北京城市下垫面对雾影响的数值模拟研究

为了探究北京城市下垫面对雾天气过程的影响,为北京地区雾数值预报水平的提高提供理论基础和科学依据,选取2011年10月29日北京地区雾天个例进行了数值模拟试验,通过对WRF/Noah/UCM模式系统中城市冠层参数的调整,显著改善了模式对此次雾天气过程的模拟效果.使用参数调整后的模式系统通过敏感性试验分析研究了北京城市下垫面对雾发生、发展和消散过程的影响.结果表明:参数调整后的WRF/Noah/UCM模式系统能够与实际观测较相符地模拟此次发生在北京地区的雾天气过程,北京城市下垫面主要通过对温度的改变对雾的形成、发展和消散产生显著影响,使雾不易在城市及其附近形成和发展,延后城市地区雾的形成,但城市的存在也使得城市地区及其附近雾不易消散,相较于没有城市时消散时间延后.     

玉米生育期地表能量平衡的多时间尺度特征分析及不平衡原因的探索

能量不闭合是几乎所有地表通量观测研究中存在的问题．在能量平衡估算中，人们往往关注有效能量（感热和潜热之和）系统低于可利用能量（净辐射与土壤热通量之差）的统计结果，而忽视了有效能量大于可利用能量的“过闭合”样本存在及其对整体能量闭合率的贡献．利用2004年华北玉米生育期的观测资料，探讨了能量分量的时间同步性，认为各能量分量与净辐射的时间不同步是导致“过闭合”现象系统出现的原因．将有效能量位相提前半小时与可利用能量进行相关分析，有效减少了能量比率大于1和小于0．5的样本，提高了不同尺度的能量利用率．多种时间尺度的能量分配与转化规律分析显示，潜热在不同时间尺度上都是主要的能量消耗方式，能量闭合差随玉米的生长不断增大，长达7旬的时间超过感热，表明热量储存和光合耗能在玉米生育期能量平衡中具有重要作用．     

一个动态植被模型在欧洲森林碳水循环模拟中的适应性评估研究

对动态全球植被模型M-SDGVM (Modified Sheffield Dynamic Global Vegetation Model), 在1996～1998年15个欧洲森林通量站碳通量和水汽通量的季节和年际变化进行模拟和评估研究, 总的来说, 模型能够合理再现各个站点春、 夏季节碳的吸收, 秋、 冬季节碳的释放, 以及水汽释放的季节变化趋势, 其中, 对水汽通量的模拟更为理想。对模型的上述适应性评估研究表明, 改进后的M-SDGVM有能力研究不同气候条件下欧洲森林生态系统碳、 水循环过程及其响应机制, 但是, 模型对部分站点的模拟仍存在不确定性, 通过对这些偏差及其可能的产生机理进行分析, 有助于模型的进一步发展和应用研究。     

甘肃省铀矿勘查现状及找矿方向

甘肃省是我国铀矿产出较多的省份,蕴含有较多的铀矿类型,有的铀矿类型在全国较为特有。本文综述了甘肃省35年铀矿勘查现状,论述了主要铀矿类型及其目前找矿方向。提出运用新的成矿和找矿理论,加强研究,加大找矿投入,在硬岩型和砂岩型铀矿找矿方面具更大的潜力。     

CoLM 模拟土壤温度和湿度最敏感参数的研究

合理的参数估计是提高陆面模式模拟能力的关键,而其过高的维数极大地增加了合理估计的难度。参数的敏感性分析,旨在针对目标变量找出最敏感的参数,从而实现在有限计算机资源条件下,对参数进行合理估计。本文以Common Land Model(CoLM)为研究对象,利用Morris 方法定性地从40 个参数中筛选出影响土壤温度和土壤湿度的敏感参数,并通过Sobol' 方法从敏感性顺序和各敏感参数的累积贡献率两个方面,对Morris 方法分析结果进行验证。在此基础上,本研究还利用Sobol' 方法对已筛选的参数做定量敏感性分析,最终确定参数的主效应、交互效应和总效应。研究结果表明,Morris 方法可以基于少量样本实现复杂的陆面模式的参数筛选,而Sobol' 方法的结果又从定量的角度描述了每个敏感参数对模型响应的影响程度,并且两种方法结论一致。     

Using analysis state to construct a forecast error covariance matrix in ensemble Kalman filter assimilation

Correctly estimating the forecast error covariance matrix is a key step in any data assimilation scheme. If it is not correctly estimated, the assimilated states could be far from the true states. A popular method to address this problem is error covariance matrix inflation. That is, to multiply the forecast error covariance matrix by an appropriate factor. In this paper, analysis states are used to construct the forecast error covariance matrix and an adaptive estimation procedure associated with the error covariance matrix inflation technique is developed. The proposed assimilation scheme was tested on the Lorenz-96 model and 2D Shallow Water Equation model, both of which are associated with spatially correlated observational systems. The experiments showed that by introducing the proposed structure of the forecast error covariance matrix and applying its adaptive estimation procedure, the assimilation results were further improved.     

