陆基站2017—2020年风场观测资料,以及同时段具有一定连续性的21个浮标站和船舶站等海基站观测数据,采用多元线性... 详细信息

为了弥补海上风场监测数据不足,提高对黄渤海海上风场监测能力,针对不同大气环流形势,基于较为稳定的74个沿海和海岛站等陆基站2017—2020年风场观测资料,以及同时段具有一定连续性的21个浮标站和船舶站等海基站观测数据,采用多元线性回归方法,建立由陆基站推算海区风速的模型。利用2021年实况资料对推算结果进行检验评估。结果表明:分别针对全部风力等级和6级及以上大风建立的风速推算模型(以下分别简称CM模型和HM模型)均具有较高的可靠性,其中HM模型对大风推算的准确率更高;8种天气类型中共5种类型发生大风的概率高于60%,其中对西北高东南低类型的推算效果最好,对西高东低型、西南高东北低型和西北低东南高型的6~7级大风推算效果较好,对8级及以上大风的推算效果略差;不同海区大风的推算结果中,对黄渤海大部分海区推算的风速略偏小,仅对渤海西南部海区的部分站点推算的风速略偏大;对黄海北部海区风速推算的平均绝对误差最小(0.95 m·s^(-1)),对其他海区风速推算的平均绝对误差在1.32~1.70 m·s^(-1);在海区观测不连续、不稳定的情况下,推算的风速能够对海上风场资料进行有效的补充。该推算方法易于业务化应用,可随不同海区观测资料的增加而进一步优化,对海洋观测布局设计也有一定的参考作用。

关键词：黄渤海大风实况天气分型推算检验

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基于观测与预报数据融合的森林火险预报

科学技术与工程 2024年第23期24卷 9804-9810页

作者：罗永明曾行吉谢映何立陈燕丽广西壮族自治区气象科学研究所/国家卫星气象中心遥感应用基础南宁530022 广西壮族自治区气象信息中心南宁530022

针对气象因子日变化波动大容易引起森林火险气象等级预报变动大这一问题,参考布龙-戴维斯方案森林火险气象预报模型的构建思路,利用2016—2020年广西1785个森林火灾样本和气象观测数据,建立森林火险气象指数模型(简称“模型”)。将气象... 详细信息

针对气象因子日变化波动大容易引起森林火险气象等级预报变动大这一问题,参考布龙-戴维斯方案森林火险气象预报模型的构建思路,利用2016—2020年广西1785个森林火灾样本和气象观测数据,建立森林火险气象指数模型(简称“模型”)。将气象观测数据输入模型,计算出每日森林火险气象监测指数,同时,将智能网格预报数据输入模型,计算出每日森林火险气象预报指数,然后利用加权算法将每日森林火险气象监测指数和每日森林火险气象预报指数进行融合计算,得到森林火险气象融合预报指数。利用2021年6月—2023年6月789个火灾样本,对林火险气象融合预报指数进行验证,结果表明:融合后未来1~7 d森林火险等级预报准确率从82%~56%,较融合前预报准确率提升1%~3%,基本满足目前广西森林火险气象等级预报业务应用。

关键词：森林火险观测与预报数据融合指数模型

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弄岗黄层孔菌的驯化栽培及其抗氧化活性

菌物学报 2024年

作者：林建添黄福常梁云龙李苗苗王斯炜广西大学农学院食用菌研究所

对采自广西弄岗自然保护区的弄岗黄层孔菌Fulvifomes nonggangensis进行生物学特性的分析及驯化栽培，并就栽培获得子实体水提物的抗氧化活性进行初步研究。结果表明最佳栽培条件组合为果糖为碳源、酵母提取物为氮源、温度28 ℃及pH 6.... 详细信息

对采自广西弄岗自然保护区的弄岗黄层孔菌Fulvifomes nonggangensis进行生物学特性的分析及驯化栽培，并就栽培获得子实体水提物的抗氧化活性进行初步研究。结果表明最佳栽培条件组合为果糖为碳源、酵母提取物为氮源、温度28 ℃及pH 6.5；温度对菌丝生长的影响程度最大。驯化栽培最佳培养基配方为棉籽壳40%、木屑38%、麸皮20%、石灰1%、石膏1%；菌丝生长速度达到0.33 cm/d，平均产量27.26 g/袋，生物学效率达到12.98%。采用超声法提取的子实体水提物，当浓度达到5 mg/mL时，DPPH的清除率达到84.45%，而浓度仅为2.5 mg/mL时，ABTS的清除率仍达到93.82%，说明该菌具有较好的抗氧化活性。本研究为弄岗黄层孔菌的规模化栽培和产业化利用提供数据支撑。

