弱天气尺度背景下太行山极端短时强降水预报失败案例剖析

2015年7月31日夜间,太行山区出现极端短时强降水天气,石家庄和邢台的西部山区有5个雨量站雨量超过100mm,其中石家庄市赞皇县院头镇和邢台市临城县南中皋村最大雨强都超过50mm·h~(-1),3h雨量超过100mm,属极端短时强降水。数值预报、上级指导预报以及各级台站预报对暴雨均为漏报。本文利用常规高空地面观测资料、加密自动站观测资料、石家庄新一代天气雷达资料以及数值预报检验,反思该极端短时强降水预报思路和预报失败原因。此次极端短时强降水是发生在青藏高压东北侧高空西北气流的弱天气尺度背景下,预报的关键在于把握太行山东侧边界层偏东风与地形的作用、青藏高压加强使中层西北气流加强使垂直风切变加大、低层切变线东移影响、西南暖湿气流增强使水汽输送增加、中空干层与加厚的低空湿层叠加使对流不稳定性加强的特征。预报失误的主要原因是没有分析最大不稳定能量(订正CAPE值)导致对山西不稳定条件的低估,致使对山西雷暴在夜间的再次发展估计不足,同时预报员没能有效地使用非常规资料用于实时检验和订正数值预报结果,导致没能预见到雷暴下山增强的可能。目前对弱天气背景下强降水产生条件缺乏有效的概念模型,数值模式可预报性较差,未来需要提高预报员对观测资料的全面分析能力和对数值预报产品的释用能力,通过大量个例的研究发展有效的预报(概念)模型。     

雷州半岛南部湖相沉积揭示的全新世早中期气候环境演变

对雷州半岛南部徐闻县九亩村一段1.54m厚的湖相沉积剖面进行粒度、磁化率、色度及有机碳氮分析,结合AMS~(14)C测年结果,重建了该地区10.5~6.5cal ka BP的气候环境变化。共分为3个阶段:(1)10.5~9.5cal ka BP,湖泊水体较浅,气候较干燥;(2)9.5~7.2cal ka BP,湖泊水位较高,环境稳定,气候较湿润;(3)7.2~6.5cal ka BP,湖水相对变浅,气候相对阶段(2)干燥。雷州半岛地区降水变化与印度季风演变模式一致,可与北半球夏季平均太阳辐射及其影响下热带辐合带(ITCZ)的移动进行对比,指标时间序列的红外噪声谱分析结果表明,存在千年—百年的准周期,反映了研究区气候环境变化对太阳活动的响应。     

渭河-三门峡盆地三门组沉积充填特征、物源区及其构造意义

渭河盆地和三门峡盆地内发育的河湖相三门组沉积,记录了上新世-更新世的盆地沉积历史,对认识区域古环境及盆地演化特征具有重要意义.通过两个盆地三门组地层的沉积相分析和物源重建,发现2.8~2.6 Ma盆地环境发生了明显变化,2.8~2.6 Ma渭河盆地由深湖转为浅湖沉积,水位下降,而三门峡盆地由河流相转为滨浅湖,水位上升.结合前人古地貌重建和区域应力反演结果,认为上新世渭河盆地和三门峡盆地相互独立,早更新世两个盆地才连通,湖水由渭河盆地注入三门峡盆地,形成统一的三门古湖.对比区域构造事件和物源分析结果,认为青藏高原的快速隆升导致秦岭的抬升,可能是盆地及其水系演化的触发动力.      

