有云环境下MODIS亮温资料的变分同化Ⅱ——对暴雨预报的影响

卫星资料提供了大量关于云和雨的观测信息,在暴雨预报中可发挥巨大的作用,然而在数值模式资料同化中的应用水平仍然不高,特别是红外辐射资料的应用。由于有云环境下辐射传输过程的模拟难度很大,因此通常只同化晴空环境下的红外辐射资料。基于GRAPES-3DVAR(Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System,全球/区域同化预报系统),根据RTTOV辐射传输模式(fast radiative transfer model for TOVS,快速辐射传输模式)的特点,增加云水含量、云冰水含量和云量作为同化系统控制变量,在改进辐射传输模式对红外资料模拟的同时,利用红外资料调整初始云参数和大气参数。针对2007年5月26日南海季风爆发后广东地区的一次暴雨过程,选取MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨成像光谱仪)传感器水汽(第27)和云顶观测(第36)通道进行了同化试验,利用WRF(Weather Research and Forecasting Model,天气研究和预报模式)进行了数值模拟,结果表明同化MODIS资料,可以改进初始场水汽和温度分布,间接调整高空风场,调整趋势符合卫星观测,对短时降水预报有正面影响。     

GRAPES区域模式水汽平流方案的比较与改进

与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会造成预报值的过饱和或者是负值,需要进行特殊处理。比较GRAPES模式的准单调半拉格朗日方案(QMSL)和高精度正定保形方案(PRM),分析模式的降水预报、形势预报,同时初步总结了两方案的优缺点。在参考LCSL(Linear Constraint Semi-Lagarangain)方案的基础上,改进QMSL方案,通过连续试验运行,表明新方案基本稳定可靠,对于降水预报、形势预报有一定的改进,在台风预报试验中也有良好的表现。     

气候变暖情景下黄河上游径流的可能变化

根据水文气象台站观测资料, 分析了全球变暖情景下黄河上游唐乃亥以上流域温度、降水和径流的变化状况, 并采用假定气候组合对未来数十年黄河上游唐乃亥以上流域的径流变化进行了预测. 结果表明: 黄河上游的温度与全球变暖有着明显的对应关系, 近几十年来, 流域各个地方的温度有不同程度的上升. 降水变化因流域各地所处位置、地势、地形的不同而差异较大, 受温度上升和主要产流区域降水大幅减少的影响, 近10余年来黄河上游的径流量呈持续递减的态势. 在未来几十年, 如果遭遇到气温升幅与降水减幅较大的"暖-干"气候组合时, 流域产水量将有较大的减幅; 当气温变化不大而降水增幅较大时, 流域产水量将有明显的增加, 同时由于冰雪及冻土融水的补给, 此气候情景下黄河上游唐乃亥以上流域径流量的增幅还将略大于降水量的增幅.     

非饱和黄土地基降雨入渗离心模型试验及多物理量联合监测

对非饱和土降雨入渗过程及其致灾机制的深入认识有赖于室内外试验及多物理量联合监测。基于离心机超重力环境下土体响应监测技术,开展了非饱和黄土地基降雨入渗离心模型试验,测试研究了超重力环境对新研制的微型TDR探针及张力计测量的影响规律,并利用TDR、张力计及弯曲元对降雨入渗过程中土体响应进行多物理量联合监测。研究结果表明:在不同离心加速度下微型TDR探针与给定含水率土体实测原始波形重合,说明超重力环境对TDR测试没有影响,含水率的测试误差在2%以内。在离心机加速过程中,张力计所测吸力下降约2.0~2.9 kPa,当离心加速度稳定在40g时,所测吸力在10min内上升并接近常重力下土体初始吸力。在降雨入渗过程中,埋设在同一深度的TDR探针、张力计和弯曲元对湿润锋响应的时间点基本一致,降雨入渗导致土体含水率增加,基质吸力降低,剪切波速降低。这些多物理量监测数据有助于建立非饱和土含水率-吸力-剪切模量之间的关系。     

黑龙江滨东地区上石炭统唐家屯组泥质粉砂岩的地球化学特征

报导了滨东地区上石炭统唐家屯组泥质粉砂岩的矿物组成和岩石地球化学特征。矿物组成为石英+钠长石+伊利石±绿泥石±绿泥石/蒙皂石混层±高岭石。全岩主量元素具有高SiO_2(63. 26%)和Al_2O_3(17. 24%)和高钾钠比值(K_2O/Na_2O=3. 35)、低CaO (0. 71%)和MgO (1. 52%)的特点。岩石的成分变化指数ICV平均值0. 77,表明岩石的成分成熟度较低;化学蚀变指数CIA平均值70. 24,反映源区经历了中等程度的化学风化作用。岩石微量元素具V,Ni含量高,Sr,B含量低的特点。B*含量50×10~(-6),Sr含量51. 36×10~(-6)～127. 60×10~(-6),平均值81. 00×10~(-6),B/Ga值0. 10～0. 23,平均值0. 15,1,Sr/Ba值0. 10～0. 25,平均值0. 16,1,V/Ni值2. 22～6. 05,平均值4. 53, 3,V/(V+Ni)值0. 69～0. 86,平均值0. 81, 0. 60。这些特点反映岩石形成于陆相还原环境。轻重稀土元素的分异程度较低,Eu和Ce具负异常。泥质粉砂岩的元素地球化学判别结果表明其形成于大陆岛弧环境,其物质来源可能属于松嫩地块的长英质岩石。     

