变分同化框架通过背景误差协方差构建动力平衡约束的研究进展

通过背景误差协方差构建动力平衡约束是变分同化框架设计的重要环节。它不仅帮助实现变量间的协同分析,提高观测使用效率,还能改善变分极小化问题的性状。本文在系统梳理通过背景误差协方差引入动力平衡约束的方式、流程的基础上,对求解目前全球和有限区域变分同化系统普遍采用的准地转平衡和静力平衡约束的共性问题和存在的不足作了归纳总结。分析了求解准地转平衡约束的三类方案:动力平衡方程方案、统计方案和动力-统计相结合方案的优缺点。对照比较了不同垂直离散方案下求解静力平衡约束时遇到的欠定问题的表现以及解决途径。最后,展望了基于背景误差协方差构建动力平衡约束在赤道等特殊地区、高分辨率同化系统、以及集合-变分混合同化系统发展中面临的挑战和机遇。     

南京市灰霾天气的长时间变化特征及其气候原因探讨

以南京市1954—2012年的逐日气象数据分析南京市灰霾天的长时间变化规律并从气候角度探讨其变化原因。南京市的霾日数近60 a来呈现明显上升趋势,从20世纪50年代的40 d/a已增加至21世纪的230 d/a左右,气象行业标准界定的霾日与人工观测的霾日长期变化趋势一致,前者在南京市具有较好的适用性。南京市雾霾混合日呈现出先增加后下降的趋势,其对应的相对湿度在不断降低,这可能是雾霾日向霾日转换,雾霾日数降低而霾日数增多的关键因素。南京地区能见度不断降低,近30 a里约下降8.4 km,霾日数与能见度相关系数高达-0.91,随着能见度的降低,灰霾天数几乎线性增加。南京地区的年平均相对湿度在1985年以后大幅降低,已从约80%下降至68%左右,湿度与霾日的相关系数为-0.72,随着湿度的降低,霾日呈上升趋势。南京年平均温度1985年后明显上升,升高了1.8℃,其中冬季上升幅度最大,夏季上升幅度最小;年均温度与霾日数呈现出明显正相关,和相对湿度呈现明显负相关,温度的升高将造成相对湿度的降低,进而造成霾日增多。南京的年平均风速1978年后不断降低,到20世纪末约降低1.5 m/s,风速与霾日呈现出显著的负相关,随着平均风速的降低,霾日数不断增多。在全球变暖的大气候背景下,南京市霾的长时间变化受到各种气候因子的影响,能见度、相对湿度、温度和风速都是重要的影响因素。     

上海市PM_(10)浓度四季遥感模型研究

通过分析2001—2012年上海市PM_(10)浓度(由API(Air Pollution Index)转化得到)的变化规律,构建了上海市PM_(10)浓度的遥感反演模型。结果表明:1)上海市PM_(10)浓度存在季节性变化,应分别建立遥感反演模型。2)分析MODIS气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)产品与PM_(10)浓度之间的相关性发现,AOD须经过垂直和湿度订正才可与PM_(10)建立较好的关系。3)结合垂直和湿度订正分别建立的上海市PM_(10)浓度春夏秋冬四季的遥感反演模型均通过了拟合度检验,其中春季模型采用指数函数、夏季和秋季模型采用二次多项式函数、冬季采用幂函数、全年采用二次多项式函数,利用此四季模型反演上海市PM_(10)浓度具有较高的可信度。     

北斗三频伪距相关随机模型单站建模方法

为了提供可靠的伪距随机模型,基于3个线性无关的北斗三频伪距/载波无几何无电离层(GIF)组合,研究了一种利用单站数据估计北斗三频伪距相关随机模型算法。该算法首先利用低阶多项式对GIF组合进行拟合,以尽可能消除非伪距噪声以外的其他常数和误差,然后利用多元线性回归分析实现对3个线性无关的GIF组合随机噪声同时建模,最后再由线性组合关系变换得到原始北斗三频伪距相关随机模型。经北斗三频实测数据验证结果表明,该算法可实现北斗非差三频伪距相关随机模型的单站解算,有利于为导航定位以及完好性监测提供精准随机模型。     

全球气候数据集生成及气候变化应用研究

科技部在"十三五"期间部署的国家重点研发计划"全球变化及应对"专项资助了"全球气候数据集生成及气候变化关键过程和要素监测"研究项目。项目围绕由全球气候观测系统提出的基本气候变量,完善地空天基观测体系,生成中国首套以遥感数据为主体的涵盖大气、海洋和陆表长时间序列、高精度、高时空一致性的产品,即气候数据集,动态监测全球变化关键过程和要素。     

不同遥感影像的城市热岛空间分布特征分析

针对传统的地面观测方式很难全面掌握城市地面热岛的空间分布情况的问题,该文将HJ-1B卫星热红外图像代表的亮温图和采用HJ-1B卫星反演的温度图像正规化,利用量化等级体系对同一地区的亮温分布图和温度分布图进行划分,提出并采用间隙度指数对不同影像的高温区进行空间分布进行评价。实验结果表明:基于热红外影像的城市热岛空间分布比基于热红外影像反演的温度图的热岛空间分布更为集中,为研究不同影像之间的城市热岛空间分布提供了一种评价方法。     

