气候变暖对天水市川灌地玉米生长发育的影响及对策研究

通过1985~2004年20 a气象资料分析得出,影响川灌地玉米产量的主要气象因子是播种—拔节期日较差累积值和乳熟—成熟期≥10℃有效积温。20世纪90年代以来,热量条件的显著增加并由此带来水热之间配置的不适宜性是造成玉米产量出现较大波动的主要气候原因,分析得出作物获得较高产量适宜的光温、温水、光水、光温水的配置量化关系。同时,提出了相应的农业对策和管理建议。     

基于聚类分析的川滇地区块体划分与应变研究

本文研究川滇地区块体划分与区域地壳应变.首先,对川滇地区GPS水平速度场采用K-medoids聚类法直接聚类;然后,基于改进的K-medoids方法,利用GPS站点地理位置与水平速度场对初步聚类结果联合约束进行第2次聚类分析,并结合F统计检验法确定各块体边界;最后,运用整体旋转线性应变模型计算各块体的应变参数,分析水平运动、应变场空间分布与区域构造变形的关系.研究结果表明：川滇地区的GPS聚类分析结果与地质学提出的板块划分结果相吻合,为块体划分提供另一种方式;整体旋转线性应变模型计算的应变结果显示川滇菱形块体表现为最大剪应变和面应变率梯度高值区,表明该区域积累了一定的弹性应变能,具有发生地震的危险性.     

内蒙古科尔沁沙地起沙近地层动力学阈值的试验研究

利用内蒙古科尔沁沙地沙尘暴探测与监测试验站2008年和2009年春季沙尘和近地层观测资料,研究了不同沙尘天气条件下沙尘浓度随摩擦速度的变化规律,对比分析了不同天气(晴天、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴)入射短波辐射和净辐射的演变,并利用两层高度沙尘浓度差,区分局地起沙和非局地起沙,有效地避免了沙尘水平输送引起的起沙阈值的低估。结果表明,起沙前,摩擦速度和沙尘浓度数值都较低;临近起沙阶段,摩擦速度迅速增大而沙尘浓度基本保持不变;起沙时,摩擦速度数值较高,沙尘浓度迅速增大;沙尘天气减弱阶段,沙尘浓度随摩擦速度近似呈线性减小。科尔沁沙地春季临界起沙摩擦速度u*t和临界起沙风速ut分别为0.62m.s-1和9.5m.s-1,扬沙、沙尘暴和强沙尘暴天气的起沙阈值依次略有增加。与晴天天气相比,沙尘天气到达地面的短波辐射和净辐射明显减少。     

基于地统计方法的气候要素空间插值研究

在回顾了地统计学的产生、发展及其基本原理的基础上,对于目前众多可以提供计算网格的气候要素的空间插值方法中,具体探讨了普通克里格法和协同克里格法。将甘肃省1961—1990年30年平均降水量和蒸发量作为区域化变量,根据不同的半变异函数理论模型,采用普通克里格法和双变量协同克里格法,通过对比分析得到：（1）不论是多年均降水量还是多年平均蒸发量在空间上都呈现明显的梯度变化,二者的空间变程都很大,而降水量变化幅度更大。降水量从东南部向西北部逐渐减少,蒸发量则相反,从东南向西北逐渐增加。（2）基于地统计的插值方法,根据半变异函数云图和试验方差最小的原理,选择合适的半变异函数理论模型进行变量的空间插值,能够较好地模拟区域化变量的空间连续分布格局,并取得较好的效果。对比普通克里格法和协同克里格法,后者增加了高度对降水量和蒸发量的影响,在空间分布上更为合理,插值的精度也要明显好于普通克里格法。（3）采用地统计方法虽然在总体上能够较好地反映气候要素的空间分布格局,但检验显示,两种方法空间插值的精度都还不是很高,插值的精度还有待进一步提高。     

江淮气旋气候学特征的统计研究

从江淮气旋的定义出发,采用欧洲中期天气预报中心的ERA-Interim再分析资料,运用气旋的客观判定与追踪算法追踪江淮气旋,分析了1979-2010年江淮气旋的气候特征。结果表明:江淮气旋发生的频数有显著的年际变化,但随时间变化的长期趋势并不明显。由于春季冷空气活动频繁,且易与副高西南侧气流汇合形成气旋,因此春季是江淮气旋最活跃的季节,其中5月份江淮气旋发生次数最多;而在冬季,东亚地区受大陆冷高压控制,形势稳定,不易形成气旋,故秋冬季江淮气旋出现较少。受地形和下垫面等因素影响,江淮气旋生成的源地主要位于洞庭湖地区、鄱阳湖地区及大别山区东北侧。43.9%的江淮气旋中心平均降压率为0~-1 h Pa/6h,大多数江淮气旋中心最大降压率为0~-2 h Pa/6h(占66.4%),较难形成暴发性气旋。江淮气旋生命史较短,主要为1~2天。     