基于陆面模式基准平台ILAMB对陆面模式CoLM的评估

模式评估是模式发展中不可或缺的重要一环。本文利用最新版陆面模式评估软件—ILAMB（International Land Model Benchmarking）对通用陆面模式 (The Common Land Model, CoLM)进行客观评估,并与NCAR陆面模式CLM5(Community Land Model version 5)结果进行比较。作为一个陆面模式评估软件,ILAMB能对参与评估的模式变量自动生成诊断图形并对模式性能进行评分。评估结果表明,CoLM总体性能良好,模拟结果与基准数据较为接近。与CLM5相比,CoLM在总初级生产力及水文方面的表现略微逊色,在辐射方面则表现相当,对部分变量如地表向上长波辐射、地表净辐射等的模拟甚至优于CLM5。通过对比CRUNCEPv7和GSWP3v1两种强迫资料发现,它们在气候平均态上具有一定的差异,模式在GSWP3v1强迫下的表现相对较好。CoLM和CLM5在CRUCNEPv7强迫下模拟的潜热通量在亚马逊平原、亚洲东部和南部地区以及北美东部一带正偏差显著,而在GSWP3v1强迫下的模拟则有明显改善。这两个模式对感热通量的模拟在非洲北部、亚洲中部一带均明显偏高。在辐射方面,CoLM模拟的地表向上短波辐射在全球以偏高为主,这在一定程度上造成了地表净辐射的模拟偏低。各组试验模拟的地表向上长波辐射得分相差不大,但在具体的空间分布上有一定的差别。     

Sensitivity of the Carbon Storage of Potential Vegetation to Historical Climate Variability and CO_2 in Continental China

The interest in the national levels of the terrestrial carbon sink and its spatial and temporal variabil-ity with the climate and CO2 concentrations has been increasing.How the climate and the increasing atmospheric CO2 concentrations in the last century affect the carbon storage in continental China was in-vestigated in this study by using the Modified Sheffeld Dynamic Global Vegetation Model(M-SDGVM).The estimates of the M-SDGVM indicated that during the past 100 years a combination of increasing CO2 with...     

通用陆面模式对土壤质地和亮度的敏感性分析

使用前苏联Valdai 1966～1971年的气象观测资料，研究了通用陆面模式(Common Land Model，CoLM)模拟的水分循环和地表通量在12种土壤质地和8种土壤亮度条件下的差异。结果表明，在相同的气象条件下，模拟的热通量对土壤质地和亮度都比较敏感，而地表水文过程只对土壤质地敏感。土壤亮度相同时，相对砂性土壤，粘土含量高的土壤保水性强，土壤湿度、地表蒸发和径流量都比较大（月均最大差值：土壤湿度约为5 kg·m-2，地表蒸发和径流量约为年降水量的7%和1.2 %），相应地在热通量分配上存在明显差异（月均最大差值为8 W·m-2）；土壤质地相同，亮度由亮变暗时，潜热通量变化很小，地表温度略有升高，而感热通量和净辐射增加显著（月均最大差值为7 W·m-2）。土壤质地和亮度对模拟的影响主要存在于降水少、植被覆盖度低的3～5月。     

用于区域陆面过程模拟的土壤特征参数的空间插值方法研究

用于气候模型的陆地过程模型包括陆地水文过程模型和地球生物化学过程模型等，它们需要网格化的土壤物理和化学属性资料。目前，用于该类模型的土壤资料基本上是来源于20世纪70年代联合国粮农组织的1：5000000土壤图和4300多个土壤剖面的属件资料，其中所用的中国地区的土壤剖面资料不足200个。这些资料显然不能很好地表达中国区域土壤的空间分异性。早在20世纪80年代中国就开展了大规模全国范围的土壤普查，积累了数以万计土壤剖面的属性资料，但都是纸质数据。根据需要，作者已数字化近10000个中国土壤剖面的属性数据。为了模型的应用，需要对属性数据进行空间网格化处理。但土壤具有高度的空间分异性，为了使网格数据具有好的空间代表性，需要对空间插值方法进行研究。利用空间插值的方法对土壤要素的空间变异的研究，已有大量工作，但所研究区域范围较小，要素单一。作者基于1：1000000土壤地图，利用反距离权重空间插值法，对中国土壤属性进行了空间插值，最终结果表明：对于土壤中砂粒含量、粘粒含量、有机质值以及全氮含量的插值计算，基于相邻剖面反距离权重法的空间插值效果要优于同一土属下土种的空间插值；而对于粉粒含量、全磷含量和pH值的插值计算，利用同一土属下土种的空间插值效果则更优；对于土壤全钾含量的插值结果，两种方法相差不大。