北阿尔金恰什坎萨依沟地区早古生代构造变形特征及构造演化启示

出露在青藏高原北缘的红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带一直以来为深入研究北阿尔金早古生代构造格架及演化提供了宝贵信息。经详细的野外地质填图和构造解析,文章针对红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带内的构造样式、变形特征及形成时限进行研究,将北阿尔金蛇绿混杂岩带进一步细分为北侧混杂单元、中间层序单元和南侧混杂单元三个次级构造单元,南、北两侧混杂单元内以发育一系列复杂褶皱和逆冲断层为典型构造特征。卷入褶皱变形的最年轻地层岩石为中-晚奥陶世硅质岩,并被（416.8±3.7）Ma未变形的正长斑岩脉所截切;卷入逆冲断层的混杂岩中辉长岩和斜长花岗岩年龄为479~521 Ma和512.1~518.5 Ma,随后也被410.7~418.5 Ma未变形的冰沟岩体所侵位。这些基本事实表明,褶皱构造与逆冲断层均形成于中奥陶世-早泥盆世,推测其成因与北阿尔金洋俯冲作用导致的洋壳强烈缩短变形有关。在南侧混杂单元,褶皱构造样式自北向南逐渐由直立褶皱转变为斜歪褶皱,最后转变为倒转褶皱,显示出递进变形特征。褶皱所对应的应变椭球体也发生了旋转,表现出顶端指向北北东向的剪切作用,与混杂单元内逆冲断层所具有的向北北东方向逆冲、推覆特征相一致,从而推测它们与北阿尔金洋南南西向俯冲消减有密切联系。另外,在北侧混杂单元内还发育有同时期向南南东方向逆冲的断层以及轴面倾向北北东的斜歪褶皱,暗示北阿尔金洋在早古生代可能还发育有北北东方向的俯冲极性,整个北阿尔金洋俯冲消减模式可能具有双向性。      

山地叶面积指数反演理论、方法与研究进展

叶面积指数LAI（Leaf Area Index）是表征叶片疏密程度和冠层结构特征的重要植被参数，在气候变化、作物生长模型以及碳、水循环研究中发挥着重要作用。遥感是获取区域及全球尺度LAI的一个重要手段，当前LAI产品主要基于遥感数据反演得到，但是多数LAI产品算法并未考虑地形特征的影响，导致山地LAI遥感反演精度不确定性大。提高山地LAI遥感反演精度亟需考虑地形因子对冠层反射率的影响，其中山地冠层反射率模型和遥感数据地形校正是提升山地LAI遥感反演精度的关键。本文围绕山地LAI遥感反演理论与方法，综合分析了国内外山地冠层反射率模型和地形校正模型的研究进展，总结了目前山地LAI遥感反演存在的问题，并讨论了未来研究的发展趋势。     

底栖有孔虫(Florilus decors)壳体微量元素/钙比值的LA-ICP-MS原位微区分析方法及应用——以长江口外海域为例

深海沉积物中有孔虫壳体的微量元素、同位素测试技术已较为成熟，而河口近海沉积物中有孔虫壳体元素微区测试却鲜有报道。本文报道了一种利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）分析法测试取自长江口外沉积物中的有孔虫壳体元素/钙比值的技术，研究了氦气载气流量、能量密度、束斑大小、激光剥蚀频率等参数对测试结果的影响，优化了活体有孔虫原位分析方法。应用确定的测试条件对2016年7月取自长江口外的底栖有孔虫优美花朵虫样品（Florilus decors）进行测试，发现Mg、Sr等元素/钙比值在壳体不同位置上无显著差异，而Mn的数据较为离散，可能与有孔虫生长过程中经历的水环境及其变化有关。     

HY-2B卫星散射计海面风场产品质量分析 *

星载微波散射计是获取全球海面风场信息的主要手段, HY-2B卫星散射计的成功发射为全球海面风场数据获取的持续性提供了重要保障。本文利用欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析风场数据、热带大气海洋观测计划(Tropical Atmosphere Ocean Array, TAO)和美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center, NDBC)浮标获取的海面风矢量实测数据, 对HY-2B散射计海面风场数据产品的质量进行统计分析。分析表明, HY-2B风场与ECMWF再分析风场对比, 在4~24m·s^-1风速区间内, 风速和风向均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为1.58m·s^-1和15.34°; 与位于开阔海域的TAO浮标数据对比, 风速、风向RMSE分别为1.03m·s^-1和14.98°, 可见HY-2B风场能较好地满足业务化应用的精度要求(风速优于2m·s^-1, 风向优于20°)。与主要位于近海海域的NDBC浮标对比, HY-2B风场的风速、风向RMSE分别为1.60m·s^-1和19.14°, 说明HY-2B散射计同时具备了对近海海域风场的良好观测能力。本文还发现HY-2B风场质量会随风速、地面交轨位置等变化, 为用户更好地使用HY-2B风场产品提供参考。     

影像不同空间尺度对鲁甸植被分析的影响

针对植被指数和植被覆盖度与遥感影像空间尺度的关系对高分辨率影像在植被分析中的运用具有重要影响的问题,该文提出一种确定最佳分辨率的方法。以云南鲁甸县茨院乡为研究区,先对原始影像(Worldview-2)进行重采样处理,生成一系列低分辨率影像;计算13组数据的NDVI并利用像元二分模型反演出植被覆盖度;运用信息熵理论和按照局部方差的思路等两种方法,定量分析该区植被分析的最佳分辨率。实验结果表明,随着空间分辨率的降低,NDVI值域区间呈现收敛趋势;植被覆盖度分级图斑斑块数量急剧减少,而所占面积比则保持相对平稳;信息熵中的信息量也随之减少。分析结果认为,该区进行基于Worldview-2影像植被分析的最佳空间分辨率为12m。