基于高分子复合材料改良砂土三轴剪切试验研究

为研究剑麻纤维和高分子固化剂复合改良对砂土工程特性影响,通过一系列三轴剪切试验,对不同掺量和长度的剑麻纤维与高分子固化剂改良砂土的剪切强度特性进行了研究,从峰值偏应力、应力应变曲线特征和抗剪强度参数等方面分别对改良机理进行了研究。研究结果表明,纯高分子固化剂改良砂土的峰值偏应力和黏聚力明显提升,由于固化剂粘结砂土颗粒,限制了变形过程中颗粒的相对滑动,内摩擦角略微降低。随纤维掺量的增加,不同围压下固化剂改良土体的峰值偏应力明显增加,应力硬化特征愈加明显,土体的黏聚力和内摩擦角随纤维掺量的增加保持单调递增趋势。在单纯添加固化剂的情况下,土体强度与固化剂浓度呈正相关的关系;在给定0.4%的纤维含量下,随着纤维长度的加长,纤维和高分子固化剂复合改良砂土的剪切强度先增强后降低;在纤维长度为18 mm时,土体的剪切强度达到最大,黏聚力达到最大207.57 kPa;纤维长度的改变对试样破坏时的轴向应变和土体的内摩擦角基本没有影响。     

ICP-MS测定海洋沉积物重金属微波消解条件的正交试验优化

准确测定海洋沉积物中重金属元素的含量,对于健康海洋的监测、维护和治理具有重要的指导意义。本文报道了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定海洋沉积物中铜、锌、铅和镉四种元素微波密闭消解条件的正交试验优化结果。运用正交试验法,选取L16(45)正交表,按五因素四水平安排试验,研究不同酸体系和配比下,以及不同微波消解条件下沉积物样品的消解效果。经极差分析及方差分析后,得到海洋沉积物样品在称样量为0.05 g左右(精确到±0.000 1 g)情况下,最佳消解条件为HNO3(体积分数69%)用量6.0 mL、H_2O_2(体积分数30%)用量3.0 mL、HF(体积分数49%)用量3.0 mL、第三步程序消解温度190℃、保温时间15min。结果表明,正交优化后的方法准确度高,对三种有证海洋沉积物标准物质的测试均在标准值范围内;回收率好,各元素回收率在91.52%～107.55%之间;精密度高,重复性好,重复性的相对标准偏差为1.29%～8.21%;方法检出限低,各元素方法定量下限为0.005～0.057μg/g。该方法准确可靠,满足海洋沉积物样品中铜、锌、铅和镉等元素含量准确测定的测试需求。     

利用区域自动站资料分析核桃花期冻害气象条件及成因

利用太行山南部核桃种植区100个区域自动站和6个国家气象站的常规观测资料、NCEP/NCAR再分析数据和临城"绿岭"核桃种植基地核桃发育期观测及冻害资料,对核桃遭遇花期冻害时区域自动站和国家站之间的气温指标相关性及种植区冻害风险气候特征进行研究,结果表明:1区域自动站和国家气象站的气温相关性显著,其中,90%的站点相关系数高于0.9;2同一时刻,区域站气温与海拔高度呈负相关,当核桃花期国家气象站气温分别低于3.6℃、2℃、0.4℃、-0.4℃时,可能受冻的核桃种植区海拔高度分别为1000m以上、600m以上、200m和0m以上。3太行山南部山区核桃花期年平均冻害风险日数为3.4天。4核桃花期冻害和极涡及乌拉尔山高压脊异常偏强有关。     

华北地区一次长生命史超级单体雹暴特征观测

对2020 年6 月25 日河北南部从保定涞源到沧州东光的超级单体雹暴环境条件、雷达观测及风场反演特征进行了分析。结果表明：①本次超级单体雹暴是在水平对流卷上触发起来并经过不断加强形成的。②超级单体雹暴长时间处于中等到强的基本顺时针旋转环境风的垂直风切变环境中、中气旋维持时间超过3 h以及较强冷池作用，是本次超级单体雹暴维持长生命史的可能原因。③对流单体VIL持续7 h基本维持在55～80 kg·m-2区间,与单体移动路径上降雹时段一致，超过4 h持续出现三体散射长钉或旁瓣回波特征，与本次过程中灾情调查和气象站观测到的大冰雹时间段基本一致，对大冰雹有较好指示意义。④超级单体雹暴出现钩状回波（低层）、回波悬垂“穹隆”结构、风暴顶辐散、ZDR柱和KDP柱等特征。“穹隆”顶部为65 dBz以上反射率因子，该处风场以垂直上升为主，水平风分量较弱，呈现出“穴道〖CD*2〗零域”结构，利于大冰雹增长。超级单体垂直速度随高度增大，利于中气旋形成和维持。