全球非静力半隐式半拉格朗日模式及其极区离散处理

全球有限区同化预报系统GRAPES(Global Regional Assimilation and Prediction System)中的全球模式是新研发的新一代全球非静力数值预报模式, 该模式将作为中国气象局下一代全球中期数值预报的业务模式. 模式动力框架的特点包括采用全可压方程组、非静力/静力可选、半隐式半拉格朗日大时间步长、利用预条件求解复杂的三维亥姆赫兹(Helmholtz)椭圆型方程等. 针对极地奇异性的特点, 介绍了GRAPES全球模式在极地的离散处理方案, 包括采用水平风分量v放在极地的Arakawa C网格, 引入极地滤波解决极地数值计算的稳定性, 近极地Helmholtz方程的订正, 及为提高球坐标系下拉格朗日上游点计算精度的处理等. 平衡流理想场试验表明, 模式对极地半拉格朗日上游点及极地的处理是正确的; Held 和 Suarez试验表明模式可保证长期时间积分的守恒特性.     

基于WSNs技术变形监测系统的设计

首先介绍WSNs技术,然后对基于WSNs技术变形监测系统进行设计,主要包括节点和系统设计、功能设计、界面设计等方面,为未来变形监测的发展开辟新的思路.     

《神州:历史眼光下的中国地理》评介

正近年来,人文地理研究发展迅速,对中国区域地理的研究成为中西方学界皆大力关注的学科领域。华裔历史学家段义孚教授于1970年所著《神州》,将自然地貌与人文景观有机结合,跳出了传统的区域地理研究范畴,创作出了一份精美的答卷,经赵世玲先生翻译而成——《神州:历史眼光下的中国地理》(北京大学出版社,2019年)一书。     

临安冬夏季SO2、NO2和O3体积分数特征及与气象条件的关系

对临安大气本底站2003-2004年冬、夏季二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、臭氧(O3)进行了分析.结果表明:冬季NO2和SO2平均体积分数分别为19.48×10-9和35.74 x10-9,而夏季的平均体积分数分别为4.81×10-9和8.12×10-9,冬季高于夏季;O3在夏季的平均体积分数为33.55×10-9,略高于冬季的25.44×10-9;夜间NO2和SO2体积分数比白天高,并且NO2呈明显的单峰单谷型分布,O3也呈单峰型但峰值出现在白天.NO2、SO2体积分数存在着明显的“假日效应”,假日比非假日低,周五高于假日和非假日;但O3体积分数没有明显的假日效应.降水对SO2有明显的清除作用,但对NO2的清除作用不明显.与风向对比发现,夏季高体积分数的NO2、SO2都受到NW、WNW风的影响,冬季则分别受NE和SW、SSW风的影响;而O3受风向的影响较复杂,与局地光化学反应有关.     

三山岛金矿尾矿在玻璃微珠制品中整体综合利用研究

根据矿石性质,通过样品加工,添加辅助矿物,生产出可用作金属构件表面的抛光处理的抛光丸,石油开采用固体润滑剂、压力支撑剂的玻璃微珠。使该金矿尾矿完全可以达到整体综合利用,从而使金矿生产达到无尾矿排放。     

煤矸石在泡沫玻璃中的应用试验研究

为了充分利用煤矸石,减少环境危害,以龙山煤矸石、华丰煤矸石为主要原料,考察了发泡剂种类及掺量、煤矸石玻璃粉料的粒度、发泡温度、发泡时间等四个因素对煤矸石泡沫玻璃制备的影响。最终确定的最佳工艺条件为基础玻璃研磨至过200目筛,烧成温度1 000℃,烧成时间30min,发泡剂添加量为5%。试验制得的泡沫玻璃产品达到JC/T 647-2005标准的要求,可应用于外墙保温、化工管道、寒冷地区上下水管网的保温隔热保护等方面。     

