Discharge‐sediment processes of the Zhadang glacier on the Tibetan Plateau measured with a high frequency data acquisition system

In high elevation cold regions of the Tibetan Plateau, suspended sediment transfer from glacier meltwater erosion is one of the important hydrological components. The Zhadang glacier is a typical valley‐type glacier in the Nyainqentanglha Mountains on the Tibetan Plateau. To make frequent and long period records of meltwater runoff and sediment processes in the very high elevation and isolated regions, an automatic system was installed near the glacier snout (5400 m a.s.l) in August 2013, to measure the transient discharge and sediment processes at 5‐min interval, which is shorter than the time span for the water flow to traverse the catchment from the farthest end to the watershed outlet. Diurnal variations of discharge, and suspended sediment concentration (SSC) were recorded at high frequency for the Zhadang glacier, before suspended sediment load (SSL) was computed. Hourly SSC varied from the range of 0.2 kg/m³ to 0.5 kg/m³ (at 8:00–9:00) to the range of 2.0 kg/m³ to 4.0 kg/m³ (at 17:00–18:00). The daily SSL was 32.24 t during the intense ablation period. Hourly SSC was linearly correlated with discharge (r = 0.885**, n = 18, p < 0.01). A digit‐eight hysteresis loop was observed for the sediment transport in the glacier area. Air temperature fluctuations influence discharge, and then result in the sediment variations. The results of this study provide insight into the responses of suspended sediment delivery processes with a high frequency data in the high elevation cold regions. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

临震前地壳变形不动点现象与机制研究

在综合分析国内外地形变前兆研究现状的基础上,结合汶川8.0级地震前GPS、应变、重力等研究结果,提出临震前震源区域可能出现变形不动点现象。地壳变形过程中的不动点现象是临震前区域应力场进入临界状态的重要标志,是地震潜在危险区域划定的重要依据。借助不动点理论,给出汶川地震前变形不动点集合的演化,结合大区域地震活动空区与远场显著形变异常分布,探讨变形不动点现象发生的动力学背景,验证了汶川地震前地壳变形的不动点现象是大区域应力场有序运动的结果。     

基于机器学习的高精度高分辨率气象因子时空估计

气象变量常作为重要的影响因子出现在环境污染、疾病健康和农业等领域,而高分辨率的气象资料可作为众多研究的基础数据,对推进相关研究的发展意义重大。本文以中国大陆为研究区域,利用2015年824个气象站点的气温、相对湿度和风速3套数据,结合不同的解释变量组合,分别构建了各自的GAM和残差自编码器神经网络（简称残差网络）模型,以10倍交叉验证判断模型是否过拟合。研究结果表明：① GAM和残差网络方法都不存在过拟合问题,同GAM相比,残差网络显著提高了模型预测的精度（3个气象因素的交叉验证CV R²平均提高了0.21,CV RMSE平均降低了37%）,其中相对湿度模型的提升幅度最大（CV R²:0.85 vs. 0.52,CV RMSE:7.53% vs. 13.59%）;② 残差模型的结果较普通克里格插值结果和再分析资料更接近站点观测数据,表明残差网络可作为高分辨率气象数据研制的可靠方法。此外,研究还发现在相对湿度模型中加入臭氧浓度和气温、在风速模型中加入GLDAS风速再分析资料,可提升模型的性能。     

An examination of snow redistribution over smooth land‐fast sea ice

An understanding of temporal evolution of snow on sea ice at different spatial scales is essential for improvement of snow parameterization in sea ice models. One of the problems we face, however, is that long‐term climate data are routinely available for land and not for sea ice. In this paper, we examine the temporal evolution of snow over smooth land‐fast first‐year sea ice using observational and modelled data. Changes in probability density functions indicate that depositional and drifting events control the evolution of snow distribution. Geostatistical analysis suggests that snowdrifts increased over the study period, and the orientation was related to the meteorological conditions. At the microscale, the temporal evolution of the snowdrifts was a product of infilling in the valleys between drifts. Results using two shore‐based climate reporting stations (Paulatuk and Tuktoyuktuk, NWT) suggest that on‐ice air temperature and relative humidity can be estimated using air temperature recorded at either station. Wind speed, direction and precipitation on ice cannot be accurately estimated using meteorological data from either station. The temporal evolution of snow distribution over smooth land‐fast sea ice was modelled using SnowModel and four different forcing regimes. The results from these model runs indicate a lack of agreement between observed distribution and model outputs. The reasons for these results are lack of meteorological measurements prior to the end of January, lack of spatially adequate surface topography and discrepancies between meteorological variables on land and ice. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

伟晶岩型锂矿成矿构造背景研究

锂是银白色的、自然界最轻的金属,广泛应用于纺织、陶瓷、冶金、核能、新能源等领域,有“高能金属”、“21世纪的能源金属”之称。锂矿床按成因类型可分为内生和外生两种类型,内生型可具体分为花岗伟晶岩型、花岗岩型、云英岩型和岩浆热液型,外生型则包括盐湖型及地下卤水型（赵一鸣等,2004）。伟晶岩型锂矿主要开采锂辉石、透锂云母、锂云母、磷铝锂石等,是锂矿资源的重要来源。     

