“黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理”研究进展

黄河是中国第二条大河,流域面积80万km2,它曾是中华民族文化的摇篮。当前在中国西部大开发中具有举足轻重的重要战略地位。但是黄河流域地处中国的半干旱与半湿润地带,流域的水资源量先天不足,流域内的人均水资源占有量很少,相当全国人均水资源占有量的1/3。由于气候的暖干变化与人类活动的影响,过去30年来,黄河下游与其主要支流频繁地发生了断流,这种发展的征兆不仅加剧了脆弱的水资源供应与需求的平衡,而且给流域上、中、下游原有生态系统与环境带来更大的冲击。黄河的治理终归是涉及国家稳定和国家安全的大事。因此,1999年科技部在“国家重点基础研究发展规划”中立项,启动了5年研究项目“黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理”。作者作为项目的首席科学家根据项目各课题已发表的近900篇论文与几十部专著等大量成果,简要概括了黄河水资源的基础性、技术性和应用性研究等三大方面的进展。     

一次中尺度对流系统（MβCS）触发特大暴雨机理研究

采用MICAPS提供常规和非常规资料,通过对2008年4月12日出现在桂东南大暴雨的大尺度环流背景和中尺度对流系统及发生发展机制研究后认为:(1)中高纬地区呈现"两槽一脊型",为冷空气的南下提供了有利的环流条件,高原槽和南支槽的东移为暴雨的产生提供了有利的动力、水汽条件;(2)高低层急流形成优质配置,高层强辐散与中低层强辐合及强上升运动为MβCS的发生发展提供了有利的动力条件;(3)水汽通量和水汽通量散度的强辐合以及对流不稳定为MβCS的发生发展提供了有利的热力条件;(4)最强降水时段主要发生在MβCS突然增强阶段.     

广州白云机场两次低云低能见度过程对比分析

2010年2月3-5日和3月12-13日广州白云机场各发生一次持续时间较长的低云、低能见度天气过程,两次过程的出现形式和持续时间不同。从环流形势、假相当位温、温度平流和地表热量通量等方面入手,揭示它们不同的发生机制和维持机制。两次过程,不同的环流形势使逆温层在出现时间、持续时间和强度等方面存在差异,环流形势均有利于低层水汽输送,当逆温层存在,使其底部汇集大量的湿空气,而较弱锋面附近的抬升作用和冷空气的冷却作用,使近地面附近的水汽抬升并在逆温层底部凝结成云;下沉干冷气流,使近地面的暖湿水汽冷却凝结并形成雾,凝结释放的潜热使地表热量通量发生变化。     

基于CLM3模拟的中国区域陆地水资源分析

针对2007年7月30日发生在山西省南部的区域暴雨局部特大暴雨天气过程,利用多种资料,计算了多种物理量,分析了其演变特征,指出a)前期500 hPa阻塞高压和切断低压的形成和长期维持以及副热带高压的稳定加强、维持,是造成山西大范嗣降水和区域暴雨天气的特殊环流背景.b)特殊背景下形成的MCS是造成此次南部区域暴雨的直接影响系统,强烈而持续的水汽夹卷作用、对流层高层强抽吸作用使得MCS维持和加强.c)地形性辐合的存在使得垂直上升运动加强,而高位势不稳定能量的释放与低层迎风坡面上低云的相互作用,使得MCS不断发展,使雨强出现了3次强烈增幅.     

一次高原涡东移引发江淮强降水的动热力机制分析

利用ERA5(0.25°×0.25°)逐小时再分析资料,TRMM卫星降水资料和FY-2E卫星黑体亮温（TBB）资料等,探讨了2017年7月7-9日的一次移出高原涡形成发展的环流背景和移动特征,以及引发江淮流域强降水的动热力机制,并应用HYSPLIT4模式追踪江淮流域强降水的水汽源地。结果表明：此次高原涡生成于高原中部,先向东南方移动,到达四川中部后转为东北向移动,生命史为39 h。200 hPa南亚高压和高空急流强度较强,低涡位于高空急流入口区右侧的辐散区,促使低涡形成和发展。500 hPa低涡前部的负变高中心以及西太平洋副热带高压边缘的西南气流引导低涡的东移和转向。低涡移出高原后处于高空槽前正涡度平流造成的减压区,加之大地形背风坡有利于气旋性涡度增强,低涡得以发展。低涡下高原后沿江淮切变线移动,槽后的冷空气与携带孟加拉湾和南海水汽的偏南气流汇合,在锋生作用下低涡发展为江淮气旋,降雨量迅速增强达到大暴雨标准。高低空急流的耦合和低层对流不稳定的发展加强了动力抬升作用,有利于江淮强降水的形成。强降水的水汽源地主要为南海和孟加拉湾,降水最强时段对应辐合上升运动最强,对流云发展旺盛使降水得以维...     