王家尾矿库细粒尾矿胶结性能研究

为探索焦家金矿细粒尾矿胶结工艺,对尾矿进行整体利用,以焦家金矿王家尾矿库尾矿样为原料,进行了胶结工艺研究。结合尾矿化学成分分析、主要矿物组成分析和粒度分析等结果,进行了塌落度与扩展度试验、沉降试验、尾矿胶结试验等研究,最终确定矿浆浓度为76%,灰砂比为1∶12时,28 d强度可达到1.78 MPa,其中7天强度可达到1.02 MPa,满足上向进路充填采矿法充填强度要求;在灰砂比为1∶6的条件下,28 d抗压强度在浓度72%以上时可达到4.00 MPa以上,满足下向进路充填法假顶强度4 MPa的强度要求。     

一种依据初始场构造的参考大气廓线及对高原地区预报的影响

地形追随坐标系下的动力学方程组通常都要引入参考大气的概念来减少气压梯度力的计算误差.参考大气的一般取法是满足静止和静力平衡关系,实际大气被看成在参考大气上的偏差.实际大气与参考大气越接近,它们之间的偏差就越小,计算就越精确.参考大气的取法一般有等温大气、定常温度廓线、初始资料进行水平平均的垂直温度廓线等.本文在一个非静力的中尺度模式中选取经过水平平均的初始温度场的垂直廓线构造模式的参考大气廓线.但是初始资料在三维空间是离散的,这里根据三次样条函数的分段连续光滑的性质,构造了随起报时间不同而不同的,只随高度变化的解析形式的参考大气廓线.构造的参考大气廓线完全满足静力平衡关系,方程中的静力平衡部分可以得到最大限度地扣除.试验表明,与等温大气相比,这种根据初始状态选取的参考大气和实际资料更接近,在大地形附近气压梯度力的计算误差更小,500 hPa高原附近的24 h气压预报更精确.     

GRAPES全球格点模式的并行计算负载平衡策略

随着高性能计算机技术的发展和应用,并行计算已成为保证数值天气预报模式业务运行时效的关键技术之一.目前高性能计算机计算能力已达到每秒千万亿次浮点计算.系统中处理器数量也早已达十万甚至更多,如此巨大的计算资源对应用软件系统的设计也提出了挑战.数值天气预报软件系统要充分利用高性能计算机提供的计算资源,必须依靠并行计算方法,这包括适合计算问题的可扩展并行算法的设计、合适的数据分配方案以及良好的任务负载平衡方案.作为中国新一代数值天气预报格点模式,GRAPES(Global and Regional Assimilation and PrEdiction System)设计的最终目标是一个科研/业务通用,区域/全球通用模式.作为一个格点模式,GRAPES的并行计算具有与欧洲中期数值顶报研究中心谱模式并行计算不同的特点,GRAPES的并行计算采用了经典的水平网格数据划分.但对于全球的GRAPES模式,由于采用拉格朗日差分方案,模式极地及附近区域格点与格点之间距离的减小.使得模式并行计算在采用简单的经纬网格划分方式实现时,必须考虑极地区域并行计算跨越多个处理器时导致的频繁通讯解决途径.本研究提出了利用消息传递组通讯实现全球格点模式并行计算的一种方法,其核心思想是将极点附近一定区域内的处理器按纬向划归不同的处理器组.文中还给出了该实现方法的任务分配算法,提出了改进的任务分配负载平衡方案.在中国气象局高性能计算机IBM-cluster1600上的测试表明,算法具有较好的可扩展性,其负载平衡方案改善了计算的绝对墙钟时间,使并行计算效率提高10%以上.模式的准业务运行结果表明计算墙钟时间基本可以满足数值预报业务的实时性要求.     

栾川县罗家沟铅矿矿区地质灾害危险性评估

本文通过对栾川县罗家沟铅矿矿区地质灾害危险性评估，阐明矿山地质灾害危险性评估中评估范围、评估级别的确定、资料收集及综合分析中应着重注意的一些问题，力求使评估工作趋于严谨和科学。