人工增雨降温机理的数值模拟研究: 对流云个例试验

为减轻夏季用电负荷,2004年我国许多省市实施了碘化银催化增雨降温作业。本文利用数值模拟方法讨论了强对流云(冰雹云)催化降温的机理。模拟结果表明,实施碘化银催化后,地面降雨量增加、降雹量减少、地面温度降低。催化使得云中冰晶、霰和雨水的含量增加,造成云雨蒸发、霰的融化(蒸发)及冰晶升华量增加,从而使空气温度降低。     

双锋面相遇对强龙卷风环境场影响的数值模拟研究

对2009—2016年江苏北部龙卷事件的环境场进行统计与诊断,并对两次典型龙卷过程环境场进行数值模拟,重点探讨近海岸平原地区的江苏北部在春夏季节成为中国强龙卷最高频发生地的特殊性以及环境双锋面系统相遇对龙卷环境场的增强机制。分析结果显示：苏北龙卷发生率占全省58.6%。其中盐城和徐州又是苏北龙卷最高发地区。春夏季节,冷暖干湿气团势力相近,中尺度锋面系统多,易发生双锋面汇集造成局地龙卷强对流。对徐州（2009年）和盐城（2016年）的两次典型龙卷强对流环境场分析显示,徐州龙卷为变形场锋生和海风锋汇合,盐城龙卷为气旋锋面和岸滨锋相遇。WRF模拟结果显示,双锋面系统汇聚以及锋面二级环流相遇,可造成局地水平风速垂直扭转及垂直速度的水平切变,有利于驱动和增强区域正涡度;双锋面二级环流垂直上升支的叠加,可在平坦地区产生强烈的系统性抬升。这将形成有利龙卷类强对流天气发生发展的环境场。而各种常用的强对流指标均具有较强局地性,需要依据局地统计特征进行参考使用。     

短时风暴数值预报模式研究 II. 模式的基础试验结果

基础性试验和实测风暴个例的半理想化模拟试验结果表明，该模式能抓住对流风暴系统的主要特征，具有一定的模拟能力，可作为未来发展临近业务数值预报模式的基础。     

ERA与NCEP2大气热源的对比分析以及全球大气热源性质变化规律的研究

首先,对比分析了ECMWF再分析资料(简称ERA)和NCEP/NCAR第2版再分析资料(简称NCEP2)计算的大气热源,并在此基础上研究了全球大气热源性质(符号)变化的规律.分析两套资料计算的大气热源差别较大的某些地区,发现ERA资料在这些地区估算的大气热源要优于NCEP2,因此,在接下来的研究中主要采用了ERA资料.对全球大气热源性质(符号)变化规律的研究主要揭示了全球永久大气热源和永久大气热汇的地理分布特征.永久大气热源中心主要分布在赤道附近地区,在赤道非洲的西部、苏门答腊岛西边的海域和赤道中西太平洋地区各有一个较强的永久热源中心,另外,在日本南部及其东边的太平洋上也有一永久热源中心.永久热汇地区的分布比较有规律,除了南北半球60度到两极之间为永久热汇地区外,南半球5°S～40°S各大陆西边的大洋上都有一个永久热汇中心,另外,在阿拉伯海的北端,北半球15°N～40°N之间太平洋和大西洋的东部也分别有一热汇中心.     

内蒙古区域数值预报对探空和地面观测资料的敏感性试验研究

基于内蒙古睿图预报系统的低分辨率版本和WRFDA-FSO诊断工具,评估2021年7月现有探空和地面观测对内蒙古睿图预报系统预报的影响。该方法计算代价相对低廉,并允许根据观测变量、观测类型、气压层次、地理区域等观测的子集对观测影响进行划分。代价函数为以干总能量为度量的背景场和分析场的预报误差之间的差异。结果表明:观测影响的总体总和为负,观测对预报起正贡献作用。对12 h预报误差减小贡献最大的观测来自探空观测的动力变量(U、V风分量)。而单时次单位数量平均观测影响,探空观测的贡献约为地面观测的1/2。探空观测对12 h预报误差减小从近地面层至模式层顶均保持正贡献作用,并在对流层中低层和对流层高空急流层存在两个极大值区域;地面观测在850 hPa以下低层正贡献占比明显。探空观测在被同化系统同化时均总体具有有利的影响,也反映出探空观测数据稳定、质量较高的特征;地面观测对12 h预报误差减小起正贡献作用次数最多的区域在河套地区尤为显著。同时,探讨了需进一步提高地面观测资料同化率的问题。     