气象观测设备运行状态综合判定技术应用

从气象观测设备运行保障角度出发,基于各观测设备自身运行状态检测信息,结合气象观测数据、气象观测元数据信息以及各级气象观测技术保障业务人员人工填报业务数据,研制了我国气象观测设备运行状态综合判定技术;同时制订了各气象观测设备运行状态分类标准和显示标准,将设备运行状态分为正常、报警、故障和非观测4类状态,分别用绿色、橙色、蓝色和灰色标识.气象观测设备运行状态综合判定技术在一定程度上促进了我国气象观测装备技术保障工作的规范化、标准化开展.该技术贴合气象装备技术保障业务实际需求,设备运行状态判定真实率达100％,结果经实践证明科学合理有效,基于该方法开展的设备运行监控保障工作提高了观测系统稳定可靠的运行能力.     

变分同化框架通过背景误差协方差构建动力平衡约束的研究进展

通过背景误差协方差构建动力平衡约束是变分同化框架设计的重要环节。它不仅帮助实现变量间的协同分析,提高观测使用效率,还能改善变分极小化问题的性状。本文在系统梳理通过背景误差协方差引入动力平衡约束的方式、流程的基础上,对求解目前全球和有限区域变分同化系统普遍采用的准地转平衡和静力平衡约束的共性问题和存在的不足作了归纳总结。分析了求解准地转平衡约束的三类方案:动力平衡方程方案、统计方案和动力-统计相结合方案的优缺点。对照比较了不同垂直离散方案下求解静力平衡约束时遇到的欠定问题的表现以及解决途径。最后,展望了基于背景误差协方差构建动力平衡约束在赤道等特殊地区、高分辨率同化系统、以及集合-变分混合同化系统发展中面临的挑战和机遇。     

江苏盐城地区一次持续雾-霾天气过程的综合分析

2013年12月上旬江苏盐城地区出现了一次历史罕见的持续重度雾-霾天气,利用盐城市常规气象观测资料、NCEP再分析资料(1°×1°)及环境监测中心站的污染物浓度资料等,对此次过程的环流背景、气象要素、大气层结特征以及动力条件、污染情况等进行了综合性分析。结果发现:12月上旬中高层冷空气势力弱,以纬向环流为主;低层弱的水平风场为雾-霾的发生发展提供了有利的环流背景;稳定的层结特征,近地面高强度的贴地逆温和持续较低的混合层高度是此次雾-霾天气长时间维持的重要因素;边界层内弱正散度及负涡度是此次雾-霾天气得以维持发展的动力因子;通过后向轨迹分型和火点监测资料分析发现:污染物的长距离输送在此次重污染天气的形成过程中起到了一定作用。最后,文中建立了能见度和PM_(2.5)浓度、相对湿度的非线性回归方程,对能见度的预报效果较好,为实际业务应用中雾-霾的预报提供了有利的依据。     

高性能计算技术在气象领域的应用

高性能计算通过应用超级计算机与并行处理技术解决复杂的计算问题,是信息技术发展比较迅猛的领域之一。气象应用始终是高性能计算的重要领域,高性能计算技术有效地解决了高分辨率、高精度气象数值预报模式发展限制,在气象预报预测业务中发挥着核心支撑作用。数十年以来,由于数值天气模式研究和业务运行对计算资源的强烈需求,国内外气象领域高性能计算机及应用迅速发展起来。气象领域对高性能计算能力及系统的可靠性需求日益提升。高性能计算技术将与气象预报应用日益融合,相互影响促进,不断创新发展。为满足气象预报预测业务和科研工作需求,中国气象部门将进一步提升高性能计算能力,并致力于优化集约高性能计算系统布局,高效管理计算资源,发挥最大效益。     

气象卫星可见光红外光学成像仪发展沿革

该文回顾了环境气象卫星可见光红外光学成像遥感仪器50多年的发展历程,从不同时期在轨运行的近百台 (套) 仪器中选择了12种作为代表,结合仪器功能性能技术指标和应用需求梳理分析了其历史发展脉络和主流业务发展趋势,并初步探讨了创新发展方向。50多年的发展可以分为3个阶段:早期探索20年, 美国第1代探索性仪器,开创了气象卫星对地观测的先河;初步应用20年, 基本形成初步应用格局,欧洲、中国等开始发展自己的环境气象卫星光学成像遥感仪器;稳定应用和进步发展10多年。新一代极轨卫星可见光红外光学成像遥感仪器,其典型特征是光谱波段20个以上,谱段带宽窄,光谱范围全面覆盖0.4~15 μm,辐射测量精度高,空间分辨率为200~1000 m,其改进型仪器代表了未来极轨气象卫星主流业务发展趋势。静止气象卫星可见光红外光学成像遥感仪器未来主流业务发展方向的典型特点是光谱波段15个以上,谱段带宽较窄,光谱范围全面覆盖0.4 ~15 μm,辐射测量精度高,空间分辨率为500~2000 m,圆盘图成像速度可达到分钟级,区域扫描速度更快。