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2011年 第47卷 第4期 刊出日期：2011-07-20

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IR4通道反照率计算及其在降水过程分析中的应用

王凌霄,王洪庆,王玉,林隐静

2011, 47(4):  599-606. 

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在推导IR4通道反照率反演公式的基础上, 将IR4通道亮温及其反照率计算结果用于北京地区夏季降水过程的个例分析。结果表明: IR4通道反照率在降水形成前会出现明显的先升后降的现象, 对降水的反馈早于红外长波(IR1)和水汽(WV)通道; 在强降水后的弱回波阶段, IR1和WV通道亮温会继续下降, 极值位置延迟于雷达最强回波位置, 而IR4通道亮温和反照率这一阶段的变化趋势与以上2个通道相反。

对云量的长程相关性研究

郜建华,薛惠文

2011, 47(4):  613-618. 

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为了探索云量的变化规律, 利用去趋势波动分析(DFA)方法, 选取北京、上海、太平洋西部和太平洋东部等4个区域, 对ISCCP每3小时的云量时间序列进行了分析, 发现: 这4个区域的云量在大的时间尺度上存在幂律相关性, 即云量具有较强的长程相关性(或持续性); 西太平洋上空云量的长程相关性强于东太平洋上空和其他两个地区。还发现海洋上折点出现的时间迟于陆地上。

北京地区PM10质量浓度与边界层气象要素相关性分析

郭利,张艳昆,刘树华,李炬,马雁军

2011, 47(4):  607-612. 

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对北京市2007年观象台观测站PM₁₀质量浓度资料、观象台气象自动站资料、风廓线资料和探空资料进行了数据分析。结果表明, 在污染物源强一定的条件下, 污染物的积累、稀释、扩散和清除主要取决于气象条件。近地面风速、温度、湿度、气压和边界层高度等气象条件对于可吸入颗粒物的污染程度有着很重要的影响: PM₁₀质量浓度与地面风速、温度、湿度、气压和大气边界层高度呈显著相关性, 并且相关性随季节变化明显。其中, 6月PM₁₀质量浓度与地面风速和大气边界层高度呈负相关性, 而与温度呈正相关, 11月则与温度成负相关; 风速与PM₁₀质量浓度之间的相关性可以用二次多项式来描述, 二者呈“U”形变化。另外由11月份PM₁₀质量浓度资料的分析表明, 当月PM₁₀质量浓度最小值对应的风速为4.1 m/s。

自适应窄波束在短波对跖通信中的应用

温淼文,李彦丽,段晓辉,焦秉立

2011, 47(4):  581-586. 

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通过在接收端引入等效对跖点，将短波对跖通信转化成了若干个等效对跖通信链路。由于对跖通信收发两点间可传播方向很多并且各方向上存在具有不同传输时延和输出功率的传输模式，导致通信信道具有很强的频率选择性衰落特性。提出在发射端采用自适应天线阵列形成窄波束的方法, 在空间上将发射能量对准主路径同时抑制其他路径信号，增强了接收信号功率及提高相干带宽。计算结果证实了该方法的有效性。

单频精密单点定位中基于卡尔曼滤波的自适应导航算法

陆晨曦,谭云华,朱柏承,周乐柱

2011, 47(4):  587-592. 

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提出一种应用于单频精密单点定位的动态实时导航算法, 该方法利用卡尔曼滤波对载波相位等观测量进行实时处理, 无需静态初始化并能达到较高的定位精度。通过改进基于新息自适应的卡尔曼滤波, 提高导航算法在动态环境下的稳定性与定位精度。针对单频定位中的电离层修正问题, 通过建立映射模型, 将电离层影响作为待估计量进行滤波。在可见星数不小于5颗的条件下, 能够较准确地修正电离层。静态实测算例与动态仿真证明了该算法在静态与动态应用中的有效性。

MASH21 Sigma-Delta调制器的自顶向下设计

葛彬杰,王新安,张兴,冯晓星,汪清勤

2011, 47(4):  593-598. 

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提出MASH21调制器的自顶向下设计方法。在系统级, 通过系数缩放对积分器的输出进行限制; 在电路级, 通过积分器的瞬态建模分析运放非理想因素对调制器的影响, 并得到SNR和面积功耗最优的设计区域。通过一个数字音频MASH21调制器的设计对此方法进行了验证。该调制器基于TSMC18MMRF工艺实现, 在1.8 V的单电压下工作, 测试显示调制器的SNDR达到91 dB。

GPS探空和飞机探测在2009年春季张家口地区一次降水过程分析中的应用

邱珩,房文,汪晓滨,蔺洪涛

2011, 47(4):  619-626. 

