深凹露天矿大气边界层三维非静力数值模拟及空气质量预测

针对深凹露天矿的情况,建立了一个高分辨的、三维非静力的边界层模式,对某深凹露天矿实际地形及气象条件下的边界层结构进行了模拟,并与一个粒子随机游动空气质量模式相连接,对该露天矿矿区的空气质量状况进行了初步预测。结果表明,该模式具有模拟小尺度深凹地形边界层的能力,复环流区封闭、低速和高湍能的特点是造成坑内污染的重要机制。     

一个大气边界层非线性三维数值模式及其在太湖流域的应用

本模式用以K半经验理论为基础的闭合方程组求解,引进了地形作用、动量、热量和水汽的侧向扩散和垂直湍流交换以及凝结加热等物理过程,其中湍流交换系数K是地表粗糙度、几何高度、大气稳定度及风速切变等因子的函数。本模式还考虑了山地、平原和水面在地形高度、地表粗糙度、辐射、蒸发及热交换等方面的差异,在下垫面上建立热平衡方程与边界层内控制方程耦合。将模式应用于太湖流域,计算得到的该流域边界层内温、压、湿、风的分布特征与实际情况相似,模式具有一定的实用性。     

一个大气边界层非线性三维数值模式及其在太湖流域的应用

本模式用以K半经验理论为基础的闭合方程组求解,引进了地形作用、动量、热量和水汽的侧向扩散和垂直湍流交换以及凝结加热等物理过程,其中湍流交换系数K是地表粗糙度、几何高度、大气稳定度及风速切变等因子的函数。本模式还考虑了山地、平原和水面在地形高度、地表粗糙度、辐射、蒸发及热交换等方面的差异,在下垫面上建立热平衡方程与边界层内控制方程耦合。将模式应用于太湖流域,计算得到的该流域边界层内温、压、湿、风的分布特征与实际情况相似,模式具有一定的实用性。     

一个三维斜压水动力模型的建立及其在日本琵琶湖中的应用

水温的空间分布对很多湖泊水文现象关系甚大,本文建立了日本琵琶湖的三维斜压水动力数值模式。模拟计算结果表明：１）在不同风速驱动下,湖的上、下两层可形成不同的环流型;２）除形成环流处外,其它部分流速、流向在上、下层表现出明显的垂直切变;３）闭合式温度场储存位能,即使在无风和初始静止流场情况下,也可驱动湖流并形成若干环流特征;４）风对水的驱动作用是形成北湖北部稳定环流的决定性因子,并且本身可构造出温度场     

小尺度深凹地形大气边界层流场演变过程的非静力数值模拟研究

针对小尺度深凹地形的特点,建立了一个高分辨的、非静力的二维边界层模式,采用能量（Ｅ－ε）闭合方案,考虑了太阳短波辐射及其在地表面的不均匀分布,地－气系统的长波辐射、潜热和感热输送,以及地表面与土壤层的热传导物理过程。利用该模式。模拟了某深凹露天矿实际地形上的大气边界层流场的演变过程。     

大气边界层研究进展

大气边界层对云和对流的发展、演变有重要作用.本文回顾了在大气边界层高度计算方法,边界层的时空分布特征、结构和发展机理,以及边界层参数化方案等方面的主要研究进展.大气边界层高度计算方法主要分为基于大气廓线观测数据计算和基于模式参数化方案计算两大类;大气边界层高度频率分布形态具有明显的日变化特征,并且稳定、中性和对流边界层高度的频率分布呈现出不同的Gamma分布特征;地面湿度状况对边界层发展影响明显,对于不同的下垫面热力性质和地形状况,大气边界层高度呈现出明显的空间差异,青藏高原边界层高度明显高于一般平原地区;在强烈的地面加热驱动下,对流边界层与残余层通过正反馈机制循环增长可以形成4000 m以上的超高大气边界层;研制大气边界层、浅对流以及云物理方案的统一参数化框架是未来数值预报模式的发展趋势.