北大西洋-东亚和北亚型遥相关的机制及其对新疆夏季旱涝的影响

北大西洋-东亚和北亚（简称NAENA）型遥相关是夏季欧亚大陆对流层上层经向风异常的第二主导模态,对欧亚大陆多尺度气候变率有显著影响。本文在分析NAENA型维持的动力学机制的基础上,研究了该遥相关型对新疆夏季旱涝异常的影响及其可能机制。大气波列的涡度收支分析表明,气候态的旋转纬向风引起的扰动涡度平流可以被扰动旋转经向风引起的平均涡度平流所补偿。能量转换过程分析表明,该大气波列有效地从平均流中提取有效位能,通过斜压能量转换过程得以维持。大西洋海温异常三极子模态则是NAENA型维持的重要外强迫因子。回归分析表明NAENA型遥相关能通过促进南疆夏季降水,显著影响新疆的旱涝异常。NAENA型位于中亚的气旋性低压一方面增强了南疆地区的垂直上升运动,同时气旋性环流将更多的水汽输送到该地区,有利于水汽在对流层中低层的异常辐合,进而对南疆的降水有促进作用。     

登陆热带气旋在鄱阳湖区的活动特征及原因分析

鄱阳湖流域是受登陆热带气旋（简称TC）影响最为频繁的内陆地区之一。利用中国气象局热带气旋年鉴资料、地面观测资料、中国气象局一日两次的常规探空资料以及NCEP/NCAR一日四次的2.5°×2.5°再分析资料,研究了过鄱阳湖TC的活动特征及其影响。首先统计1949~2012年进入鄱阳湖区域61个TC的活动特征发现,平均而言进入鄱阳湖地区的TC具有移速减慢,强度衰减变缓及降水增幅特征。大尺度环流场分析表明,登陆进入鄱阳湖区的TC处于太平洋副热带高压和东亚大陆高压之间的鞍形场中,引导气流减弱,水平风垂直切变减小,有利于其移速减慢、衰减减缓以及降水累计。几个典型TC个例的观测分析发现,TC降水降低了鄱阳湖区浅层土壤温度和低层大气温度及其日较差,但增加了土壤和空气湿度。鄱阳湖区域下垫面较高的地面热量有利于TC维持。而湖区对流有效位能在TC进入后明显降低,说明TC触发了该区域对流有效位能释放,有利于其降水增幅。     

“正午太阳高度的变化”教学实录与反思

正一、问题缘起与动机传统地理教学方式的一般做法是:以纪律教育来维持组织教学,以师讲生听来传授新知识,以背诵、抄写来巩固已学知识,以多做练习来运用新知识,以考试测验来检查学习效果。这样的教学方式,在新课程改革理念下,它的缺陷越来越显现出来。即它以知识的传授为核心,把学生看成是接纳知识的容器。按照传统教学方式进行教学,虽然强调了教学过程的阶段性,却是以学生被动接受知识为前提的,没有突出学生学习的主体     

准噶尔盆地南缘荒漠区梭梭维持水源初步研究

为了了解沙漠植物梭梭维持水源的利用情况,探明其对水源的利用策略,利用稳定性同位素技术定位取样,对准噶尔盆地南缘荒漠区梭梭进行了研究.结果表明,冬季,梭梭基本没有直接利用降雪;随着融雪后浅层土壤含水率的上升,梭梭明显利用浅层土壤水;梭梭利用水源中,地下水占有很大比例,这种比例在冬季和夏季最高,最高幅度可达到80％,平均占到30％左右;降雨也是梭梭利用的水源之一,在降雨后的3～5 d内,梭梭木质部δ18O值有明显趋近降雨δ18O值的趋势.因此,本研究区的梭梭维持水源有多个途径,地下水、融雪形成的浅层土壤水是其主要水源,中、大量降雨也是其利用的水源之一.     

生物圈·生命圈

地球环境的演变决定了生命的起源与演化过程,而生命过程又影响看地球表层环境以及大气圈、水圈及岩石圈的物质循环生物多样性是地球演化的独特产物,对地球生命维持系统起着极为重要的作用,是人类赖以生存和发展的基础。因此,研究地球与生命的互动,研究生物多样性的起源和发展对人类可持续发展具有重要意义。