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利用Vaisala RS-92型GPS探空仪加密探测和飞机云物理探测资料, 对2009年春季张家口地区一次层积云降水过程进行了研究。从准饱和区、位势不稳定区以及风场的演变等方面探讨了降水的宏观天气学特征; 从水汽输送、水汽总含量变化, 各高度水汽分布等方面分析了降水的水汽变化特征。同时, 对GPS探空和飞机探测结果进行了对比分析。

基于EEMD分解的欧洲温度序列的多尺度分析

王兵,李晓东

2011, 47(4):  627-635. 

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利用EEMD方法对欧洲5个站大于 150年逐日温度序列进行分解, 分析了欧洲温度序列的低频变化、年循环及季节变化。结果表明: 欧洲5站温度低频变化均存在明显的特征时间尺度, 即年际、年代际和世纪尺度等; 年循环强度在1910?1940年及1970年年末以后的两个暖期里均处于偏弱的状态, 尤其是最近30年里年循环强度减弱趋势更加明显; 此外, 与1910?1940年相比, 在20世纪70年代末以来的暖期里, 夏季更长, 冬季更短。

利用风云2C静止卫星可见光资料反演气溶胶光学厚度

任通,高玲,李成才,毛节泰,李万彪,石光明,杨东伟,王磊

2011, 47(4):  636-646. 

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探讨利用中国风云2C静止卫星可见光资料反演气溶胶光学厚度(AOD)的数值方法。通过计算一个月中每日同一时刻平均地表反射率来降低地表反射率估计的随机性, 讨论了该方法中对清洁天AOD值的不同假设对结果的影响。将2008年5月由风云2C可见光资料反演得到的AOD产品分别与东亚6个AERONET站点的AOD产品和MODIS的AOD产品进行了比较, 分析了风云2C卫星的AOD产品算法的误差来源和降低误差影响以及改善产品质量的方案。结果对比表明, 在东亚地区利用风云2C可见光资料反演的AOD产 品可以展示气溶胶的分布样式, 但是目前的算法高估了中国西南部地区和低纬度一些地区的AOD值而低估了中国东部地区的AOD值。

2008年残奥会一次预报失败天气个例的数值模拟不确定性研究

王一川,张庆红

2011, 47(4):  647-654. 

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2008年9月14日一个飑线袭击北京, 城区发生了短时雷雨和大风天气, 而当时的天气预报失败。利用WRF (weather research and forecasting)模式和ARPS (advanced regional prediction system)模式的资料分析系统ADAS (ARPS data analysis system), 研究了模式水平分辨率, 不同观测资料(风云2C卫星资料、MICAPS数据、GTS (global telecommunication system)数据)同化所产生的初始场对这次飑线过程模拟的敏感性。结果表明, 15 km模式分辨率不能模拟出北京的降雨过程, 而5 km水平分辨率模式均能模拟出北京的降雨过程, 只是降雨落区和强度有所不同。不用资料同化的对照试验不能模拟出城区主要降水区。使用资料同化系统ADAS后, 降水落区均有改善。MICAPS资料中河套地区一个探空站的加入, 使得初值中河套地区的东北风比控制试验强, 模拟的飑线比控制试验偏南, 和实况更加接近。

科尔沁沙地地区地表温度的确定和分析

张鹏,张宏升,杜金林,刘辉志

2011, 47(4):  655-663. 

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利用2001年夏季和2002年春季在内蒙古科尔沁沙地开展的近地面层微气象观测资料, 计算和分析了流动沙丘下垫面地表温度及特征规律。在不同土壤深度间土壤性质分层均匀的假设下, 对不同实测土壤温度进行离散傅立叶变换, 结合土壤热传导方程, 由土壤温度主频振动振幅衰减与位相差计算的土壤导温率具有较好的相关; 利用不同深度土壤导温率关系和土壤温度主频及各谐波振动的振幅与位相推算地表温度, 由5 cm和10 cm土壤温度测量值计算的地表温度相关性较好。土壤温度振动日振幅随深度按指数衰减, 80 cm深度处地温值的日变化较小。

大气污染化学事故危害预测数值模拟(CDM)与验证

黄顺祥,陈海平,刘峰,刘树华,朱凤荣

2011, 47(4):  664-670. 

