我国水文循环与地表水研究进展(1998-2001年)

根据1998-2001年我国公开出版发行的30余种与水有关的科技期刊刊登的关于水科学研究的论文,同时参考了近4年来国家重大攻关项目和自然科学基金项目的研究报告。综述了近4年来我国在水文循环与地表水研究方面取得的主要成果和进展。     

东亚及西太平洋地区大气流场的演变

本文根据1873—1960年的历史天气图,通过地转风方程,计算了东亚及西太平洋地区(105°—180°E,20°—60°N)历年1月和7月的净余纬向输送和净余经向输送。并以此为基础,提出区域环流指数I_ω ,I_S作为研究本地区环流特征的历史演变工具。分析指出:本地区的环流演变和大西洋欧洲地区一样,自本世纪以来环流活动一直在加强;其中以经向环流的加强最为明显,纬向环流的加强在本世纪初有些凌乱现象。至上世纪末的环流活动,显然比本世纪初要强得多。在环流加强的过程中,必然有波动式的起伏,但本文在这方面还未做深入的研究。文章最后指出:本地区的环流活动,在最近10多年来已渐变弱了。 根据验证,区域环流指数I_ω,I_S确实反映了大气流场的客观特征,作者认为这是用地面天气图研究中低纬度环流演变的良好工具。     

夏季亚洲南部100毫巴流型的变化及其与西太平洋副热带高压进退的关系

通过对夏季亚洲南部100毫巴流型变化的研究,我们发现夏季我国西藏高原上空的反气旋是北半球副热带地区势力最强并稳定的大气活动中心。这个高空反气旋绕着其平均位置来回振动。在振动过程中,亚洲南部的100毫巴流型发生调整,并表现成两类基本的流型,其中第一类流型表现反气旋偏离高原,这时候在高原东西两侧(50°E和110°)各有新的反气旋建立,而在高原上则是低气压区;第二类流型表现在反气旋重新返回高原上空。在这两类流型转变期间,西太平洋副热带高压脊在中国大陆上出现一次进退过程,而且每年我国长江流域梅雨期的结束也与上述第一类流型的建立有联系。其次,我们对中国大陆上西太平洋副热带高压进退过程与100毫巴流型变化的关系进行了研究,发现两者关系甚密切。当100毫巴第一类流型出现时,西太平洋副热带高压北进西伸。而在第二类流型出现时,西太平洋副热带高压向东南撤退。根据这些关系并结合我国预报员有关副热带高压进退的预报经验,我们提出有关副热带高压进退预报的几个依据。     

统计学长期天气预报方法的若干研究(一) 逐步回归技术的应用

本文采用了逐步迴归技术,可以在一大堆预报因子中选择出迴归方程中的主要变量,组成一个最后的迴归方程——预报方程。 为了具体说明逐步迴归方法应用于长期预报的计算情况,将1932—1962年华北五站(北京、天津、保定、石家庄、营口)7,8月份平均降水总量的资料作为因变量y,以表征太阳辐射影响的因子、前期环流影响的因子和其它若干气象要素等作为自变量进行分析研究。 对我国若干重点地区的月、季降水的迴归分析指出,各地区与降水有关的预报因子是不完全相同的。就1963年夏季和6—10月份月的降水长期预报进行检查。各重点地区42次预报的结果说明,用这个方法所作的降水趋势预报尚好,比偶然性预报约高10％。 最后,作者就迴归分析的改进作了简略的讨论,并提出今后除了用于长期预报的研究和业务工作外,对中、短期和专业天气预报以及气候学方面等的研究工作也将会是一个有用工具。     

一个讨论大气环流季节变化和长期预报的流体力学模式

本文将流体动力学、热力学方程与辐射传递方程联结起来建立一个更合理的长期预报数值模式.在模式中除了考虑摩擦和湍流的作用外,辐射作用不是给定的分布,而是在大气运动的过程中相互调整.根据所建立的预报方程组,提出了两种适于積分的具体形式:两层斜压模式和三度空间问题的形式.     

数据差分格网化在CORS系统中的研究

为了解决网络实时动态测量数据处理软件对并发用户数的限制,提出了采用数据差分格网化方法,研究了数据差分网格化方法在连续运行参考站系统中的应用,对差分格网化方法进行事后处理和实测结果对比分析,对比测试结果。测试结果表明,数据差分格网化方法满足了广大用户对厘米级定位的需求。     

