GRAPES_GFS全球中期预报系统的研发和业务化

该文回顾了中国气象局全球中期数值天气预报系统GRAPES_GFS的研发历程,重点介绍了近年来在GRAPES_GFS研发过程中的重要进展,概要阐述了这些进展对GRAPES_GFS业务:化的贡献。动力框架方面的改进主要包括位温垂直平流的算法、极区滤波方案、标量平流方案、垂直速度衰减（damping）算法、提高模式分辨率等,改善了模式框架的稳定性、计算精度以及质量守恒性。物理过程方面的改进主要包括RRTMG辐射方案、CoLM陆面过程方案、积云对流、边界层过程、双参数云物理方案,以及物理过程的调用计算等,全面提升了模式物理过程的预报能力。全球三维变分同化方面,研发了模式空间三维变分（3DVar）系统、资料质量控制和偏差订正技术、卫星资料同化方面的相关技术等。同时,对目前GRAPES_GFS2.0的预报能力进行了评估,总体来说,该系统各项预报指标全面超越GRAPES_GFS1.0,与T639相比等压面要素预报在对流层也有明显优势,降水、2 m温度等预报也优势明显。     

绿鳍马面鲀精子的超微结构

为探讨绿鳍马面鲀(Thamnaconus septentrionalis)精子的超微结构,作者应用扫描电镜和透射电镜观察了其精子外部形态与各部位的横切结构。结果表明:绿鳍马面鲀精子由头部和尾部两部分组成。精子头部呈卵圆形,无顶体,头部主要结构是细胞核,染色质致密,核内存在少量染色质空隙,无液泡;核后端正中有凹入核内的植入窝,呈棒状,植入窝较深,最深处占细胞核纵长的5/6,最宽处在细胞核末端,约占头部宽度的1/3。中心粒复合体位于植入窝内,由近端中心粒、中心粒间体和基体组成,近端中心粒的长轴与基体的纵轴垂直,排列方式为"T"型;头部末端为袖套,内含5个或6个均匀分布的线粒体球和少量随机分布的囊泡。尾部细长,自基体向后伸出,尾部无侧鳍结构,其核心结构是轴丝,轴丝为典型的"9+2"微管复合体结构。揭示其精子的形态结构,以期丰富硬骨鱼类繁殖生理学内容,同时为鱼种鉴别提供依据。     

宝应模拟电磁扰动前兆异常特征

通过对2006-2011年宝应模拟电磁扰动监测范围内3-4级地震前异常变化的时、空、强的特征统计和分析,认为宝应模拟电磁扰动仪器具有较好的地震短临预测能力,归纳仪器的异常通道、异常起始时间、最大振幅变化和异常频次与地震间的特征联系,并对震例中出现的特殊情况进行探讨,认为未来在立足观测的同时,还需根据仪器所处的地质和地震情况,综合其他观测手段开展地震预测研究工作。     

概率性分析在黄土场地动力沉降评价中的应用

天然黄土动残余应变研究主要依赖室内动三轴试验,如何将有限室内试验数据合理地应用于场地动力沉降的定量评价,是岩土地震工程领域中研究涉足尚少的重要科学问题。应用概率统计与蒙特卡洛模拟等非确定性分析方法,借助综合考虑固结应力、结构强度、空间体积特性和地震动荷载等动残余应变关键影响参量的估算模型,提出有效弱化土体物性参量不确定性（离散性与随机性）的场地动力沉降概率性评价的思路与方法。应用结果显示,利用该方法得出的场地动力沉降的概率分布特征,能够反映天然黄土动残余应变的基本认知特点,对明晰地震作用下天然黄土场地精细动力沉降特性以及据此采用适当合理的地基处理方法,具有理论意义与实用价值。     

地震作用下骆驼城土遗址的安全性评价

以甘肃高台地区国家级重点文物保护单位骆驼城土遗址为研究对象,对其依次采用实地勘察、室内土工试验、统计分析、数值模拟四种手段进行了研究。将可靠度理论引入有限元动力分析中,利用APDL语言编制程序,使用蒙特卡洛法进行一千次的抽样数值模拟后进行抗震概率性分析。从而实现了土遗址抗震安全性评价的一种新方法和手段。计算结果对于骆驼城土遗址抗震防护及加固具有重要的参考价值,同时也为类似土遗址的防灾减灾工作提供一定依据。     

