论大陆岩石圈形成过程中的克拉通化阶段

流体控制着地球系统中质量和能量的传输。流体岩石反应过程在岩石圈中是十分普遍的现象。在流体流动体系中 ,流体在岩石裂隙中通过平流、扩散、水动力弥散和动力学弥散等方式进行输运并与岩石发生同位素交换反应。文章首先对封闭体系、“封闭”体系、开放体系以及缓冲体系中的同位素交换模型进行了简单讨论 ,然后在讨论氧同位素动力学交换机制的基础上 ,建立了平衡交换模型和动力学交换模型。结合流体流动的归一化速率、弥散系数和流体岩石的反应速率等变量 ,对流体岩石交换反应的流体运动方程中的Peclet数和Damk¨ohler数进行了讨论 ,并详细解释了它们在流体岩石交换反应过程中的物理意义和地质用途。     

含碎石土壤水分入渗试验研究

采用一维积水垂直入渗法测定含碎石土壤的入渗过程,分析碎石含量和碎石组成对土壤水分运动影响。对试验数据采用Kostiakov入渗公式拟合,得出反映入渗速率的拟合参数比值与土石比成幂函数关系;采用简略的Philip垂直入渗方程幂级数解拟合湿润峰随时间的变化,拟合精度高,并发现拟合参数与土石比仍成幂函数关系。采用简单相关分析碎石粒径对入渗过程影响,得出粒径2~3 mm碎石与入渗过程成显著的负相关关系,而>25 mm碎石有利于入渗。研究结果可为含碎石土壤的水循环提供重要的基础。     

河南春季一次层状云降水云物理结构分析

河南2000年4月14日的降水由冷锋和西南涡产生，降水云系分布不均匀，云图上云区间有带状云隙，雷达回波图上出现两条带状回波，云带内部分布也不均匀，垂直方向上降水云系有分层现象。分析了降水云系的微物理特征，根据可播度的PMS指标确定了航线上过冷水丰富的区域，结合卫星、雷达资料讨论了过冷水丰富区域的分布特征，还讨论了降水云系内部存在的对流不稳定。     

一次持续性强暴雨过程的平均特征

2004年9月2—6日四川盆地中东部发生了一次持续性强暴雨过程。利用时间平均合成分析方法对强暴雨维持期间 (9月3日20:00—5日08:00, 北京时) 的探测资料进行合成平均, 再对合成平均资料做诊断分析, 以揭示持续性强暴雨过程持续期的平均特征。诊断分析显示, 台风西进导致稳定的环流以及中低层大量的水汽输送为暴雨持续提供了背景条件。在时间平均流场上, 与暴雨相联系的中尺度系统十分显著, 它在对流层中低层表现为准东西向的中尺度辐合带, 在对流层高层表现为中尺度辐散带, 两者垂直耦合为深厚系统。此外, 在暴雨持续期间, 对流层低层大气运动表现出强烈的非平衡特征, 这种非平衡的动力强迫作用支撑着低层强辐合的维持。     

一次台风前部龙卷的多普勒天气雷达分析

通过分析2004年8月25日发生在浙江省宁波市的一次台风前部龙卷发生发展的环境特征, 发现该龙卷发生在台风前部风切变区里, 尽管当时涡度、散度等物理量对于深对流发展不是非常有利, 但下湿中干、强的垂直风切变及地形条件等还是有利于局地弱龙卷的产生; 在宁波新一代天气雷达产品上表现为强的钩状回波, 速度场上有相邻的正负速度中心及强的组合切变值等。通过多个反射率产品、剖面产品等综合分析了该风暴的三维结构, 初步了解此类弱龙卷的发生机理, 为以后的预报提供一些经验。     

网格嵌套技术对一次中尺度对流系统降水过程模拟的影响

利用非静力中尺度模式MM5对2002年7月22日12:00~23日12:00(世界时,下同)长江流域的一次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟试验,主要讨论了网格嵌套技术对降水和中尺度对流系统的影响。结果表明:三重嵌套在D1,D2域选用积云参数化方案后,模拟的雨区收缩,虚假降水中心相对减少,降水强度及分布更接近观测值。在模式非线性动力、热力及湿物理过程共同驱动下,通过嵌套网格的双向相互作用,使可分辨云尺度的细网格域D3将其信息通过嵌套边界向次细网格域D2传递,然后再通过D2域边界向粗网格域D1域传递。同样,动力、热力反馈也会反向进行。结果将有助于改进各网格域的预报效果。但对D1网格域系统位置及其发展演变过程的影响相对小些;另外,通过双向多重嵌套,可提高模式预报区域的分辨率,特别是提高模式关键预报区域的分辨率,这也就有可能改进预报的中尺度物理场,使其能够较真实地描写大气实况。     

Study on Formation Mechanisms of Heavy Rainfall Within the Meiyu Along the Mid-Lower Yangtze River and Theories and Methods of Their Detection and Prediction

