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SMOS土壤湿度和亮温产品在陆面模式中的同化——Assimilation of SMOS soil moisture and brightness temperature products into a land surface model.Remote Sensing of Environments,2016,in press.

欧空局土壤湿度和海洋盐度（SMOS）卫星的重要目的之一就是提供具有足够精度和时空覆盖的全球表层土壤水分（SM）估计。通过耦合SMOS卫星的观测数据，陆面模式（LSM）的预测技巧有望得到改善。然而，SMOS数据的同化充满挑战。确切地说，SMOS观测数据的空间分辨率比模式更粗。这样，同化算法不得不考虑尺度的不匹配问题，或者需对卫星产品进行降尺度。而且，SMOS提供的SM是由亮温数据（TB）通过辐射传输模型（RTM）转换得到。直接同化TB进入LSM可能更佳。SMOS TB产品包括不同的入射角和不同极化方式，这也使得同化数据充满了更多选择。为此，比利时根特大学的Lievens等以澳大利亚东部Murray Darling流域为研究区域，评估了同化不同的SMOS产品对土壤水分和径流预测技巧的改善能力。SMOS观测数据被同化进入VIC（Variable Infiltration Capacity）模式，并使用集合卡尔曼滤波方法耦合到通用微波陆表发射率模型（CMEM）平台。在相似的没有进行优化的同化设置下，对这些不同观测产品的同化进行了评估，并通过模拟的土壤湿度和径流与实测之间的比较进行了验证。结果显示，同化粗尺度SM数据最能改善预测技巧。同化降尺度SM对预测的改善要弱一些，可能是由于云覆盖影响降尺度方法、导致使用的观测数据量下降造成的。而同化TB数据的效果受到TB数据的不同极化方式和不同角度的显著影响，效果最好时（水平极化，入射角42.5°）已接近同化粗尺度SM对土壤湿度预测的改善。

日本新一代地球静止气象卫星Himawari-8（葵花-8）海温产品——Sea surface temperature from the new Japanese geostationary meteorological Himawari-8 satellite.Geophysical Research Letters,2016,in press.

Himawari-8（葵花-8）是日本气象厅（JMA）的新一代静止气象卫星。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）与JMA合作生产了Himawari-8海温（SSTs）产品。辐射传输物理过程的非线性会引起卫星SSTs的系统误差，本研究发展了一套新的可以减少系统误差的准物理算法用于计算SST；并使用基于贝叶斯推理的方法检测了云像元。然后，将2015年7—8月的浮标数据与Himawari-8 SSTs进行了对比。结果显示，与浮标数据相比，Himawari-8 SSTs的均方根差（RMSD）约为0.59 K，偏差约为-0.16K。其中，视场边缘的SSTs多为正偏差。

一种稳定的雪—气耦合模态——A stable snow–atmosphere coupled mode.Climate Dynamics,2016,in press.

ENSO是众所周知的热带地区存在的一种水（海）—气耦合模态，那么，在中高纬地区，是否也存在一种水（雪）—气耦合模态？针对这一问题，中国人民解放军61741部队的赵亮等利用近130年的全球陆地积雪资料，采用自主研发的全窗口滑动相关方法，发现在北半球中高纬地区，存在一种较为稳定的雪—气耦合模态，本研究称为SNAO模态。这一模态是北半球冬季陆地积雪的第一主模态与北极涛动（AO）之间耦合作用的结果。并且，这种SNAO模态在近几十年变得越来越强；类似与ENSO模态中的关键因子——热带太平洋和印度洋海温和气压异常，SNAO模态也有两个关键因子：欧洲积雪异常和极涡异常，这两个地区的积雪和大气异常往往会激发冬季北半球中高纬地区积雪和大气产生SNAO模态。研究进一步发现，北半球冬季积雪的第二模态与南极涛动（AAO）有关，其相关的稳定性不如SNAO模态，但是北半球积雪中的AAO信号有较强的季节连续性。通过这些雪—气耦合模态，秋季积雪能够影响冬季大气；冬季大气能够影响春季积雪。

测量城市植被的空间分布格局及其对季节地表温度的影响——Measuring the spatial arrangement of urban vegetation and its impacts on seasonal surface temperatures.Progress in Physical Geography,2015,Vol.39,No.2.

城市绿地是城市生态系统的重要组分，其通过提供树荫和蒸散发作用，可以有效调节城市气温。众所周知，植被覆盖度与地表温度成负相关，然而城市环境下植被的空间分布（聚集或分散）对气温的影响却鲜为人知。为此，美国亚利桑那州立大学的Fan等将遥感技术和空间统计相结合，量化了植被的空间配置对Phoenix城市中心的季节地表温度的影响。研究的目标在于：1）采用连续空间自相关指标结合高分辨率遥感数据，确定绿色植被覆盖的空间分布；2）通过控制植被覆盖度的影响，检测草和树木（特别是它们的空间格局）影响季节和昼夜地表温度时的不同角色；3）调查不同地理尺度下的植被—温度关系的敏感性。研究使用了一种局部空间自相关指数——局部Moran’s I，计算了城市植被的空间格局。结果显示，绿色植被的聚集或少破碎化分布格局比离散型格局更能有效降低地表温度。局部Moran’s I指数和地表温度的关系在夏季的白天最为强烈，在冬季的夜晚最弱。多元回归分析也证实植被的空间格局对季节地表温度具有显著影响。对不同地理尺度的植被空间格局分析表明，200m×200m的范围是检测植被——温度关系的最佳尺度。本研究提供了一种量化城市组分空间格局和检测其影响城市环境的生物物理特性的方法框架，可能有助于城市可持续发展和资源管理。