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建立了对复杂地形上大气污染化学事故进行危害评估与预测的数值模式(CDM), 该模式可以快速预测大气污染化学事故的危害范围、危害等级、危害面积和危害纵深等, 为事故应急处置提供快速、直观和定量的决策依据。分别应用外场扩散和水槽模拟实验对CDM进行了验证。数值模拟与外场扩散实验的验证结果表明, 二者在危害范围、危害纵深和危害等级等方面均具有很好的一致性, 不同距离上剂量相对误差在1倍以内, 平均相对误差为20.6%, 剂量阈值为0.66和0.24 g?s/m³ 的危害纵深相对误差分别为-26.3%和10.2%。数值模拟与水槽模拟实验结果表明, 不论是在中性大气条件下还是在稳定大气条件下, 二者均吻合很好。

利用OMI卫星资料计算NO2地面浓度的方法研究

丁宇宇,彭丽,冉靓,赵春生

2011, 47(4):  671-676. 

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利用OMI NO₂卫星遥感数据, 分析了2006年5月至2008年8月上海市NO₂对流层柱浓度, 提出了由对流层柱浓度计算NO₂地面浓度的方法。由上海市徐家汇区实地观测的近地面NO₂浓度数据, 结合全球大气化学传输模式MOZART-2, 得到经过订正的近地面NO₂浓度, 并与柱浓度计算得到的NO₂地面浓度进行了对比。结果显示, 由柱浓度计算得到的NO₂地面浓度与实地观测NO₂地面浓度月平均数据相关性为R²=0.88, 表明计算得到的NO₂地面浓度与实地观测一致性较好, 能够准确反映地面污染情况, 由卫星遥感NO₂对流层柱浓度计算NO₂地面浓度的方法是可行的。

全极化SAR的方向角纠正在估算裸土含水量时的应用

袁蔚林,秦其明,杜世宏,沈心一

2011, 47(4):  698-702. 

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应用JPL/AIRSAR的L波段全极化数据, 分别计算理论模型算法和圆极化算法的方向角, 并对全极化SAR数据进行角度纠正, 将结果与改进的积分方程模型(AIEM)预测值进行对比。结果表明: HH和VV极化下后向散射系数和同极化比的均方根误差由1.93, 1.37, 1.89 dB分别下降到1.62, 1.24, 1.62 dB 和1.39, 1.19, 1.46 dB。证实了在使用全极化SAR数据估算裸土含水量时, 进行方向角纠正数据的有效性。

RZB型钻孔应变仪在青藏高原东缘地应力监测中的应用

李涛,陈群策,欧阳祖熙,宁杰远,陈征,吴立恒

2011, 47(4):  677-683. 

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介绍新一代RZB-3型钻孔应变仪, 及其用于地壳应力应变连续观测的特点。对四川江油地应力监测站RZB-3A型分量式钻孔应变仪观测数据进行了初步分析, 结果表明: 安装于江油地应力监测站的RZB-3A型分量式钻孔应变仪有着较高的分辨率。系统参考元件的数据表明, 观测系统分辨率优于10^-9应变量级, 不仅记录到清晰的固体潮汐, 还记录到宽频带应变地震波。特别地, 由于四分量钻孔应变观测的优越性, 已经获得的数据表明, 该观测系统对台站邻区地壳水平应变场的面应变测量精度较高。因此, 将新型分量式钻孔应变仪应用于青藏高原东缘地应力连续观测, 对于揭示该区域应力场活动与地震的关系有重要意义。

断层转折褶皱角度参数关系的一种几何学分析方法

蔡振忠,黄少英,王月然

2011, 47(4):  684-688. 

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通过对断层转折褶皱Suppe模型角度关系的深入分析, 提出一种应用圆周和三角形来进行褶皱变形的几何图解方法, 论证了该几何作图方法的合理性和准确性。分别就实际应用中4种主要常见情况, 即已知半翼间角γ和断层切层角θ、已知半翼间角γ和前翼倾角β、已知断层切层角θ和前翼倾角β以及已知断层切层角θ和断层转折角φ情况下的几何构图方法进行了阐述。通过应用实例和结果对比分析, 表明该方法具有成图过程简单而结果准确的特点, 可提高建模的准确性, 具有很好的应用效果。

利用CBERS数据开展资兴市东江水库库区地质灾害动态监测试验研究

徐岳仁,何宏林,申旭辉,陈立泽

2011, 47(4):  689-697. 