As the project of National Key Basic Research Development Program: Research on Formation Mechanisms and Predictive Theories of Major Weather Disasters in China has been fulfilled by 5-yr efforts of Chinese scientists, achieving results of great significance are as follows: 1) development of multi-scale physical models for Meiyu frontal heavy rainfall based on a range of real-time observations; 2) construction of synoptic models for such heavy rainfall; 3) the Meiyu front found to consist of multi-scale systems that represent a subtropical front, which shears structural features of an extratropical front and ITCZ, displaying sometimes a bi-front feature in the mid-lower Yangtze Basin (MLYB). The positive feedback between pre-frontal wet physical processes and over-front strong convective activities as well as interactions among multi-scale systems of the Meiyu front act as the important mechanism for the maintenance and development of the Meiyu front; 4) proposal of theories and methods for quantitative retrieval of multiple mesoscale torrential rains from satellite remote sensings, leading to a line of products; 5) investigation of applicable theories and techniques for retrieving the heavy rainfall system's 3D structure from dual-Doppler synchronous detectings; and 6) development of a system for meso heavy rainfall numerical prediction models with a 3D variational data assimilation scheme included, a tool that played an active role in flood combating and relief activities over the Huaihe River Basin (HRB) in 2003.     

云南冷锋切变型暴雨的中尺度特征分析

利用T106数值预报产品资料，通过中尺度滤波方法，提取云南冷锋切变型暴雨过程中的中尺度降水系统，对其有关物理量的特征及演变进行了分析。研究发现，通过中尺度滤波方法，可以从常规的数值预报产品资料中有效分离出直接导致暴雨的中尺度天气系统，通过对这些中尺度系统的分析及追踪，可以为暴雨预报提供更为客观的预报依据；水汽的强辐合时段与暴雨降落时段有较好的对应关系，暴雨落区比水汽的强辐合区域要稍偏向于水汽输送的下游方向；在该型暴雨的发生过程中，北部冷平流具有十分重要的作用，但南部暖平流的作用也不可忽视。     

"99.6"梅雨锋暴雨模拟资料的诊断分析

利用非静力中尺度模式MM5V3的模拟资料对"99.6"梅雨锋暴雨过程进行了对流动量输送(CMT)和视热源视水汽汇分析。CMT诊断分析表明,水平动量残差在切变低涡发展的不同阶段的作用是不同的,在中尺度低涡发生初期对流层低层动量残差X主要是加速西南气流的北上;在对流层中层动量残差在槽后加速冷空气南下,在槽前加速西南暖湿气流北上,非常有利于东亚大槽的发展。在低涡切变线强烈发展时,850hPa的X方向与发生阶段相反,此时西南气流受到了强烈的减速作用,同时500hPa东亚大槽的前部和后部出现了减速气流的动量残差,槽后冷空气和槽前的暖湿气流都已经受到减速作用,此后低涡切变线逐渐衰减。低涡切变线发展到最强的阶段,强X矢量几乎总是与强烈上升运动区相对应,能量转换E的水平分布表明,大尺度系统与中尺度系统之间的能量转换非常复杂,并不是简单的能量串级过程,但能量主要是从大尺度向次网格尺度转换。200hPa动能转换E的带状分布非常清楚,E的正负大值中心分布在高空急流的2侧,表明高空急流在能量转换的过程中起到非常重要的作用。视热源和视水汽汇的诊断分析显示,强凝结潜热的释放与低涡的发展相伴随,但视热源只与β中尺度系统有明显的对应关系,视水汽汇有和视热源非常相似的分布特征。     

西太平洋副热带高压影响下北京区域性暴雨的个例分析

北京地区大降水(≥25 mm/d)天气有72%出现在7~8月份,其中直接受西太平洋副热带高压(副高)影响的大降水占46%,它们主要产生在西风槽与副高相互作用的天气形势下。通过对该类暴雨的典型个例分析表明,由于受副高的影响,对流层低层副高南面的偏东气流将海上充沛的水汽输送到大陆,并折向北与偏北气流相遇,汇集在北京附近。同时,副高西北边缘与西风槽之间形成较强的能量锋区,该锋区南面的高温高湿气团蕴藏了较深厚的湿有效位能,在湿位涡的斜压项作用下转化为动能,倾斜垂直涡度发展激发了强烈的上升运动。在斜压扰动作用下,对流层中层差动涡度平流和副高西侧的暖平流破坏了北京及邻近区域的准地转平衡,动力强迫和热力强迫共同作用激发了次级环流,该处的上升运动得到加强。暴雨就是产生在强的能量锋附近低层气旋性涡度发展、高层辐散显著的地方。此外,副高西侧低层的暖湿气流北上,较强的差动假相当位温平流促使大气层结向对流不稳定发展,这对于暴雨局地的再增强是不可忽视的因素。由此,形成对该类暴雨天气预报的着眼点。