UASB/接触氧化工艺处理玉米淀粉废水研究

针对锦州某玉米深加工企业采用UASB/生物接触氧化方法处理玉米淀粉生产废水,研究主要对UASB反应器启动、运行以及颗粒污泥的结构特性进行实践与探讨。结果表明：UASB反应器经过启动阶段、负荷提高阶段以及稳定运行阶段后,可实现进水量为4513 m3•d-1,进水CODCr平均浓度为7867 mg•L-1,反应器CODCr负荷为7.3 kg•m-3•d-1,出水CODCr浓度为480 mg•L-1,去除率为94%,运行稳定。     

人工湿地污水处理系统对氮磷的净化效果研究

人工湿地是一种新型的污水处理工艺。以沈阳市浑南新区人工湿地示范工程为研究对象,分析了人工湿地污水处理系统对氮磷的净化效果,探讨了垂直流湿地系统以及自由表面流湿地系统对氮磷的净化机理。结果表明:垂直流湿地对总氮有一定的净化效果,但稳定性较差。氨氮和总磷的去除率在运行期间始终保持较高水平,平均去除率分别为97.75%和81.03%;表面流湿地对总氮的净化受温度影响,湿地植物对氮磷的净化受生长环境和季节的影响。     

降温速率对三种类型水滴冻结过程影响的实验研究

大量实验研究表明,水滴的异质冻结既与所含冰核有关,又包含一定的随机过程。本研究一方面对已有的实验研究结果进行验证,同时寻找水滴冻结与温度及时间的定量关系,检验随机假设和奇点假设的相互作用。选用雨水、纯净水和瓶装饮用水3种水样,采用中国气象科学研究院的均匀水滴冻结实验装置,对3类水样做了不同的恒定降温速率实验,并对雨水进行了恒温实验。结果表明,总体来看,随温度降低,降温速率慢的液滴累加冻结比例高于降温速率快的液滴,并且在纯净水和瓶装饮用水中更明显;降温速率越大,平均冻结温度和中值冻结温度越低,不同的是雨水的值跟降温速率成对数关系,而瓶装饮用水的值与降温速率成线性关系(纯净水因为只有两种降温速率,故不能确定是哪一种关系);不同水样的冻结几率随温度的降低指数增大,而瓶装饮用水冻结几率函数中指数前的系数随降温速率的增大指数减小;恒温阶段,雨水的冻结几率随时间指数衰减,在恒温的前2 min衰减较快,之后减慢,并且水滴冻结在前2 min发生较多,之后变的很少,15 min之后则没有冻结事件发生。该现象可以用随机假设和奇点假设结合起来解释,当温度达到或低于特征温度时,水分子在冻结核上的聚合需要一段时间,所以造成了在恒温阶段出现水滴冻结的现象。水滴冻结是两种假设的共同作用。     

干旱和复水对羊草碳氮分配的影响

植物的碳氮营养及其相互关系是最重要的基本生物过程之一,阶段性干旱对植物碳氮分配的影响研究甚少。实验以中国北方草原的典型植物羊草为材料,研究不同干旱持续期复水对羊草碳氮含量、分配及其相互关系的影响。结果表明:短期和中期干旱使植株生物量、氮素水平和单株总氮量增加,但长期干旱使之降低。水分处理对碳含量的影响不显著。干旱后复水降低了各器官特别是绿叶的碳氮比。中度持续干旱的氮素利用率(NUE)最高、短期干旱最低。羊草各器官氮素绝对量占整株的百分比从大到小依次为:绿叶、根茎、根、枯叶和茎鞘,其中叶片的氮素总量占植株的一半以上;随着干旱持续期的增加,氮素对根部的投资亦加大。羊草受到适当干旱驯化后复水引发的超补偿作用可促进羊草植株生长、提高氮素水平,并在一定程度上通过碳氮分配的调节作用来适应于阶段性的干旱胁迫。     

强对流天气雷达回波与闪电特征的个例分析

利用闪电定位资料和多普勒天气雷达强度产品,分析了2006年6月22日发生在南京西南140km处的一次强对流天气过程中闪电的演变特征及其与回波强度的关系。结果表明,地闪多发生于雷暴云中回波强度大于40dBz且回波强度梯度较大的区域;正、负地闪频次在强对流系统发展的不同阶段呈现出不同的特点,负地闪占总闪数的90％以上,正地闪出现在系统进入成熟阶段之后,且占总闪的比例在系统消散阶段明显增大;地闪强度越大,相应的地闪频次越小,除少数弱闪（1/1〈10kA）外,二者基本上呈反相位关系。     