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利用中巴地球资源卫星(CBERS)的多时相影像，以湖南省资兴市东江水库库区为研究区，开展基于遥感解译的地质灾害动态监测试验研究，获得1999, 2003, 2005, 2006及2008年各年的滑坡点分别为105, 178, 66, 1344和153处，2006年泥石流13处。近10年来研究区灾害集中发生在2006年7月“碧利斯”特大暴雨期间，表现为滑坡、泥石流的群发性特征，其空间分布与暴雨中心吻合；灾害体的影像特征随着时间推移从清晰可辨到逐渐模糊而无法识别，目标解译灾害体应使用灾害发生后最近的影像进行解译。研究表明，利用CBERS多时相影像可以监测库区地质灾害的发生发展过程，基于在库区的试验研究，CBERS影像数据可用于区域地质灾害的动态监测。

激光雷达GLAS与ETM联合反演森林地上生物量研究

董立新,吴炳方,唐世浩

2011, 47(4):  703-710. 

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在实现大脚印激光雷达GLAS森林冠顶高度反演算法基础上, 建立了复杂地形条件下森林地上生物量神经网络反演模型, 制作了研究区森林地上生物量分布图。总体上, 激光雷达GLAS森林冠顶高度和地上生物量估算精度较高。森林冠顶高度针叶林精度最好(R²=0.692); 阔叶林次之(R²=0.5062); 地上生物量反演结 果与实测结果十分接近, 在空间分布上与土地覆盖分布特征非常一致。

江汉平原北部明清时期的环境演变

钟愉佳,莫多闻,李宜垠,史辰羲,胡珂,刘辉

2011, 47(4):  711-718. 

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通过对江汉平原北部蔡?西剖面沉积物粒度、地球化学元素、孢粉等相关数据的综合分析, 揭示了该地区约1250年以来环境演变历史。通过沉积物的野外观察、粒度数据分析及剖面所处地貌部位的综合分析认为, 该剖面沉积物主要为汉江等周围水系洪水带来的泥沙泛滥至低洼平原区, 并以近乎停滞的低缓流速沉积而成, 所以沉积物以细粒的黏土质粉砂为主, 并由于沉积物来源区存在广泛的黄土沉积分布, 使得沉积物具有某些类似于黄土的沉积特征。1500年前后沉积物粒度的明显变粗和分选的明显变差, 可能反映洪泛作用的增强。地球化学元素和孢粉分析结果揭示, 该地区自1250年以来的气候可以划分为较为暖湿、偏干凉、较为暖湿和稍许干凉化的4个阶段。其中1500年前后出现的显著气候干凉化事件反映出明清时期气候中突出的一次降温事件, 这个时间段洪泛作用增强同气候干凉化事件的对应表明气候的干凉化可能是导致洪泛过程增强的因素之一。

大学新生入学适应状况研究??组织新成员社会适应理论的校园探索

李宜轩,陈琨,姚翔,王奕

2011, 47(4):  719-726. 

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考察了组织新成员社会适应理论对于大学新生校园生活适应过程的适用性。142名北京大学2009级 本科新生在入学3个月时报告了他们的适应指标和心理健康水平; 在入学6个月时, 他们再次被邀请报告他们的心理健康水平、第一学期的成绩与社会活动表现。结果表明: 新生的入学适应水平能够有效预测入学3个月和6个月时的一般生活满意度、入学3个月时的抑郁和第一学期的学术表现与社会活动表现; 具体而言, 自我效能更能有效预测新生的一般生活满意度, 社会接受更能有效预测新生3个月时的抑郁和社会活动表现, 角色清晰更能有效预测新生的学术表现。研究结果证明组织新成员社会适应理论可以被用于研究大学新生校园生活的适应状况。

基于PESR模型的深圳河流域生态风险分析

杨沛,李天宏,毛小苓

2011, 47(4):  727-734. 

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从生态风险变化的角度出发, 在PSR(pressure-state-response)模型的基础上建立了流域综合生态风险评价的压力-效应-社会响应模型(pressure-effect-social-response,PESR), 探讨了快速城市化对深圳河流域生态环境的影响。结果表明: 1993?2007年期间深圳河流域的综合生态风险有所减小, 风险等级由1993年的较高级降至2007年的中级; 压力指数(PI)随着社会经济的不断发展逐渐增长, 效应指数(EI)基本保持稳定, 而社会响应指数(SRI)随着环保措施的加强而逐渐减小。综合生态风险的结果表明, 尽管社会经济压力不断增大, 但是环境保护措施的加强对缓解风险作用显著, 整体上会使得生态风险下降。

炼油厂废水库底泥中半挥发性有机污染物监测与评价

王永华,李立人,张宝忠

2011, 47(4):  735-740. 