晨昏轨道微波温度计资料同化对降水定量预报的影响及其对三轨卫星系统的意义——《大气科学》2016年第40卷第1期

极轨卫星的高级微波温度计（Advanced Microwave Sounding Unit-A，简称AMSU-A）辐射资料对提高降水定量预报的水平有重要作用。但是极轨卫星的轨道特征导致乘载其上的微波温度计资料在区域同化系统中存在严重缺测。邹晓蕾等重点分析了晨昏轨道卫星上微波温度计资料同化对墨西哥湾沿岸定量降水预报的重要影响。研究选取了早晨星NOAA-15、上午星MetOp-A和下午星NOAA-18，利用美国NCEP（National Centers for Environmental Prediction）的业务同化系GSI（Gridpoint Statistical Interpolation）资料同化系统，进行了加和不加NOAA-15 AMSU-A资料的两组资料同化和预报试验，来阐明晨昏轨道卫星上微波温度计资料同化对墨西哥湾沿岸降水预报的重要影响。试验结果分析表明如果仅同化NOAA-18和MetOp-A资料，在协调世界时00:00和12:00的同化时间，在墨西哥湾和美国西部大陆就是卫星观测资料缺测区，而早晨星NOAA-15资料正好可以填补这个资料空缺。模式预报也表明，同化NOAA-15的AMSU-A资料可以对墨西哥湾降水有持续的正影响。这一研究证明了保持有搭载着AMSU-A或者相似仪器的早晨星，对区域降水预报的重要性。由于目前NOAA-15是唯一的一颗正在运行的、已远超过其正常运行期的早晨星，通过技术手段维持NOAA-15的AMSU-A仪器更超长期运行也就特别重要。

中国风云卫星与海洋卫星近海SST资料融合技术及应用研究——《地球科学进展》2015年第30卷第10期

苗春生等选用美国LAPS（Local Analysis and Prediction System）数据融合系统对中国风云（FY）和海洋（HY）卫星在我国东部海域SST反演数据进行融合处理。该融合系统能够协调区域大气和下垫面海洋要素的时空特征，协调不同要素间的特征状态及匹配规律，生成适合多要素诊断计算的区域规范化数据。针对该系统没有现成的卫星SST反演数据输入接口，对船舶站SST反演数据接口进行了数值调整；依据FY卫星及HY卫星SST数据的不同特点，尤其是随卫星轨道发生的不同时空变化，在输入卫星反演数据至LAPS系统之前，进行了多项预处理，包括对卫星反演数据异常值的判别与剔除、海陆边界要素异常梯度的鉴别与去除、不同卫星轨道坐标系网格要素的规范化处理、平滑去噪音等。经多项验证，预处理后的FY和HY卫星监测反演数据更有利于LAPS系统资料融合效果的正确性与合理性。再经LAPS系统的数据融合处理和各项验证，融合场既能保持卫星SST精细化的时空特征描述，也弥补了卫星资料非区域全覆盖的局限。将SST融合场对寒潮与冷空气过程中的东部海域海气影响进行热动力物理量时空变化诊断应用，对海面SST和感热通量的中尺度强度演变、南北空间变化差异均给出了量化描述。

单颗粒气溶胶质谱测定颗粒的有效密度——《中国科学:地球科学》2015年第45卷第12期

单颗粒质谱技术已被广泛应用于气溶胶粒径和质谱特征的测量，而对其他微物理性质的应用研究仍十分欠缺。张国华等基于单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS），建立了两种测量气溶胶颗粒有效密度的方法：一是利用SPAMS测径系统记录的颗粒散射光信号与Mie理论模型计算得到的光散射截面呈正相关关系，通过最小二乘法拟合得到气溶胶颗粒的有效密度；二是通过差分电迁移粒径分析仪（DMA）-SPAMS仪器联用，同时测量气溶胶颗粒的电迁移和真空空气动力学粒径，从而计算不同粒径气溶胶颗粒的有效密度。通过标准小球，硫酸铵和硝酸钠的测试，证明本研究建立的两种方法均可应用于气溶胶有效密度的测量。该方法有效地拓展了SPAMS的分析功能，使之成为能够同时对颗粒物的粒径、化学成分、光散射和密度的综合测量技术，为深入认识气溶胶的环境和气候效应提供了强有力的分析手段。

大气能量传播及不同纬度间大气相互作用的研究进展——《气象学报》2015年第73卷第6期

早期的理论分析认为大气中临界纬度的存在使得热带—热带外的大气活动互不影响。然而，大量的观测事实表明中低纬度大气运动存在着明显的动力联系。为了帮助人们更好地理解大气中的遥相关现象，在大量文献的基础上，杨崧等综述了几种波能量传播理论：1）大圆理论指出了罗斯贝波在球形大气中的传播特征；2）西风通道理论发现了中纬度瞬变扰动越赤道传播的“走廊”；3）能量堆积-波列发射理论揭示了热带扰动影响到更高纬度大气活动的可能过程；4）赤道波侧向膨胀理论则利用转折纬度的概念更进一步解释了这种中低纬度大气相互作用的物理机制；5）经向基本流理论则认为在一定的条件下定常波可以穿过热带东风带传播到另一半球。此外，文中还回顾了在波-流相互作用诊断方面的研究进展，尤其是关于罗斯贝波、惯性重力波和赤道开尔文波。大气能量的经向传播具有显著的年变化和年际变化，这与ENSO、西风急流、大洋中部槽等的变化密切相关。