河北中山沟金矿含金石英脉中锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究

热液石英脉型金矿石中锆石可以来自围岩,也可以由热液活动形成。因此,对其研究有助于揭示成岩成矿信息。中山沟金矿位于河北省张家口—宣化（张宣）地区,主要呈石英脉型产于水泉沟岩体西段,是张宣幔枝构造核部的典型金矿床之一。本文在矿区地质特征基础上,主要开展含金石英脉内锆石形态学特征、LA-ICP-MS U-Pb同位素测年以及Hf同位素研究。研究表明：石英脉内的锆石形态为自形—半自形,环带特征明显,Th/U值较高,平均0.97,具有岩浆锆石特征。锆石稀土元素含量（∑REE）为 351×10-6~976×10-6,平均值为690×10-6,呈现出轻稀土（LREE）亏损、重稀土（HREE）富集特征,在稀土元素球粒陨石标准化曲线总体呈现出斜率基本一致的左倾型;17个锆石U-Pb年龄数据获得391±1 Ma的谐和年龄和391±3 Ma的加权平均年龄,两组年龄在误差范围内基本一致,代表了含金石英脉中岩浆锆石的结晶年龄。11个Hf同位素测试数据获得的εHf(t)值位于-21.4~-16.6,TDM1介于1.7~1.9 Ga,平均1.7 Ga,TDM2主要集中于2.4~2.6 Ga,平均2.5 Ga,在Hf图解中投影点均位于亏损地幔和球粒陨石演化线之下,基本靠近2.5 Ga古老地壳的Hf同位素演化线,反应了其源区物质在地壳中平均存留的年龄。结合区域、矿区地质和实验锆石特征,本文认为中山沟金矿成矿时代不早于391±1Ma,推测可能形成于海西早期,存在燕山期热液叠加成矿。水泉沟岩体的主成岩时代为加里东末期—海西早期。     

鲁西金刚石原生矿近十年深部成矿预测

山东近十年为实现金刚石找矿新突破,针对鲁西金刚石原生矿"攻深扫盲",开展了基于不同技术方法的深部成矿预测,主要包括:金刚石资源量定量预测(1600 m以浅),可控源大地电磁测深法(CSAMT)反演预测(1000 m以浅),基于重力、大地电磁测深、反射地震综合物理方法反演预测(4 km以浅),基于断裂构造特征分析对已知矿体深边部三维定位定量预测.本文系统阐述各深部预测的技术方法、参数选择、技术路线等,评价各预测方法的实际效果,提出将地球物理、地质钻孔、地质剖面等多元地质信息有效融合进行三维综合信息成矿预测的思路,以进一步提高深部成矿预测的有效性和可靠性,总结了鲁西金刚石矿田由浅至深关于岩性、金刚石粒度及规模形态的变化规律,为今后金刚石找矿及预测工作中有效判别金伯利岩筒的"相带"部位、规模形态及含矿性提供经验积累,助力金刚石找矿及预测实现新突破.     

Runge-Kutta算法与Li差分法不同阶数配合对计算精度影响研究

为了充分发挥高阶Li空间微分方案（Li, 2005）的优点,实现了时间积分为2~6阶Runge-Kutta（简称RK）格式的偏微分方程求解算法（简称RKL算法）。然后通过多组数值试验,研究了时间积分阶数对计算误差的影响。线性平流方程的试验结果表明对于方波函数型初值,2、4、5和6阶RK算法能获得和3阶精度差不多的结果,而对于高斯函数型的初值,高阶RKL算法可以取得较好的计算效果。RK为5（6）阶时,对应的Li微分阶数可达9（10）阶,总误差控制在10-7（10-8）以内。随RK阶数增加Li微分有效阶数有增加的趋势,而总误差在逐渐减小。计算非线性无粘Burgers方程时,RKL算法能否获得好的计算结果,除了受初始场形式的影响,还与计算的目标时刻有关。当目标时刻解的各阶导数连续（且未出现无穷大数值时）,高阶（RK为4~6阶）算法是有效的;若出现了导数间断、或导数为无穷大,就会碰到冲击波解类型的问题,此时高阶RK算法也无法获得很高精度的数值解。此非线性的算例中,Li微分阶数仍然随RK阶数增加而增加,但增加的趋势不是线性的,具体变化关系可以通过实验结果拟合而获得。研究发现时间积分方案阶数大于3之后,对应的最优空间差分精度阶数可以比6阶提高很多,这再次证明了以前研究中6阶以上空间差分格式对结果无改进的现象,是由于没有使用足够高精度的时间积分方案引起的。相比于Taylor-Li（Wang,2017）算法,5~6阶的RK方法编程和实现简单,计算结果的精度比3阶算法要提高很多,因此,它是一种能够对复杂方程适用的简易高阶算法方案,具有一定的实用价值。     

欧亚中高纬陆面感热异常影响我国夏季气候的数值模拟

使用区域气候模式RegCM4.4.5.7,通过改变春季欧亚大陆中高纬地区的陆面感热通量,对欧亚中高纬感热异常影响中国夏季气候进行模拟分析,并探讨其影响机制。试验结果表明:当春季欧亚中高纬陆面感热通量加强时,我国长江流域和东北东部夏季气温降低,降水偏多;华北地区气温升高,降水偏少。春季陆面感热增强引起近地面和对流层低层大气热力状况异常,进而导致高度场和环流场的异常,长江流域和东北地区有气旋环流,对流运动旺盛,结合充足的水汽条件,对应降水偏多,而华北地区则相反,有反气旋环流和微弱的气流辐合,对应降水偏少。研究表明欧亚中高纬陆面感热异常是影响我国夏季气候的一个不可忽视的因子。