西秦岭北缘断裂破裂分段与地震危险性评估

根据最新地质考察和历史地震考证结果,西秦岭北缘断裂带从东到西可划分为宝鸡、天水、武山、漳县、黄香沟和锅麻滩共6个次级断裂段。上述断裂既具有单段破裂,又具有多段组合破裂的特征。利用时间相依的地震潜势概率评估方法,对这6个单段分别进行地震危险性概率评估,其中黄香沟段和漳县段发生单段破裂的可能性最大,天水段发生单段破裂的概率次之。若发生组合破裂,黄香沟段和漳县段组合破裂可能性大。同时,根据沿断裂带的b值扫描图像分析结果显示,黄香沟段和天水附近应力积累较高,这两个地区应是未来发生强震的主要段落,值得关注。     

Momentum budget diagnosis and the parameterization of subgrid-scale orographic drag in global GRAPES

The initial tendency approach is used to diagnose systematic errors in global GRAPES (Global/Regional Assimilation Prediction System), including overly strong westerlies in the northern midlatitudes, cold/warm bias dipoles in the vicinity of the tropopause, and excessively strong southerlies in downstream regions of the Tibetan Plateau. This approach, involving the use of the assimilation system, focuses on the first few time steps of numerical weather forecasts to identify the deficiencies in diabatic forcing. The results show that there is insufficient diabatic dissipation in the upper troposphere and lower stratosphere of the northern midlatitudes and the lower troposphere of most latitudes, which results from the absence of a parameterization of subgrid orographic drag in global GRAPES. A scheme to parameterize the effects of these drags is therefore tested and the experiments indicate that the newly introduced scheme reduces zonal momentum budget residuals, weakens the northern midlatitude westerlies and southerlies in the downstream regions of the Tibetan Plateau, decreases the cold/warm bias dipoles, and leads to improved objective verification scores.     

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界砂岩储层"酸性+碱性"叠加溶蚀作用与储层质量主控因素

从岩石学薄片观察、埋藏史恢复、成岩流体包裹体检测、地层水化学特征和砂岩、粘土矿物成岩作用及储层性能评价等入手,对鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界下石盒子-山西组砂岩储层储集性能主控因素进行了初步探讨.研究成果认为:(1)工区下石盒子-山西组砂岩储层在早白垩世达到最大埋深(约4500m),强压实和高含量岩屑变形以及杂基充填粒间,使得砂岩原生粒间孔隙几乎完全丧失,储集空间主要为次生溶蚀孔隙,原生孔隙不发育;(2)碳酸盐胶结物和少量长石及岩屑在中等埋藏深度发生酸性溶蚀,而石英骨架颗粒和泥质、微晶石英杂基在深埋藏阶段发生碱性溶蚀,从而形成“酸性 碱性”叠加溶蚀次生孔隙带,成为控制工区目的层储层质量的主控因素;(3)粘土矿物演化剖面、地层水化学剖面和储层物性与储层岩屑、方解石、自生硅质和填隙物含量关系对比剖面,揭示大约在2670m附近存在一个重要的界面,在此界面之上为酸性溶蚀带,在此界面之下为先期酸性、后期叠加碱性溶蚀的深部次生孔隙带,其中在2670～2740m深度段为高孔高渗带,天然气沿此深度带优先充注.因此,这个带也是一个天然气高产带,在今后的勘探应给予高度重视.     

利用单站地基GPS数据反演电离层电子密度

利用单站GPS观测数据对GPS硬件系统延迟作出修正,得到较精确的电离层总电子含量。根据Chapman电离层理论,建立电离层模型,利用遗传算法优化选择电离层关键参量,反演得到接收机上空电子密度剖面,结果表明：该方法用于太阳活动高年白天电子密度剖面反演效果优于国际参考电离层。     

基于天顶湿延迟的GPS大气折射率剖面反演研究

利用青岛地区的历史探空数据，仿真得到其天项湿延迟。基于天项湿延迟和历史折射率剖面的统计关系，建立了折射率剖面的线性统计模型，回归得到模型参数。仿真比较结果表明，该方法优于常规气象模型，并有一定的容错性。