我国南方夏季低频雨型的季节内水汽输送特征

利用1962～2006年NCEP/NCAR再分析资料,采用对历史个例进行合成分析的方法,研究了异常降水中心分别位于长江以南区域的江南型和长江-淮河流域的江淮型低频雨型的季节内水汽输送特征.研究表明,江南型的总水汽输送主要来源于孟加拉湾,并经中南半岛和南海输入江南区域;江淮型的总水汽输送主要直接来源于南海,但水汽源地主要为印度季风区.对于水汽输送异常,江南型和江淮型具有明显不同的特征.江南型的水汽输送异常主要来源于热带西太平洋-南海,中纬度西风带和中高纬度南下的水汽输送异常的贡献次之;而江淮型的水汽输送异常主要来源于热带和副热带西太平洋,中纬度西风带水汽输送异常的贡献次之.另外,水汽输送异常对江南型的区域总水汽收支的贡献约为50%,而对江淮型的区域总水汽收支的贡献高达70%左右.因此,虽然总水汽输送主要取决于气候平均水汽输送,但是,水汽输送异常与气候平均水汽输送对江南型和江淮型的水汽供应具有相同甚至更为重要的贡献.特别是对于江淮型,区域总水汽收支主要取决于水汽输送异常的贡献,而水汽输送异常的变化较平均水汽输送更为复杂,这有可能是江淮流域汛期降水预报较为困难的原因之一.     

青藏高原东部玉树降水中稳定同位素季节变化与水汽输送

青藏高原东部玉树降水中稳定同位素的季节变化特征与青藏高原南部的西南季风区和北部的内陆地区有显著不同, 降水中δ¹⁸O波动幅度大季节变化特征不明显. 降水中稳定同位素变化的差异反映了水汽来源变化的差异. 通过降水中稳定同位素的空间对比以及结合NCAR/NCEP再分析数据研究了形成该地区降水的水汽来源变化与降水中稳定同位素之间的关系. 研究发现青藏高原东部降水的水汽来源受夏季西南季风直接带来的水汽以及北部内陆与局地蒸发水汽的共同影响; 水汽来源以西南季风为主, 但西南季风的输送强度较青藏高原南部地区偏弱, 而北方的大陆水汽输送与局地水汽增强. 其结果导致夏季玉树降水中δ¹⁸O波动幅度增加, 而季节变化特征减弱.     

中国东部土壤湿度异常和厄尔尼诺对中国东部夏季降水的作用比较

利用中国气象科学研究院气候系统模式CAMS-CSM中大气和陆面的耦合版本进行了土壤湿度和热带太平洋海温异常影响东亚夏季风的数值模拟,探讨了中国东部从长江中下游到华北(YRNC)春季土壤湿度和厄尔尼诺(El Ni?o)在影响夏季东亚环流和中国东部降水中的作用及其机理.结果表明,中国东部春季土壤湿度和El Ni?o海温异常均对东亚夏季风有显著的影响,其中土壤湿度对中国东部夏季降水的影响略大于海温的作用,然而两者对东亚夏季风环流和中国夏季降水的作用显著不同. YRNC土壤偏湿(干)引起的降水异常模态为中国北部和东南降水偏少(多),而长江流域和东北降水偏多(少),环流上YRNC土壤偏湿(干)能引起西太平洋副热带高压显著偏强(弱)偏西(东)和东亚大槽偏深(浅),表现为弱(强)夏季风形态. El Ni?o对降水的影响显著不同于土壤湿度的作用,在El Ni?o发展期的夏季,中国东北和华北地区为异常反气旋,长江中下游和华南地区为异常气旋,西太平洋副热带高压偏弱,引起长江下游、华南降水偏多,华北降水偏少.在El Ni?o衰减期的夏季,中国东北地区存在一个异常气旋,华南有一个异常反气旋,异常反气旋西部的偏南气流和异常气旋西部的偏北气流在中国中部和北部地区汇合,使得夏季华北和长江中游地区降水增多,其余地区降水偏少.     

