浙江梅山湾表层沉积物中甲藻孢囊分布和多样性研究

甲藻孢囊可以为赤潮提供种源, 还可用于指示海区富营养化状态。以往对甲藻孢囊分布的研究多集中于开放性水域和自然形成的海湾中, 在半封闭性人工海湾中的研究较少。梅山湾原属南北开放水域, 但于2012~2017年在向陆侧建设了北坝和南坝, 使其成为半封闭式人工海湾。通过对梅山湾内外海域采集到的6份表层沉积物样品分析, 共鉴定出37种甲藻孢囊, 其丰度介于237~1 054 cysts/g。甲藻孢囊平均丰度湾内高于湾外, 推测是筑堤后湾内水动力减弱, 悬浮物质浓度降低, 水体透明度升高, 水中颗粒物质沉积速率降低和水体富营养化所导致。调查海域甲藻孢囊物种多样性指数介于1.63~2.47, 均匀度指数介于0.58~0.82, 两者湾外均显著高于湾内, 反映出湾内生态系统稳定性更弱, 发生赤潮的可能性更高。研究共检出16种赤潮种和9种有毒甲藻孢囊, 产毒种及赤潮种丰度和种类占比湾内都高于湾外, 优势种有原多甲藻(Protoperidinium sp.)、美利坚原多甲藻(Protoperidinium americanum)、透镜翼甲藻(Diplopsalis lenticula)、微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)、链状裸甲藻(Gymnodinium catenatum)和锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)。“筑堤效应”加剧了湾内外表层沉积物中甲藻孢囊分布的差异性, 也加重了湾内有毒有害赤潮发生的风险, 故应重视对湾内有毒有害甲藻的监测。     

21世纪黑河流域降水统计降尺度及预估北大核心CSCD

借助第五阶段国际耦合模式比较计划(CMIP5)多模式集合数据、欧洲中期预报中心再分析资料及黑河流域站点观测记录等,检验了模式降水估计偏差,设计了3种降尺度方法,对2011~2100年模式集合预估降水做了降尺度偏差订正。结果表明,即使去掉模式气候飘移,在黑河流域的模拟或估计降水偏差依然较大。本文选用15个CMIP5模式集合做降水预估。依据贝叶斯模式平均(BMA)和多元线性回归(MLR)构造降尺度模型,其因子有700 hPa位势高度场、经向风和比湿等。检验表明,两种降尺度模型各有优缺点,BMA降尺度降水平均值精度较高,但方差和相关系数较低;MLR的方差和相关系数均较高,但在黑河下游极端干旱区或少雨季节易出现“负降水”偏差。在降尺度模型中加入模式降水因子后,BMA的降水方差和相关系数均有明显提高,MLR的负降水问题得到一定程度抑制。BMA模型在黑河上游最优,MLR在中、下游及整个流域最优。因此,选用BMA和MLR对RCP4.5情景下2011~2100年的降水预估做降尺度偏差订正,结果表明,经BMA和MLR降尺度后预估的整个黑河流域降水呈下降趋势,相对于1971~2000年参考期,流域前期(2011~2040年)、中期(2041~2070年)、后期(2071~2100年)降水下降率依次为−9.7%、−12.5、−12.1%,即前、中期降水明显减少,后期变化不大。其中上游降水有一个弱的增加趋势,其变化率依次为1.4%、1.6%、2.3%;中游降水呈明显减少趋势,其变化率依次为−16.3%、−21.4%、−22.6%;下游降水前期减少,中、后期明显增加,其变化率依次为−13.0%、4.2%、21.4%。该预估结果表明,随着全球气候暖化,黑河上游祁连山区降水会缓慢增加,但中游农耕区降水明显减少,流域水资源供需矛盾可能会进一步加剧。因此,黑河流域未来的分水方案及相关的生态、农业、经济等发展规划需要据此做一些调整,以适应未来气候和黑河流域水资源的可能变化。     

A Nonlinear Representation of Model Uncertainty in a Convective-Scale Ensemble Prediction System