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采用超声提取结合GC/MS测定了克拉玛依炼油厂污水库底质中的半挥发性有机物。选择16个多环芳烃作为加标物, 测定超声提取法的回收率在65%~94%。从底泥中检出62个色谱峰, 能准确定性20个组分, 主要包括9个多环芳烃、5个正构烷烃和3个酚类化合物。对缺少标准物的组分采用结构相似物进行定量, 浓度范围在0.1~259 ng/g。估算萘、芴和菲的log K_oc分别为3.82, 4.27和4.22。推断3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醛是3,5-二叔丁基-4-羟基甲苯的环境降解产物。

基于EIO-LCA模型的中国部门温室气体排放结构研究

计军平,刘磊,马晓明

2011, 47(4):  741-749. 

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基于中国2007年经济投入产出生命周期评价(EIO-LCA)模型, 构建了部门温室气体排放矩阵, 从生产和需求两个视角分析了温室气体排放在部门间的分布结构。此方法将两个分析视角整合在同一个框架内, 能更好地认识温室气体排放与部门生产和最终需求的关系。结果表明: 1) 从生产角度看, 电力、热力的生产和供应业的直接排放量最大, 占2007年排放总量的36.24%, 其中93.91%的排放因给其他部门的生产活动提供电力和热力而产生, 尤其是建筑; 2) 从需求角度看, 建筑业的隐含排放量最大, 占总量的29.79%, 其中97.10%的隐含排放量由生产链中的其他部门产生, 尤其是电力、热力的生产和供应业; 3) 从单位产出的排放看, 电力、热力的生产和供应业的隐含排放量最大, 为9.88 t CO₂-eq/万元, 其中直接排放占隐含排放的百分比为89.70%。

元胞自动机模型的尺度敏感性分析

王羊,高阳,赵琳,赵志强,李双成

2011, 47(4):  750-758. 

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以深圳市龙华镇为案例区, 构建了土地利用/覆被变化的元胞自动机模型, 从时间和空间两个方面定量研究了LUCC模型的尺度效应。通过改变模型输入数据的空间分辨率和模型模拟的时间长度, 探讨了尺度对土地利用变化模型的影响。分别采用龙华镇1990年30, 60, 90, 120, 150, 180, 210和240 m空间分辨率的土地利用数据作为元胞自动机模型的输入, 模拟研究区1995年和2000年的土地利用变化状况以诠释CA模型内在的尺度依赖特征, 并依据模型的点对点模拟精度、Kappa系数、实际变化元胞的模拟精度3个指标评价了该模型的尺度敏感性, 最后分析了CA模型尺度敏感性的来源。结果表明: 空间尺度上, 元胞的空间分辨 率越高, 模型的模拟精度越高, 时间尺度上, 模型模拟的实际时间跨度越长, 精度越高; 孤立元胞的路径依赖是CA模型空间尺度敏感性的重要来源; 特定地理过程在不同时间段的发展规律是CA模型时间尺度敏感性的重要来源。研究结果对元胞自动机的尺度选择具有重要意义。

应用匹配倍差法评估退耕还林政策对农户收入的影响

谢旭轩,马训舟,张世秋

2011, 47(4):  759-767. 

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通过理论和实证研究，比较几类政策评估计量经济模型的回归效果。采用匹配法、倍差法和匹配倍差法3种模型对退耕还林政策对农户收入影响进行案例研究。结果表明，匹配倍差模型显著修正了估计偏差，提高了评估精确性。该模型对国内其他经济政策效果评估方法的改进亦有借鉴意义。

沙尘释放通量外场观测和参数化研究进展

朱好,张宏升

2011, 47(4):  768-776. 

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沙尘释放通量的参数化是准确模拟和预报沙尘天气的重要因素, 而外场观测为参数化方案提供直接的实验验证。在对不同沙尘释放模式的物理机制、参数化方案和输入数据需求进行阐述的基础上, 讨论了不同模式的异同。沙尘释放模式的验证、校准和改进需要外场沙尘通量的实测结果, 梯度法和粒子数浓度测量是外场观测沙尘释放通量的两种常用方法。通过对模式参数化方案和外场观测结果的对比分析, 指出目前存在的问题以及今后可能进一步的研究方向。