中国东部夏季降水准两年振荡空间分布及背景场特征

本文采用经验正交函数展开(EOF)及相关分析等方法,使用中国气象局整编的160站1951~2005年月平均降水资料和NCEP/NCAR再分析资料研究了中国东部夏季降水准两年周期振荡的空间模态及其大气环流背景场.结果表明:(1)中国地区降水季节性差异明显,夏季是主要的降水期并具有明显的准两年周期振荡(TBO)特征,中国东部地区是降水TBO方差变化最大的区域.(2)中国东部夏季降水TBO存在两个主要的空间模态,第1模态以27°N为界南北成反位相的变化关系,降水振幅较大;第2模态降水振幅相对较小,大值中心位于河套—华北地区.(3)形成中国东部夏季降水TBO的两个主要空间模态环流背景场明显不同.第1模态与西太平洋海温成正相关,与东太平洋海温成负相关.第2模态则主要与日本海附近的海温成正相关.当夏季降水TBO以江淮偏多时(第1模态),西太平洋海温偏高,东太平洋海温偏低,中国东部及沿海上空850 hPa有异常反气旋,500 hPa高度相关场东亚上空呈正负正波列特征,200 hPa南亚高压加强,西风急流位置偏南.当夏季降水TBO降水位置偏北时(第2模态),中国东部及沿海上空有异常气旋,200 hPa南亚高压偏弱,西风急流位置偏北.     

中国东部史前地震事件的识别问题

中国东部地区气候湿润,物理化学风化作用强烈,加上地震周期长,人类活动频繁,地质事件遗迹难寻;另一方面,东部地区经济蓬勃发展,建（构）筑物和公众地震安全要求攀升。本文为解决这一日益尖锐矛盾作了相应综述和分析,并提出了一些建议：从经验预报统计样本局限性分析入手,综述史前地震识别标志和事件时序的分析研究现状,在此基础上提出了中国东部地区史前地震事件强化研究思路,即充分利用大规模考古发掘和工程所揭露的机遇,抢救性编录、分析。同时与考古、地质等相关部门联手,反演并重构全新世以来天然变形事件时序,用于弥补经验性预报的样本局限,从而科学预测地震趋势。作者的初步实践表明,这一思路是可行的,通过持之以恒的努力,有望达到预期目标。     

中国大陆东部强震活动特征

中国大陆东部是我国地震高发地区,区域内人口密度大、经济相对发达。根据地质构造背景和地震活动的差异,将中国大陆东部划分为东北地区、华北地区、东南沿海地区和华南其他地区,选取1815年以来M_S≥6.0地震目录(不包含东北深源地震)作为基础资料研究中国大陆东部强震活动特征。首先基于活动地块理论对中国大陆东部地震活动区进行划分,然后从时间和空间分布上分析中国大陆东部强震活动特征,最后预估中国大陆东部的未来强震活动趋势。研究结果表明:(1)中国大陆东部M_S≥6.0地震主要集中在华北地区和东南沿海地区,而东北地区和华南其他地区强震活动相对较弱,同时华北地区和东南沿海地区MS≥6.0地震具有同步活跃的特征;(2)华北地区M_S≥6.0地震的主体活动区包括华北平原活动地块、鲁东-黄海活动地块和燕山-渤海带,东南沿海地区的主体活动区为滨海断裂带、长乐-诏安断裂带和台湾海峡,东北地区的主体活动区为松辽盆地;(3)采用威布尔分布对1815年以来各活跃幕时段M_S≥6.0地震首发和次发地震间隔进行拟合,认为未来5年中国大陆东部发生M_S≥6.0地震的可能性较大。     

亚洲夏季风水汽输送的年际年代际变化与中国旱涝的关系

利用1958～2002年的NCEP-R1和ERA-40逐日再分析资料以及中国160站点月平均降水资料探讨了亚洲夏季风水汽输送的年际年代际变化及其与中国降水异常的关系. 分析结果表明,亚洲夏季风水汽输送和中国夏季降水的异常主模态呈现显著的准两年变化周期. 当南亚夏季风纬向水汽输送偏强（弱）时,东亚—西北太平洋地区水汽输送的偶极型异常有利于长江中下游地区和江淮流域的水汽辐合负（正）异常与华南和华北地区的水汽辐合正（负）异常,从而引起中国东部的经向三极子雨型,即长江中下游地区和江淮流域的偏旱（涝）与华南和华北地区的偏涝（旱）. 1970s年代末之后,亚洲夏季风水汽输送的年代际减弱与西北太平洋地区水汽输送的偶极型异常相配合,导致长江中下游地区的持续偏涝与华南和华北地区的持续偏旱. 从中国夏季降水异常与水汽通量辐合异常的同相对应关系来看,ERA-40资料对亚洲夏季风水汽输送年际年代际变化的描述能力强于NCEP-R1资料.     