     

日本琵琶湖表面定振波的计算

利用水动力学方程对口本琵琶湖表面定振波进行了计算和分析,结果表明其主要周期约为69．5min,另外,利用实测水位资料,采用最大熵谱法进行分析,得到了主要周期约为68min,两者吻合很好。     

增厚大陆岩石层热边界层对流剥离的数值模拟

用数值模拟方法模拟了增厚大陆岩石层热边界层被对流地幔剥离并为软流层物质替代的动力学过程．结果表明,在初始温度分层分布、侧向均匀但存在微小热扰动的流场中,80km厚的增厚岩石层热边界层约需60Ma才能被完全剥离,剥离的速率微弱地依赖扰动的强度;在已建立好的流场中,同样厚度的增厚热边界层只需约10Ma就可被剥离．模拟结果暗示青藏高原地壳及岩石层在岩石层增厚和剥离以前就很热,其下伏地馒中可能已存在建立好的上地幔小尺度对流系统,而该尺度的对流系统很可能是由特提斯海洋岩石圈俯冲和消减诱发的     

鄱阳湖地区大气边界层特征的数值模拟

采用WRFV2.2中尺度数值模式对鄱阳湖地区200 km×200 km范围内,2009年11月5日00∶00至2009年11月6日12∶00不同高度的气象要素进行了数值模拟,得到了水平分辨率为1 km的鄱阳湖地区大气边界层风、温、湿度场和廓线分布的大气边界层物理特征.模拟结果发现:白天鄱阳湖面上空存在着冷岛效应并伴随湖风,而夜间湖面上空存在着热岛效应并伴随陆风,湖面与陆地之间最大温差可达6 ℃;同时地形以及下垫面类型对鄱阳湖区风场的分布具有很大影响,夜间存在一条东北西南走向的低空辐合带,白天逐渐消失;此外受风场和地形作用湖面上空的湿度分布也不均匀,白天湿度层厚度低而夜晚湿度层厚度高,湖中心右侧湿度值大于左侧湿度值.模拟结果能较好地反映鄱阳湖的大气边界层物理特征,有助于了解鄱阳湖地区区域气候的特点,以及由于地形、地理环境、地表特征所形成的不同高度上的风、温、湿的分布规律和大气边界层物理特征,为鄱阳湖地区局地天气预报、风能资源开发、环境保护等提供了科学依据.     

日本琵琶湖中微囊藻水华形成机理的再认识

Blooms of cyanobacteria are responsible for many problems in freshwater ecosystems. The massive growth of these microorganisms may limit the utilization of freshwater for human requirements since, apart from other problems, the production of toxic substances has been found to occur frequently during blooming periods. Ecologically, cyanobacterial blooms can modify dramatically the ecosystem through their low edibility within the food web and the huge primary production. Thus, saprobic processes are stimulated and the characteristics related to anaerobic conditions are also more extreme.Cyanobacterial blooms are many times explained as the consequence of the eutrophication of waterbodies. However, factors promoting bloom formation and ecological succession of cyanobacteria are not well understood yet.     

琵琶湖中浊度的季节变化

Seasonal variation of the turbidity (suspended substance) has been investigated in Lake Biwa. During the last five years, vertical and horizontal distributions of water temperature, turbidity, electric conductivity and chlorophyll-a have been obtained both in the south basin and the southern part of the north basin of Lake Biwa. The benthic nepheloid layer (BNL) developed in the seasons of thermal stratification, and is not detectable in the non-stratification period (winter). The BNL is mainly maintained by the organic matter such as phytoplankton under decomposition. However, the turbidity in the nepheloid layer was much affected by the turbid water from rivers after heavy rainfall. In this case, the major component of the suspended substance (SS) in the nepheloid layer was inorganic soil. The particulate P concentration, which is originated from phytoplankton, also increased after a rain fall. This suggests that phytoplankton in the surface layer sinks with clay and silt coming through rivers. From summer to the end of the stratification period, another kind of turbidity appeared in the bottom layer. This is caused by the chemical reaction of manganese under the anoxic condition. The resuspension of bottom sediment by strong currents also occurred, but it is not a major process for maintaining the BNL.     

