2017年冬季长沙一次重度霾污染天气过程气象成因分析

利用空气质量监测资料、常规气象资料,根据气象条件的水平和垂直扩散能力,以及地面湿度和动力条件等分析了2017年1月27—29日长沙地区这次严重空气污染事件的污染特征。结果表明:污染发生时段,南支槽不断加深东移,槽前势力强盛的西南气流将孟加拉湾一带的水汽向长沙地区输送,进一步增加了该地区的空气湿度。同时,持续东移的脊前暖平流对长沙中低层大气增温有显著影响,为稳定的大气层结创造了有利条件。长沙处于弱高压的底后部,受大范围的弱鞍型场及均压场控制,地面有暖倒槽发展,且由于高压较弱,导致地面和低空的风速较小,不利于污染物的水平扩散,同时有利于夜间地面的辐射降温。稳定的大气环流形势为霾天气和严重污染提供了持续稳定的大气环境场,逆温结构和稳定温度层结在一定程度上减弱了大气在垂直方向上的湍流交换和热力对流,大气中的污染颗粒不易扩散,为此次污染事件的维持、加剧提供了重要的气象条件。长沙地区处在罗霄山脉和雪峰山脉之间的湘江故地,受周边地形阻挡的影响,污染物在下沉气流的控制下聚集到长沙地区后,很难通过水平输送离开,这也是造成此次霾污染的原因之一。     

太阳辐射管理地球工程对海洋酸化影响的模拟研究

研究地球工程对海洋酸化的影响对于评估地球工程对全球气候和环境的影响有重要意义。文中使用中等复杂程度的地球系统模式,模拟了典型CO₂高排放情景RCP8.5下,实施太阳辐射管理地球工程对海洋表面的pH和文石（碳酸钙的一种亚稳形态）饱和度的影响,并定量分析了各环境因子对海洋酸化影响的机理。模拟结果表明,在RCP8.5情景下,到2100年,相对于工业革命前水平,全球海洋表面平均pH下降了0.43,文石饱和度下降了1.77。相对于RCP8.5情景,2100年地球工程情景下全球海洋表面平均pH增加了0.003,而文石饱和度降低了0.16。地球工程通过改变溶解无机碳、碱度、温度等环境因子影响海洋酸化。相对于RCP8.5情景,实施地球工程引起的溶解无机碳浓度的增加使pH和文石饱和度均减小,碱度的增加使pH和文石饱和度均增大,温度的降低使pH增大而使文石饱和度减小。总体而言,太阳辐射管理地球工程可以降低全球温度,但无法减缓海洋酸化。     

基于NCEP FNL资料的山西岢岚地区雨雪天气诊断可信度分析

基于山西岢岚地区2005—2014年共1218个雨雪天气日的NCEP FNL资料(1°×1°)与探空资料,采用偏差、绝对差、相关系数和偏差区间占有率的统计方法,对常规物理量(温度、相对湿度、纬向风和经向风)和诊断物理量(T_800-500、T_d800和TT_d700)进行统计分析。结果表明:常规物理量中的温度平均偏差值和绝对差值最小、相关系数值最大,分别为-0. 22℃、1. 02℃、0. 90,可信度最高;而相对湿度的平均偏差值和绝对差值最大、相关系数值最小,分别为12. 31%、19. 68%和0. 63,可信度最低;纬向风和经向风的可信度相差不大,略低于温度;诊断物理量T_800-500、T_d800和TT_d700的偏差值分别为-0. 08℃、1. 50℃和2. 79℃,绝对差值分别为1. 21℃、3. 33℃和4. 14℃,相关系数值分别为0. 95、0. 92和0. 74,偏差值为[-5,5]占总数百分比分别为98. 77%、80. 30%和75. 04%。即T_800-500可信度最高,TT_d700指数可信度最低。     

冷空气强风在大型城市中的精细结构和形成机制

地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象进行建筑物分辨率的大规模数值模拟研究仍是一个挑战。本研究利用中尺度气象模式嵌套流体计算动力模式的超高分辨率局地气象预报系统,对强冷空气过程造成广州市区的一次强风事件进行数值模拟,深入探讨强风的精细结构和形成机制。结果表明,伴随着强冷空气入侵,广州市区的平均风速和风场高频扰动均明显增强,且在城市冠层顶尤为明显,呈现区域不均匀的三维结构,数值模拟与地面观测相一致。较大范围的强风速和阵风主要出现在建筑物较为低矮的老城区上空,并持续影响下游河道等开阔区域。在高层建筑密集的新城区,虽然整体风速明显减弱,但能在平行风向的街道狭管和下游区域形成局地强风。特别是,超高层建筑群引起显著的垂直环流,导致强风扰动向下传播,造成最大风速达8 m s?1的地面局地强风,阵风指数接近2。上游建筑群引起的风场扰动呈现大尺度湍流结构,能沿着平均气流传播影响数公里之远的下游地区。当风场扰动经过广州塔等单体超高层建筑时,可在其两侧绕流区再次加强,形成局地强风。局地强风和阵风还出现在垂直于风向排列的沿江高层建筑群的侧边,与建筑屏风的阻挡效应和缺口溢出有关。研究结果促进认识城市强风的时空特征和物理机制,有助于提升城市气象的精细化预报水平。     