中国东部史前地震事件的的识别问题

中国东部地区气候湿润,物理化学风化作用强烈,加上地震周期长,人类活动频繁,地质事件遗迹难寻;另一方面,东部地区经济蓬勃发展,建(构)筑物和公众地震安全要求攀升.本文为解决这一日益尖锐矛盾作了相应综述和分析,并提出了一些建议:从经验预报统计样本局限性分析入手,综述史前地震识别标志和事件时序的分析研究现状,在此基础上提出了中国东部地区史前地震事件强化研究思路,即充分利用大规模考古发掘和工程所揭露的机遇,抢救性编录、分析.同时与考古、地质等相关部门联手,反演并重构全新世以来天然变形事件时序,用于弥补经验性预报的样本局限,从而科学预测地震趋势.作者的初步实践表明,这一思路是可行的,通过持之以恒的努力,有望达到预期目标.     

索马里急流的年际变化及其对半球间水汽输送和东亚夏季降水的影响

利用美国国家环境预报中心和美国国家大气科学研究中 心（NCEP/NCAR）再分析月平均气候资料以及Xie和Arkin分析的月平均降水资料（1968～199 8年），针对索马里低空急流（SMJ）的年际变化及其对东亚夏季降水的影响问题展开了分析 研究. 结果揭示，SMJ作为最主要的越赤道气流，对两个半球间水汽输送起最关键的作用， 它把水汽从冬半球输送到夏半球. 夏季SMJ的年际变化有全球范围内的环流异常与之相联系 ，特别是东亚沿岸的波列状异常分布、南亚高压以及澳大利亚以南的偶极型异常分布；它 也同春季的北印度洋等海区的海温异常有密切关系. 研究还表明，春季SMJ的年际变化对东 亚夏季降水和大气环流有显著影响，由于SMJ影响的超前性，因此它在东亚夏季气候预测上 有重要意义.     

暴雨事件对千岛湖CDOM及颗粒物吸收光谱特征的影响

为了研究暴雨事件对千岛湖有色可溶性有机物(CDOM)和颗粒物吸收光谱的影响,利用2016年暴雨前(3月1-6日)和暴雨后(4月6-11日)采集的水样,对暴雨前、后千岛湖水体CDOM、浮游藻类和非藻类颗粒物的吸收光谱特征进行分析,探讨暴雨事件对其造成的影响.结果表明:千岛湖作为典型的深水型内陆湖泊,其CDOM、浮游藻类颗粒物和非藻类颗粒物的吸收强度较太湖等浅水型湖泊弱.暴雨前,CDOM光谱吸收系数aCDOM(λ)值在0~0.6 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SCDOM的均值为0.0158±0.00145 nm-1.暴雨前浮游藻类光谱吸收在总颗粒物中占主导,aph(λ)在0~0.35m-1范围内变化,非藻类颗粒物光谱吸收系数aNAP(λ)在0~0.15 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SNAP均值为5.62±0.57μm-1;暴雨后CDOM光谱吸收系数aCDOM(λ)值在0~1.6 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SCDOM的均值为0.0157±0.00101 nm-1.暴雨后浮游藻类光谱吸收系数aph(λ)在0~2.5 m-1范围内变化,非藻类颗粒物光谱吸收在部分区域已占据主导地位,aNAP(λ)在0~0.8 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SNAP均值为5.72±0.68μm-1.由CDOM吸收特征值相对分子质量M值得出,暴雨前、后千岛湖不同区域CDOM组成都以富里酸为主,且暴雨前M值分布较均匀,暴雨后M值呈现从新安江向缓冲区、东南区递增的趋势,这说明西北区随暴雨输入的腐殖酸增加了CDOM的相对分子质量.暴雨对SNAP值影响较大的区域为西北区、西南区、东北区,对西南区影响最小.本研究为使用光学手段深入探讨暴雨事件对千岛湖水环境的影响提供重要依据.     

慕士塔格地区夏季降水中δ18O与温度及水汽输送的关系

根据在慕士塔格地区2002年和2003年连续两次实施的降水水样收集和气象要素观测, 分析了该地区降水中δ¹⁸O与温度的关系, 揭示了降水中δ¹⁸O变化特征, 讨论了水汽输送对降水中δ¹⁸O变化的影响. 研究结果表明, 慕士塔格地区夏季历次降水中δ¹⁸O与温度具有一定的正相关关系, 温度是控制该地区降水中δ¹⁸O变化的主导因素; 与邻近地区相似, 夏季降水中δ¹⁸O也表现为高值. 据水汽追踪的结果, 该地区夏季降水与西风环流和局地环流的水汽输送有密切的关系; 而水汽输送距离的远近、水汽输送厚度以及极地气团的南侵对该地区降水中δ¹⁸O变化都有一定的影响. 不同水汽来源及输送方式是影响该地区降水δ¹⁸O变化的另一要素.     