关键词：黄层孔菌属正交试验生物学效率抗氧化活性

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黑龙江省大豆渍害过程雨量指标构建

大豆科学 2024年

作者：余兰闫平吕佳佳姜丽霞黑龙江省气象科学研究所

为定量评估黑龙江省大豆渍害灾损程度，本文以黑龙江省为研究区域，大豆为研究对象，基于研究区75个气象站1961—2022年长时间序列大豆渍害历史资料、降水量资料及27个农业气象站1980—2022年大豆生育期资料，利用柯尔莫哥罗夫-斯米尔... 详细信息

为定量评估黑龙江省大豆渍害灾损程度，本文以黑龙江省为研究区域，大豆为研究对象，基于研究区75个气象站1961—2022年长时间序列大豆渍害历史资料、降水量资料及27个农业气象站1980—2022年大豆生育期资料，利用柯尔莫哥罗夫-斯米尔诺夫检验及置信区间阈值法，构建黑龙江省大豆关键生育期渍害过程雨量等级指标，通过预留的渍害样本进行指标验证，同时分析研究区大豆渍害时空分布特征。结果表明：降水过程在1～5 d范围内大豆轻、中、重度渍害雨量下限值，出苗—三真叶期分别为53，86，111 mm，开花结荚期分别为62，95，113 mm；降水过程6～7 d大豆轻、中、重度渍害雨量下限值出苗—三真叶期分别为90，113，147 mm，开花结荚期分别为97，119，140 mm。黑龙江省大豆渍害平均发生次数高值区主要位于中部、东北部、南部和西部局部地区，1981、1984、1985、1991、1994、1998、2012、2013、2017和2019年发生较多。指标验证结果及大豆渍害时空分布特征与历史灾情记录较吻合。研究结果对黑龙江省大豆安全生产具有重要意义。

关键词：大豆生育期渍害过程雨量等级指标

基于DSSAT模型模拟气候变化对江西双季稻生长期和产量的影响

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作物学报 2024年第10期50卷 2614-2624页

作者：张方亮刘文英田俊汪建军刘丹杨军李迎春章毅之江西省气象科学研究所江西南昌330096 江西省农业气象中心江西南昌330096

江西是中国双季稻的主要种植地区。气候变化严重影响了双季稻生产。基于江西省1981—2022年逐日气象资料和双季稻作物资料,对DSSAT模型进行调参验证;利用验证后的DSSAT模型,分析江西省双季稻生长期和产量空间分布和时间变化趋势;采用t... 详细信息

江西是中国双季稻的主要种植地区。气候变化严重影响了双季稻生产。基于江西省1981—2022年逐日气象资料和双季稻作物资料,对DSSAT模型进行调参验证;利用验证后的DSSAT模型,分析江西省双季稻生长期和产量空间分布和时间变化趋势;采用t检验方法,明确气候变化对江西早稻和晚稻的影响差异。结果表明:(1)江西早稻(晚稻)播种期至开花期天数、播种期至成熟期天数和产量模拟值与观测值的归一化均方根误差分别为1.87%(1.86%)、2.05%(2.36%)和6.05%(7.30%),D指标分别为0.97(0.98)、0.96(0.96)和0.95(0.94);(2)固定播期和品种条件下,1981—2022年江西早稻和晚稻生长期均呈显著缩短趋势,平均每10年分别减少2.22 d和1.61 d;研究期间江西早稻和晚稻潜在产量均呈显著下降趋势,平均每10年分别减少181.30 kg hm^(-2)和276.16 kg hm^(-2);(3)t检验表明,江西早稻生长期气候倾向率极显著地小于晚稻,而江西早稻潜在产量气候倾向率极显著地大于晚稻。DSSAT模型可较好的模拟江西双季稻生长发育和产量。气候变化对江西早稻生长期和晚稻潜在产量影响更加明显。本研究为江西双季稻作物模型研究、产量预报和气候变化评估提供了科学依据。

关键词： DSSAT 早稻晚稻生长期水稻潜在产量

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