低层垂直风切变和冷池相互作用影响华北地区一次飑线过程发展维持的数值模拟

春夏季我国华南地区水汽充足,飑线可以在短时间尺度迅速增长。为探究水汽含量对飑线升尺度增长过程的影响,利用WRF模式对2020年5月11日华南地区的一次飑线进行数值模拟,分析华南飑线系统升尺度增长机制,并研究不同层次水汽的变化对其强度及结构的影响。分析显示此次飑线发生在“上干下湿”的不稳定层结中,存在高空急流与低层切变相互配合。模拟结果显示,前期广东省西南部的最大对流有效位能(MCAPE)较大,利于不稳定能量在此积累,同时此处的低层垂直风切变较大,飑线线性结构能更好地维持,随后南移与暖区对流合并,尺度进一步增长。水汽试验表明,MCAPE值主要受低层水汽的影响,低层水汽越多,雷暴高压更强,较大的MCAPE值及低层垂直风切变使得对流后向新生尺度增长,维持时间更长。减小中层水汽后地面强降水减少,对流强度减弱且很快分散为对流单体,但当飑线移动到MCAPE值大值区时又一次发展形成线性结构。因此增加低层水汽或减少中层水汽后的环境利于对流新生,但减少中层水汽后中层干空气相对而言使得线性结构难以维持。进一步研究飑线内部结构表明,垂直运动及后向入流也能影响飑线的尺度增长,此次对流系统中较强的后向入流增强了上升运动,同时形成向前的出流,造成地面大风天气。增强低层水汽后,对流后部层状云区范围更大,系统中的上升运动更强,且保持垂直,利于对流长时间维持;减小中层水汽后,对流强度减弱,回波顶高度降低。发展阶段后向入流增强,干冷空气迅速下沉,地面冷池增强,向前的出流形成大风天气。

     

一个区域海-气耦合模式的建立:模式验证及其对热带气旋“云娜”的模拟

本文以区域热带气旋模式(GRAPES-TCM)为基础,引入海洋环流模式(Estuarine,Coastal and Ocean Model(semi-implicit),ECOM-si)和Ocean Atmosphere Sea Ice Soil 3(OASIS3)耦合器,建立了一个区域海-气耦合模式。利用该模式对0414号热带气旋"云娜"进行了数值模拟,验证了模式的性能。结果表明,耦合模式模拟的"云娜"强度相比单独的大气模式更接近观测,单独大气模式模拟的近地面风场偏强,而耦合模式模拟的近地面风场的强度和非对称结构均与观测更为接近。数值实验中,"云娜"热带气旋过境引起的海表面温度的下降与实况接近,海表面温度下降引起的海-气热通量相比控制实验的结果明显下降,分析资料表明这一下降是合理的。海洋模式的引入导致了热带气旋"云娜"结构的变化,这种变化不但反应在径向风的减弱(强度下降),还反应在对流强度和最强对流发生位置的变化,并最终引起了热带气旋降水结构的改变。     

复杂不连续层间剪切带三维可视化及模型分析

摘 要:层间剪切带由于沉积环境、构造运动和水岩物理化学作用导致其空间分布形态复杂且不连续,在大坝工程建设中对坝基的安全稳定有重要的影响。传统研究剪切带主要通过地质剖面图、平面图附以定性描述展开,对剪切带空间整体特征描述不够清晰准确。分析了剪切带成因及形态特征,以勘察资料为基础,确定模型核心数据及控制点,以人机交互方式建立虚拟钻孔并确定边界,通过ＤＳＩ离散光滑插值拟合法重构剪切带三维空间模型,并依据剪切带成因对模型做出合理性评价;最后通过一个应用实例所建立的剪切带空间模型分析,证实了该方法构建复杂不连续层间剪切带的可行性。      

基于变形数字图像处理的土体拉伸试验装置的研发与应用

研究黏土的抗拉性能对于认识离子固化剂改性黏土的黏聚力等力学性能有着重要的意义。针对现有拉伸测试装置的不足,设计研发了一套基于变形数字图像处理的土体材料拉伸试验装置,该装置包含应变控制模块、加载夹具模块、数据采集模块和数字图像处理模块。改进了现有加载夹具的不足,将土样形状设计为“8”型并运用FLAC3D有限元数值计算软件验证其合理性,巧妙地解决了夹具与土样之间的连接问题,并且将加载夹具功能与制样盒功能合并,避免了试样转移过程中可能受到的扰动。新增了图像采集装置,记录土样变形破坏过程,基于Geo-PIV数字图像处理软件分析土样试验过程中的变形规律。应用该装置开展了素蒙脱土及不同配比离子固化剂减小蒙脱土黏聚力对比试验研究,研究结果表明：拉伸仪能精确控制、采集土体的抗拉强度。粒子图像测速（particle image velocimetry,简称PIV）分析结果客观、真实地表明,试验过程中土样处于受拉状态,并且土样受加载夹具夹持的部位并未出现明显的应力集中现象;离子固化剂改性蒙脱土抗拉强度以及拉伸变形模量较未改性土低,降低程度随离子固结剂溶液浓度增大而增大;数据采集装置对应力、应变信息变化敏感。试验结果和数字图像结果表明,所设计的拉伸试验装置具合理性、可靠性以及敏感性。     