江淮流域年极端降水事件分类特征及其致洪风险

利用百分位法提取出江淮流域1979~2016年间50个区域性年极端降水事件,分为长江、江淮和倾斜梅雨暴雨、台风Ⅰ型和Ⅱ型暴雨5类.各类降水事件位涡正异常轨迹显示,降水系统沿500h Pa副高外侧引导气流不断东传,并在江淮地区中重复出现是其共性特征.各类降水事件的传播路径在江淮南部地区汇集, 50个区域性年极端降水事件中有21个集中出现在江淮南部的秦淮河流域,平均雨量超过100mm,其中14个区域性极端降水事件致灾,致洪暴雨中5个为长江梅雨暴雨、6个为江淮梅雨暴雨、2个为台风暴雨、1个为倾斜梅雨暴雨.城市发展、河网水系改变与区域极端降水事件叠加使得江淮南部地区临严重洪涝风险.以致洪暴雨为致灾条件,利用Flood Area水动力模型模拟RCP6.0(RCP8.5)气候变化情景下南京地区土地利用改变带来的洪涝风险,结果显示位于洪涝高风险区的城镇面积将从2010年的3.86km~2(3.86km~2)增加到2100年的9.00km~2(13.51km~2),集中在地势低洼的禄口机场、江宁东山和溧水区,政府决策部门在进行城市发展规划时应当重视可能的洪涝风险.     

青藏高原南部季风降水中稳定同位素波动与水汽输送过程

利用NCEP气象数据建立模型来追踪青藏高原南部降水的水汽输送过程, 并与实测降水中氧稳定同位素数据进行对比分析, 讨论了青藏高原南部降水中δ¹⁸O波动与水汽输送过程的关系. 研究发现降水中极低的d18O都与低层洋面蒸发水汽输送有关; 远距离水汽输送时, 水汽输送过程中的降水使得稳定同位素的贫化作用加强, 结果实测降水中δ¹⁸O很低; 降水中低的δ¹⁸O值往往伴随着厚层水汽输送, 而且高层大气水汽的凝结作用强烈, 这一过程也加剧了稳定同位素的贫化, 使得实测降水中δ¹⁸O很低. 而降水中高的δ¹⁸O值无论是在季风降雨期的前后还是在季风活动阶段, 水汽输送都与高原面上蒸发的水汽有关, 而缺乏低海拔洋面蒸发的水汽输送, 并且水汽主要来源于北方或西方. 模型计算结果与稳定同位素的分馏机理相一致.     

中国东部春季土壤湿度的时空变化特征

利用中国气象局提供的土壤湿度观测资料和欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的ERA-40土壤湿度再分析资料,在仔细比较分析两套资料的基础上,研究了100°E以东中国春季土壤湿度的空间分布特征及其在不同时间尺度上的变化特征,结果表明ERA-40资料能很好的再现中国东部春季土壤湿度的时空变化特征,较好地反映出了中国春季土壤存在东北和西南湿、华北和内蒙古干的地理分布及其年际变化．在整个中国东部地区,春季土壤存在不同程度上的干旱化现象;其中西南地区土壤从浅层到深层都存在—致的变干趋势,20世纪80年代后这种变干趋势变得显著;在东部中纬度地区,浅层土壤湿度具有明显的年际变化特征,没有明显的干化趋势,但深层土壤湿度从1988年以后存在较为明显的干化现象;东北地区浅层和深层土壤也存在较明显的变干趋势,其中浅层土壤在20世纪70年代初以后变干趋势减缓,而深层土壤在70年代末以后的变干趋势加剧．     

中国东部及其邻域地球物理场特征与大地构造意义

在分析中国东部及其邻域海陆地区的重力场、磁场、电性结构与深地震测深资料的基础上,探讨了地球物理场的大地构造意义及大地构造演化．指出中国东部及其邻域具有东西分带、南北分块的特征,它是由不同结构性质的东北、华北、扬子和华南四大块体组成,并于不同时代碰撞、拼合到一起,经历了五幕演化史．     

中国东部及其邻域地球物理场特征与大地构造意义

在分析中国东部及其邻域海陆地区的重力场、磁场、电性结构与深地震测深资料的基础上，探讨了地球物理场的大地构造意义及大地构造演化．指出中国东部及其邻域具有东西分带、南北分块的特征，它是由不同结构性质的东北、华北、扬子和华南四大块体组成，并于不同时代碰撞、拼合到一起，经历了五幕演化史．     