台风“达维”（1210）非对称性结构及其对风雨分布的影响分析

针对台风登陆后常有的显著非对称性特征,以2012年10号台风“达维”为例,利用常规观测站、区域自动气象站、卫星云图和NCEP再分析资料等,采用天气学、统计学方法,定量地分析了非对称性台风在登陆后结构的变化及其对风雨的影响机制。研究表明：台风非对称结构对风雨的影响不仅表现在相对于台风中心不同象限量值上的差异,同时也表现在其量值分布形态的差异上;台风“达维”非对称降水差异的主要原因是位于东部象限的强上升区和西北象限的下沉稳定区;右前侧低空暖湿输送带和对流不稳定层结是产生强降水的主要原因。     

山东省冰雹频数月际变化的时空特征与成因探究

基于观测数据,统计分析了1999—2017年山东省冰雹频数月际变化的时空特征;基于大气再分析数据,通过对大尺度环流客观分型与物理量场的合成分析,探究了月际变化的成因。统计结果显示,山东省冰雹频数存在显著的月际变化,逐月冰雹落区具有明显的空间差异。成因探究结果表明：1）约88%的冰雹发生于低槽槽前,或槽后西北气流的环流形势下,此两种形势发生频率之和的月际变化与冰雹频数的月际变化呈现一致的起伏特征;2）水汽与热力条件影响了冰雹发生频数,对4—6月和9—10月而言,充足的水汽与强不稳定对应了较高的冰雹频数,其中6月冰雹频数最高归因于水汽含量与K指数均达到最大,且距平正异常最小;3）4—9月冰雹落区的空间分布与低层水汽输送及辐合存在较好的对应关系,而10月对应关系不明显。     

全球干旱/半干旱区年代尺度干湿变化研究的进展及思考

干旱/半干旱区气候变化研究一直是广泛关注的前沿科学问题,尤其是气候干湿变化规律及未来的发展趋势。过去大量的研究揭示了全球不同干旱/半干旱区的干湿变化事实和机理,取得了一系列重要进展,IPCC第6次评估报告明确指出未来全球干旱化将加剧,但也存在诸多问题没有得到一致的认识。本文将对全球变暖背景下有关干旱/半干旱区年代尺度干湿变化,特别是年代尺度干旱研究进行梳理,系统评述当前相关研究的现状并提出干旱/半干旱区研究所面临的关键科学问题。     

两次严重影响湖南的登陆台风水汽场特征数值模拟

针对造成湖南省特大暴雨过程的碧利斯和圣帕两次台风,利用气象、水文加密观测资料及NCEP再分析资料,结合中尺度数值预报模式AREM的模拟结果,对它们独特的水汽场特征进行了对比分析.结果表明:这两次台风的共同特点是有两条主要水汽输送通道,即与西南季风相联系的偏南风水汽通道和与台风低压环流相联系的偏北风水汽通道;凝结降水的水汽主要来源于低层风场辐合和水汽平流,并通过局地垂直运动再将其输送到中高层;在湘东南强降水区上空始终存在强的水汽水平辐合和水汽垂直输送,比较而言,圣帕台风暴雨区上空水汽通量更强,但水汽通量辐合强度却小于碧利斯台风,水汽辐合层也不及后者深厚,但前者由于自身旋转性强,低压环流中心南部的切变较长时间维持,并自东向西转动,使得强降水持续时间更长,过程雨量更大,影响范围也更大.碧利斯水汽主要源地较圣帕更加偏南,水汽辐合更强,与南海季风的相互作用更显著,降水时段集中,局部地区短时间内的降雨强度甚至超过了圣帕.     

厄尔尼诺和拉尼娜事件循环演变过程的资料分析研究

利用1955-2000年热带、副热带太平洋地区次表层温度距平资料,构造了温度距平极值深度分布曲面图,它很接近20°温度面的深度分布,因此有理由认为这一深度曲面很接近热带温跃层的深度面。在温度距平极值深度曲面上,分析了20世纪60年代后期以来所有El　Nino/La Nina事件正/负海温距平信号的分布和传播“轨迹”,发现如果以暖池次表层作为起点,则一般来说,暖水或冷水先是沿赤道极值深度面向东、向上传播或运动,到达赤道东太平洋海盆边界附近后,在那里停留几个月,然后转北运动,在北纬10度左右再折向西运动到西太平洋转向南返回到暖池,即在赤道北侧形成闭合回路。温度距平运动一圈需时2-4年。如果暖（冷）水的温度距平都很强,就会在2-4年的时间上出现两次相邻的El　Nino（La Nina）事件,但可能是由于大气或海洋环境条件不合适,温度距平的强度在运动过程中有时会减弱,就不能形成El　Nino（La Nina）事件,但暖（冷）水运动的“轨迹”仍可辨认。由于暖、冷水绕环路的运动交替出现,El Nino（La　Nina）爆发前,在赤道西太平洋出现正（负）距平信号的同时,在东太平洋北纬10度左右会有负（正）距平信号出现,并且当正（负）距平信号向东传播时,负（正）距平信号向西传播,在赤道上表现为2-4年间隔的El Nino（La Nina）交