江淮梅雨期极端对流微物理特征的双偏振雷达观测研究

为研究梅雨期极端对流系统的微物理特征,利用2013—2014年江淮梅雨期间南京溧水S波段双偏振雷达探测资料和地面自动站小时降水资料,统计分析了两类极端对流降水系统的微物理特征及差异。这两类极端对流系统的定义基于地面降水强度和雷达回波顶高,分别为所有对流中降水强度最强的1%（R类:小时降水强度>46.2 mm/h）和对流发展高度最高的1%（H类:20 dBz回波顶高>14.5 km）。结果显示这两类极端对流系统仅有30%的样本重合,显示了二者之间的弱相关性。对于相同的反射率因子Z_H,R类极端对流系统的近地面差分反射率因子Z_DR通常较H类极端对流小约0.2 dB,表明R类极端对流具有较小的平均粒径。结合双偏振雷达反演的粒子大小和相态分布显示,虽然两类极端对流都表现出海洋性对流降水特征,但R类极端对流较H类极端对流的总体雨滴粒径更小而数浓度更高,导致R类极端对流系统的地面降水更强。与R类极端对流系统相比,H类极端对流系统的上升运动更强,将更多的水汽和过冷水输送到0℃层以上,有利于形成更大的冰相粒子（如霰粒子等）,并通过融化形成大雨滴。以上研究表明,梅雨期降水强度和对流发展深度并没有必然的联系,极端降水主要是中等高度的对流引起。      

性类固醇激素及其受体在半滑舌鳎性腺分化发育过程中的表达与生理功能

首次用17β-雌二醇(E_2)及其受体(ERα)、睾酮受体(AR)的多克隆抗体在半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevisG(u|¨)nther)性腺分化发育过程中进行免疫细胞化学定位研究。结果表明:在半滑舌鳎原始性腺中已有E_2、ERα和AR的分布和表达;卵原细胞、初级卵母细胞、精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞对E_2及ERα、AR抗体均呈现不同程度的阳性反应,在精细胞和精子中对E_2和ERα呈免疫阴性反应,而AR则一直保持较强表达,揭示了半滑舌鳎性腺中类固醇激素可能通过旁分泌调控机制刺激卵子和精子发育和成熟。性类固醇激素及其受体免疫阳性物定位在生殖细胞的胞质、胞膜和核膜等广泛部位并有表达,在性腺分化和不同发育时期的表达强度有所不同,表明其在性腺分化发育过程各阶段所起生理功能不同。这些结果为证明性类固醇激素及受体参与调节半滑舌鳎性腺分化发育提供了重要形态学新证据。     

台湾费丛峡谷对强地面运动的影响研究──利用单台资料及2．5维SH混合方法

本文通过格林函数反褶积方法，由台湾峡谷附近的记录资料预测峡谷区的强地面运动的时程曲线．峡谷区的理论格林函数应用２．５维ＳＨ混合方法求解．通过格林函数反褶积方法得到的峡谷区费丛１及费丛２台的位移、速度、加速度和实际资料对比，取得了满意结果．计算结果表明，峡谷底部的峰值加速度相对峡谷边缘为最小；在靠近震中的一侧，峡谷的加速度的最大振幅相对比另一侧大．还给出了其余３个台的预测结果，研究了它们的加速度傅里叶谱和反应谱．     

位场小波分析的物理解释

采用二进小波变换,构造了位场基小波,通过简单模型,分析了位场信号小波分解与重构的物理实质,阐明了小波变换的频带分布与“归一化”位场空间分布的一致性,以及小波重构的规律,并叙述了小波重构与异常分解的关系.     

广东山区大中型水库淤积与整治

广东是全国水资源较丰富的省区,但是由于环境污染,全省已普遍出现水质性缺水危机。目前除了东江、西江、北江和韩江等大江河外,沿海地区许多中、小河流和池塘等地表水水质已经恶化,不宜饮用,有的甚至不宜灌溉,有些地方连浅层地下水也不宜饮用。故此,山区水库已成为我省最后的水源"阵地",各地纷纷直接从水库引水饮用。然而,平原地区周围丘陵台地的库、塘水质也已严重恶化。目前全省321宗大、中型水库将成为本省水源的最后防线,而这些水库也存在不同程度泥沙淤积、水质污染和管理体制弊端等问题,必须采取有效措施进行整治和维护,并改革管理体制和加强管理,以保证其可持续利用和社会发展的水源需求。     

中国气温变化的两个基本模态的诊断和模拟研究

我国地域辽阔，气候复杂多变，在全球变暖的背景下研究中国近百年来的气温变化具有重要的意义。为此我们重建了中国东部71个站1880—2004年四季气温距平序列。通过EOF分析发现了中国气温变化的2种最基本的模态：东部一致变化和关内关外相反变化。这2种模态不随季节变化，而且在不同时期也是稳定的。通过研究这2种模态与变暖趋势的关系发现，20世纪80年代以来的变暖主要是由于第一模态在该时期持续的正位相增强造成的；而20世纪20~40年代的变暖主要是由于第二模态所呈现的正位相所造成的。此外，我们检验了这2种模态在大气环流模式（CAM）中的表现。结果表明：121年（模式中1880—2000年）的集合模拟在一定程度上可以重现第一模态的变化，而第二模态则仅在冬季表现明显。最后，以冬季为例，利用1880—2004年重建及观测的500 hPa高度场资料，通过合成分析进一步研究了这2种模态的环流机制：第一模态正位相对应纬向环流增强，表现在地面气温分布上为东部一致变暖。而负位相则对应东亚大槽加深，东部地区一致变冷。第二模态正位相对应的环流分布则为从东亚北部到阿留申为负距平，东亚到北太平洋中纬度为正距平；对应地面气温分布为关内变暖关外变冷。负位相时环流分布基本相反。这样的环流机制得到了模式研究的支持。