梅雨期江淮地区极端高温事件的非均匀性特征及其与环流系统的配置

本文基于集中度和集中期的定义方法,利用1960~2007年的48年江淮地区站点的日平均温度资料和累积频率的阈值统计方法,分析梅雨期江淮地区极端高温事件的非均匀分布特征.结果表明,集中度和集中期的方法能够定量地表征梅雨期江淮地区极端高温事件的非均匀分布特征.集中期的异常型为全场一致和南北异常型,集中度的异常分布主要为南北异常和东西异常.进一步比较集中度和集中期异常与同期环流系统的配置关系得知,当集中期南北异常变化时,在高纬度的北太平洋区域出现一对正负的异常模态,且随高度增加而增强,为相当正压结构.海温的异常集中在北太平洋的北美沿岸的显著负异常中心.当集中度为东西异常时,主要环流异常型为约在160°W左右出现 + - + - 的200 hPa纬向西风异常波列形式从低纬度到高纬度地区传播以及与ENSO的显著负相关.     

长江流域水汽收支的时空变化与环流特征

利用自行设计的实验装置和5种土著草皮构建草皮缓冲带,模拟上海地区农业面源污染和降雨特征,进行缓冲带污染物净化效果和草皮生物量监测实验研究结果表明,草皮缓冲带对径流污染物质的净化效果明显高于空白对照,百慕大实验带SS平均截留率最高,达到74％;白花三叶草TN、TP去除率最高,分别为28％和25％;黑麦草受高温的影响,污染物净化效果最差．5种草皮中．百慕大和白花三叶草生物量最大,栽种当年9月份,两者地上部分的生物量鲜重分别为6．14kg／m^2和6．49kg／m^2：百慕大生长速度最快,9月份生物量几乎达到5月份的6倍;草皮生物量的增加明显提高了缓冲带对径流污染物的去除效果,生物量与径流SS去除率呈显著线性相关关系．     

鄱阳湖浮游植物时空变化特征及其对极端洪枯事件的响应

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖泊,其水生态健康状态始终是人们关注的热点。近些年,鄱阳湖极端洪旱灾害频发,浮游植物生长受极端洪旱的影响发生了明显变化。为分析浮游植物时空变化特征、探究环境因子对鄱阳湖浮游植物影响机制以及极端洪枯事件对浮游植物的影响,利用结构方程模型(SEM)构建浮游植物与环境因子的影响路径模型,定量分析环境因子对浮游植物的影响程度。结果表明,鄱阳湖浮游植物以蓝藻、绿藻为主且有明显的季节特征,在7月丰水期浮游植物密度达到最高;由结构方程模型(SEM)可知,影响浮游植物密度最关键的因子为物理因子(水温>pH>透明度>溶解氧),其次为营养物质(总氮>硝态氮>总磷>磷酸盐),浮游植物对高温、高营养和高pH较偏好。2020年极端洪水和2022年极端高温干旱,浮游植物密度主要受水温、溶解氧、透明度等物理因子的影响;在影响较小的营养物质中,主要的限制性因素分别为磷和氮。与正常年份相比,极端洪水年鄱阳湖受入湖来水及降雨的增多,湖区水量急剧增加,“稀释”作用超过水温和透明度对浮游植物生长的促进作用造成浮游植物密度和生物量有所下降;在营养物质中,磷成为主要限制性因素。而极端高温干旱年受入湖来水的减少及湖水的快速蒸发,“浓缩”作用超过水温和透明度对浮游植物生长的抑制作用造成浮游植物密度和生物量显著增加,同时,营养物质对浮游植物的作用更加凸显。研究结果表明极端洪枯事件导致鄱阳湖浮游植物变化明显,确定其对浮游植物的影响机制,可以为极端洪枯事件下浮游植物监测、管理提供一定的理论基础。     

中国东部海区编图及基本地学特征

随着我国海洋区域地质调查事业的发展,编制新的海区地质地球物理图件显得非常必要.中国东部海区1∶100万地质地球物理系列图包括空间重力异常图、布格重力异常图、磁力异常图、表层沉积物分布图和区域构造图.本研究通过利用数字化编图技术对新旧资料进行同化和标准化处理,获得了大范围、基于新资料的图件成果.此外,在编图成果的基础上,本文总结了我国东部海区的地球物理场分区特征,表层沉积物分布特征,并划分了区域构造单元.编图成果将进一步促进对我国东部海区地质构造特征的认识.