天下南岳 品味衡山

南岳衡山,中华五岳名山之一。南岳衡山,历史悠久,史称“寿岳”。南岳衡山,主峰坐落在湖南省衡阳市境内,逶迤八百余里。南岳衡山,七十二群峰,层峦叠嶂,气势磅礴。南岳“四绝”闻名天下。南岳衡山,佛道共存,国内一绝。清人魏源在《衡岳吟》中言:“恒山如行,岱山如坐,华山如立,嵩山如卧,惟有南岳独如飞……”     

CaO添加顺序对废弃泥浆絮凝效果的影响

针对温州某钻孔灌注桩废弃泥浆进行了沉降柱试验和颗粒分析实验,研究有机絮凝剂APAM以及无机絮凝剂CaO对泥浆沉降性能和颗粒粒径的影响,着重探究了无机絮凝剂CaO的不同添加顺序对有机絮凝剂APAM絮凝效果的影响。结果表明：在较少APAM添加量(10 mL)下后添加CaO能增大泥浆的初始沉降量;先添加CaO再添加APAM,不利于APAM絮凝作用的发挥;后添加CaO的情况下,CaO对于最终的絮体粒径的影响主要取决于絮体本身的强度及搅拌强度。     

舟山群岛海域网采浮游植物分布与多样性

于2014年夏、秋两季在舟山海域进行了浮游植物拖网采集和环境理化因子测定,共鉴定浮游植物6门92属184种,其中硅藻门127种,甲藻门30种,为调查海域主要浮游植物类群。夏季骨条藻Skeletonema spp.为绝对优势种,秋季优势种由琼氏圆筛藻Coscinodiscus jonesianus、虹彩圆筛藻Coscinodiscus oculus-iridis、蛇目圆筛藻Coscinodiscus argus、星脐圆筛藻Coscinodiscus asteromphalus、骨条藻Skeletonema spp.、尖刺伪菱形藻Pseudo-nitzschia pungens、并基角毛藻Chaetoceros decipiens、伏氏海毛藻Thalassiothrix frauenfeldii及中间肋缝藻Frustulia interposita等9种硅藻构成。调查海域夏季浮游植物平均丰度(1 713.58×10⁴个/m³)高于秋季(1 430.30×10⁴个/m³)。冗余分析表明,温度、盐度、悬浮物、溶解无机磷及溶解无机氮等环境因子对夏、秋两季浮游植物群落影响较大。结合历史数据分析可知,舟山海域近30 a来富营养化程度严重且日益加剧,富营养化指数明显升高;同时浮游植物群落变化也十分显著,主要体现为细胞丰度增加和优势种更替。     

Species- and tissue-specific mercury bioaccumulation in five fish species from Laizhou Bay in the Bohai Sea of China

Mercury (Hg) concentrations in the tissues (muscle, stomach, liver, gills, skin, and gonads) of five fish species (mullet Liza ha em atocheil us, flathead fish Platycephalus indicus, sea bass Lateolabrax japonic u s, mackerel Scomberomorus niphonius and silver pomfret Pampus argenteus) collected from Laizhou Bay in the Bohai Sea of China were investigated. The results indicate that Hg bioaccumulation in the five fish was tissue-specific, with the highest levels in the muscle and liver, followed by the stomach and gonads. The lowest levels were found in the gills and skin. Fish at higher trophic levels (flathead fish and sea bass) exhibited higher Hg concentrations than consumers at lower trophic levels. Mercury bioaccumulation tended to be positively correlated with fish length in mullet, silver pomfret, mackerel, and flathead fish, but was negatively correlated with fish length in sea bass. The Hg concentrations in the muscles of all fish species in Laizhou Bay were within the permissible limits of food safety set by national and international criteria. However, the suggesting maximum consumption of sea bass is 263 g per week for human health.     

气相色谱法分析海洋沉积物中多糖的组成

碳水化合物是海洋有机质的主要组成部分，海洋中的碳水化合物主要以聚合物的形式存在，其分子组成信息对研究它们的来源及其在生物地球化学循环中的作用具有重要意义。作者应用毛细管气相色谱法分析了海洋沉积物中多糖的组成。利用2．0mo1／L三氟乙酸，在80℃水解8h，把沉积物中的多糖水解成单糖，从而把单糖萃取到水相中。水解液在60℃旋转蒸发除去三氟乙酸，用等量的阴离子和阳离子交换树脂混合柱脱除残留离子，以Milli—Q水洗脱。洗脱液经蒸发、干燥后，用吡啶溶解，在0．2％LiClO4吡啶溶液催化下，于60℃经48h达到互变异构平衡。平衡异构体经Regisil试剂衍生化成三甲基硅醚(1MS)，用HP5890气相色谱仪进行分析。使用长30m、内径0．32mm的HP—5石英毛细管柱，配FID检测器，进样口和检测室温度保持在300℃，采用无分流进样，以N2作载气，流速为2．0ml/min，柱箱在140℃保留4min，然后以2℃／min的速度升温到220℃，保留10min。以每种单糖的相对保留时间定性；选择每种单糖中分离效果好、组成占优势的异构体峰面积作为单糖定量的依据，采用内标标准曲线法定量。应用这一方法分析了厦门港沉积物样品，确定了沉积物中7种主要中性单糖的组成。方法的样品加标准回收率为77．0％一115％，相对标准偏差为1．8％一11％；空白加标准回收率在93．8％一113％之间，相对标准偏差为0．6％一9．5％；当信噪比为3时，各单糖的检出限为0．02一0．06mg／L;内标戊五醇的全程回收率为79．8％(n＝6，RSD=5．2％)。