鄂尔多斯盆地晚三叠世延长期古湖盆生物相带划分及地质意义

鄂尔多斯盆地晚三叠世发育大型坳陷型湖盆。湖水的升降影响着湖盆水体面积的大小、深浅以及沉积体系发育分布,进而影响全盆地晚三叠延长统地层生储盖组合的发育特征。通过野外剖面、钻井岩芯中古生物化石的鉴定,结合古生物组合特征对鄂尔多斯盆地晚三叠世湖盆的古生物生态环境进行了恢复。确定鄂尔多斯晚三叠世湖盆是一个最大水深不超过60 m的浅水湖盆,属于温暖潮湿的淡水-半咸水环境。从湖岸到湖心,可以划分为预测古水深1～2 m的河流-沼泽生物相带;预测古水深3～15 m的滨岸-河口三角洲生物相带;预测古水深15～35 m的浅湖生物相带;预测古水深在35～60 m范围的半-深湖生物相带。这些生物相带的划分,为恢复鄂尔多斯盆地晚三叠世时期的岩相古地理奠定了基础,为盆地延长组沉积边界、盆地内沉积体系发育展布以及沉积相带的划分提供了坚实的地质依据,具有理论与实际意义。     

The Exhumation History of North Qaidam Thrust Belt Constrained by Apatite Fission Track Thermochronology: Implication for the Evolution of the Tibetan Plateau

Determining the spatio-temporal distribution of the deformation tied to the India-Eurasian convergence and the impact of pre-existing weaknesses on the Cenozoic crustal deformation is significant for understanding how the convergence between India and Eurasia contributed to the development of the Tibetan Plateau. The exhumation history of the northeastern Tibetan Plateau was addressed in this research using a new apatite fission track (AFT) study in the North Qaidam thrust belt (NQTB). Three granite samples collected from the Qaidam Shan pluton in the north tied to the Qaidam Shan thrust, with AFT ages clustering in the Eocene to Miocene. The other thirteen samples obtained from the Luliang Shan and Yuka plutons in the south related to the Luliang Shan thrust and they have showed predominantly the Cretaceous AFT ages. Related thermal history modeling based on grain ages and track lengths indicates rapid cooling events during the Eocene-early Oligocene and since late Miocene within the Qaidam Shan, in contrast to those in the Cretaceous and since the Oligocene-Miocene in the Luliang Shan and Yuka region. The results, combined with published the Cretaceous thermochronological ages in the Qaidam Shan region, suggest that the NQTB had undergo rapid exhumation during the accretions along the southern Asian Andean-type margin prior to the India-Eurasian collision. The Cenozoic deformation initially took place in the North Qaidam thrust belt by the Eocene, which is consistent with the recent claim that the deformation of the northeastern Tibetan Plateau initiated in the Eocene as a response to continental collision between India and Eurasia. The immediate deformation responding to the collision is tentatively attributed to the pre-existing weaknesses of the lithosphere, and therefore the deformation of the northeastern Tibetan Plateau should be regarded as a boundary-condition-dependent process.     

云南会泽铅锌矿床分散元素的富集机制——兼论浅色闪锌矿富集Cd的原因

文章对云南会泽铅锌矿床的黄铁矿、方铅矿和闪锌矿中的分散元素进行了电子探针分析(EMPA),探讨了分散元素的富集机制.结果表明,分散元素含量已达到综合利用指标,且富集规律为:分散元素以类质同象的形式赋存,黄铁矿中分散元素含量较低,而方铅矿中分散元素的含量稍高于闪锌矿.闪锌矿中:Cd富集顺序为红色＞杂色＞黑色,在高温阶段Cd置换Fe,低温阶段Cd置换Zn;Ga通过置换Zn进入闪锌矿,Ge可能主要替代Fe而进入闪锌矿晶格.方铅矿中:Cd和Ga元素置换Fe或Pb先进入方铅矿晶格内,Ge则富集较晚,具体表现为:当Ga含量较低时,元素进入方铅矿品格顺序为Fe,Zn→Cd→Ga,Ge,当Ga含量较高时,元素进入方铅矿品格的顺序依次为Cd,Ga→Ge.     

激电测量在苏吉泉东金矿勘查中的应用

对苏吉泉东金矿进行激电测量,获得激电异常数据(电阻率ρ_s和视极化率η_s)。把不同测线上性质相同的电阻率ρ_s和视极化率η_s的反交点按对应关系联接起来,分别作为相应的破碎带和极化体位置,同时结合地质资料多次反馈,逐步逼近真实地质体。圈定了PSD1,PSD2两个破碎带和Jht1,Jht2,Jht3三个极化体,通过ρ_s和η_s的一维反演及二维反演,拟合出破碎带和极化体的形态特征及相对深度,为矿产勘探提供了较为明确的地球物理依据。