How to accurately address model uncertainties with consideration of the rapid nonlinear error growth characteristics in a convection-allowing system is a crucial issue for performing convection-scale ensemble forecasts. In this study, a new nonlinear model perturbation technique for convective-scale ensemble forecasts is developed to consider a nonlinear representation of model errors in the Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System (GRAPES) Convection-Allowing Ensemble Prediction System (CAEPS). The nonlinear forcing singular vector (NFSV) approach, that is, conditional nonlinear optimal perturbation-forcing (CNOP-F), is applied in this study, to construct a nonlinear model perturbation method for GRAPES-CAEPS. Three experiments are performed: One of them is the CTL experiment, without adding any model perturbation; the other two are NFSV-perturbed experiments, which are perturbed by NFSV with two different groups of constraint radii to test the sensitivity of the perturbation magnitude constraint. Verification results show that the NFSV-perturbed experiments achieve an overall improvement and produce more skillful forecasts compared to the CTL experiment, which indicates that the nonlinear NFSV-perturbed method can be used as an effective model perturbation method for convection-scale ensemble forecasts. Additionally, the NFSV-L experiment with large perturbation constraints generally performs better than the NFSV-S experiment with small perturbation constraints in the verification for upper-air and surface weather variables. But for precipitation verification, the NFSV-S experiment performs better in forecasts for light precipitation, and the NFSV-L experiment performs better in forecasts for heavier precipitation, indicating that for different precipitation events, the perturbation magnitude constraint must be carefully selected. All the findings above lay a foundation for the design of nonlinear model perturbation methods for future CAEPSs.     

基于扰动模式的四维变分资料同化系统框架的设计完善和数值试验

为了建立一个应用于区域数值预报的四维变分资料同化（4DVar）系统,在近期开发的扰动预报模式GRAPES_PF基础上,开发完善增量四维变分同化系统框架。该框架中暂不包含物理过程（长短波辐射、边界层过程、对流参数化和云微物理等）。对比业务使用的GRAPES 3DVar系统,增加了温度控制变量。将无量纲Exner气压与流函数的线性风压平衡方程直接在地形追随垂直坐标面上求解,且通过广义共轭余差法（GCR）求解扰动亥姆霍兹（Helmholtz）伴随方程。利用人造“探空”资料对2015年10月台风“彩虹”进行了理想数值试验。试验结果表明,所开发的扰动四维变分同化框架得到了预期的结果,即同化更多资料并反复受到模式约束的四维变分同化系统能有效改善初值质量,进而改善区域数值预报。建立的区域四维变分同化框架合理可行,为进一步发展包含完整物理过程的区域四维变分同化系统奠定了研究基础。      

What Drives the Decadal Variability of Global Tropical Storm Days from 1965 to 2019?

The tropical storm day(TSD)is a combined measure of genesis and lifespan.It reflects tropical cyclone(TC)overall activity,yet its variability has rarely been studied,especially globally.Here we show that the global total TSDs exhibit pronounced interannual(3-6 years)and decadal(10 years)variations over the past five-to-six decades without a significant trend.The leading modes of the interannual and decadal variability of global TSD feature similar patterns in the western Pacific and Atlantic,but different patterns in the Eastern Pacific and the Southern Indian Ocean.The interannual and decadal leading modes are primarily linked to El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO)and Pacific Decadal Oscillation(PDO),respectively.The TSDs-ENSO relationship has been steady during the entire 55-year period,but the TSDs-PDO relationship has experienced a breakdown in the 1980 s.We find that the decadal variation of TSD in the Pacific is associated with the PDO sea surface temperature(SST)anomalies in the tropical eastern Pacific(PDO-E),while that in the Atlantic and the Indian Ocean is associated with the PDO SST anomalies in the western Pacific(PDO-W).However,the PDO-E and PDO-W SST anomalies are poorly coupled in the 1980 s,and this"destructive PDO"pattern results in a breakdown of the TSDs-PDO relationship.The results here have an important implication for seasonal to decadal predictions of global TSD.     