太湖、琵琶湖中水平扩散系数的探讨

根据１９９２年和１９９３年在太湖和日本琵琶湖观测到的长序列湖流资料,依据Ｔａｙｌｏｒ扩散理论计算了太湖和琵琶湖中的水平扩散系数,计算结果与通过浓度扩散方程计算基本一致。     

从居民生活视角谈太湖环境保护与治理——太湖与琵琶湖的比较分析

在环境问题日益受到社会关注的今天,环境研究者有必要从社会学和人文学科的角度来关注太湖的环境问题。本文用“生活环境主义”的观点对近年来在太湖和日本琵琶湖畔实施的调查结果进行分析和比较。得出的基本结论是：两国虽然现代化的时间和经历不同,但居民的生活行为和地域环境变化都有密切的相互影响。在人口稠密地区,只有充分重视生活经验－生活意识－生活行为－地域环境的演进和循环,从技术、经济、居民生活方式等多方面入手才能从根本上解决区域的环境问题。     

人与自然关系的修复——日本琵琶湖治理与生活环境主义的应用

湖泊的环境、生态问题与流域社会、经济密切相关.如何从社会学的角度认识和解决湖泊所遇到的问题,越来越受到各领域研究者的关注.环境社会学一种理论如何付诸于解决环境问题的实践？尚处于探索过程之中.通过了解日本环境社会学以及生活环境主义的起源和思想,总结日本琵琶湖将生活环境主义思想应用于湖泊治理中的各种方法和实例,分析环境社会学在湖泊治理中发挥的作用.通过环境社会学在琵琶湖的治理中的经验,探讨生活环境主义在湖泊治理中可能发挥的作用.认为在下一阶段的湖泊治理中修复“人与自然的关系”将会成为重要内容.     

Climatic and environmental changes at southeastern coast of Lake Biwa over past 3000 years, inferred from borehole temperature data

In order to infer past climatic change in central Japan, we measured temperatures in a borehole at the Karasuma site, on the southeastern coast of Lake Biwa, and reconstructed sediment surface temperature history during the last 3000 years. The reconstructed temperature history shows apparent Medieval Warm Period, Little Ice Age, and contemporary temperature warming. However, the large amplitude of the temperature changes up to 4-5 K cannot be explained by past climatic change only, suggesting that there was some other cause of the larger amplitude temperature changes. The onsets of temperature decrease in the late 12th century a.d. and temperature increase in the mid 17th century a.d. appear to coincide with occurrences of two destructive earthquakes (1185 and 1662 a.d.) that caused water level changes of Lake Biwa. It suggests that the reconstructed sediment surface temperature history reflects the environmental change due to tectonically induced water level changes of the lake. If the annual mean of the ground surface temperature was higher than that of the bottom water temperature in a shallow part of the lake, which is consistent with the present-day data, the large amplitude of the sediment surface temperature change may be attributed to a combined effect of past climatic and environmental changes. Thus, we suggest that the borehole temperature at the Karasuma site preserves information not only on past climate changes but also on environmental changes due to tectonically induced water level changes.     

鄱阳湖流域径流模型

流域径流是鄱阳湖主要来水,建立鄱阳湖流域径流模型对揭示湖泊水量平衡及其受流域自然和人类活动的影响具有重要意义.针对鄱阳湖-流域系统的特点:流域面积大(16.22×104km2)、多条入湖河流、湖滨区坡面入湖径流等,研究了相应的模拟方法,建立了考虑流域土壤属性和土地利用空间变化的鄱阳湖流域分布式径流模型.采用6个水文站1991-2001年的实测河道径流对模型进行了率定和验证.结果显示,模型整体模拟精度较高.其中,赣江、信江和饶河均取得了较好的模拟结果,月效率系数为0.82-0.95;抚河和修水模拟精度略低,为0.65-0.78.模型揭示了研究时段内年平均入湖径流总量为1623×108m3,其中,赣江最多,占47%,其次为信江和抚河,分别占13%和12%,湖滨区坡面入湖径流约占4%,其余24%来自饶河、修水以及其它入湖支流.模型将用于评估流域下垫面或气候变化引起的入湖水量变化,为湖泊水量平衡计算提供依据.