基于卷积神经网络的逐时降水预报订正方法研究

应用2017—2018年5—9月福建省观测资料对华南区域中尺度模式(GTRAMS-3 km-RUC)预报进行站点检验,建立和训练基于卷积神经网络的逐时降水分级订正模型,并与频率匹配法进行2017—2018年测试集的对比试验和2019年数据集的模拟业务检验,探讨了试验过程中遇到的样本不均衡、特征变量选取以及模型过拟合问题。结果表明:模式对于15 mm·h-1以上降水的预报能力弱,各订正方法对原始预报均有不同程度的改进作用。从评估指标来看,基于卷积神经网络的订正方法比频率匹配法表现出优势,其中相关系数判别方案下的网络模型对强降水预报的订正效果显著优于其他方法;在输入特征变量选取方面,应用主成分分析方案的模型训练收敛速度比相关系数判别方案更快,最佳训练期有所提前,但也更早进入严重的过拟合状态,而相关系数判别方案能够使网络模型的训练拥有更长的提升期以达到更具“潜力”的状态;基于卷积神经网络的订正方法对减少分类降水预报的漏报率、晴雨和弱降水预报的空报率具有显著作用,其优化程度明显超过频率匹配法。     

西天山特克斯县东南一带大哈拉军山组中性火山岩地球化学及成因探讨

西天山特克斯县东南一带的大哈拉军山组中性火山岩具有钙碱性火山岩的地球化学特征,在TAS上多数属于玄武安山岩、安山岩,少数为粗安岩。岩石总体反映高硅低钛、富钠低钾特点,w(SiO2)≥54.18%,w(TiO2)≥0.89%,全碱w(K2O+Na2O)≥4.19%,Na2O/K2O≥1.40%。其地球化学的显著特点是:富集大离子亲石元素(Rb,Th,K等)和轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(Nb,Ti等)和重稀土元素(HREE),Eu负异常明显(δEu=0.39～0.78),与岛弧钙碱性火山岩相似。火山岩具有较高的La/Nb值、Ba/Nb值(1.74～2.77,24.03～59.43)和低La/Ba值(0.038～0.092)。Th/Ta,Nb/Ta和Zr/Hf值分别为2.06～17.38,3.35～13.41和37.94～45.02。元素地球化学特征反映岩浆源区具有富集型地幔岩浆源区的特征。其成因可能是受到地壳物质混染和来自消减残留板片析出流体或熔体交代的双重改造。     

甘肃大水金矿区脉岩与成矿关系浅析

大水金矿位于西秦岭南带南亚带南部边缘,处于玛曲—略阳断裂带北侧向南突出的大水弧形构造的弧顶部位。文章简略阐述了矿床地质特征,并从时空、地球化学特征及物源等几方面对矿区脉岩与成矿的关系进行了分析,结果表明：无论在时空分布上,还是热动力条件和成矿物质上,均显示脉岩与成矿具密切成因关系。     

甘肃省铀矿勘查现状及找矿方向

甘肃省是我国铀矿产出较多的省份,蕴含有较多的铀矿类型,有的铀矿类型在全国较为特有。本文综述了甘肃省35年铀矿勘查现状,论述了主要铀矿类型及其目前找矿方向。提出运用新的成矿和找矿理论,加强研究,加大找矿投入,在硬岩型和砂岩型铀矿找矿方面具更大的潜力。     

东营凹陷平南-石村变换构造发育特征及其定量表征

同向超接型变换构造往往是由同向趋近型变换构造发育而来,当主干断裂的叠置部分较大时,其内部会受到与区域
伸展方向一致的局部拉张作用,产生与主干断裂平行的纵向变换断层。根据区域伸展量守恒原理,结合同向超接型变换构
造的发育特征及其主控因素分析,提出了“变换强度”（transfer degree）的计算公式来定量表征变换构造对主干断裂的调节
程度,并将变换强度定义为变换构造的伸展量与主干断层最大水平位移量的比值;为了减小统计过程中的误差,采用了主
干断层及其末端的水平位移为参数进行了变换强度的计算。该文选取了东营凹陷西部的平南-石村同向超接型变换构造为
典型实例进行了分析,并运用平衡剖面技术验证了计算结果的准确性,二者吻合度好,表明该方法具有一定的可行性,为
其他类型变换构造的定量表征提供了一定的思路。