一次热对流降水成因的分析和模拟

夏季受西太平洋副热带高压控制的中国大陆地区常发生热对流降水.文中首先利用TRMM卫星观测资料、地面自动站地表温度观测资料和NCEP资料分析了热对流降水的特征及其产生的背景条件;利用区域平均的水汽方程诊断了地表蒸发、水汽平流和水汽通量辐合项的贡献,分析了降水的水汽来源;进一步利用AREM区域数值预报模式,设计了4个敏感性试验,研究了陆气感热、潜热通量对降水的贡献.结果表明,在副热带高压控制的地区,白天强烈的非均匀地表感热加热可导致低层热空气块突破环境下沉气流而上升,周围空气补充形成辐合运动.低层空气的辐合上升既可引起水汽的汇聚,又可把低层的水汽输送到高层.同时非均匀陆面特征造成的非均匀感热和潜热通量的共同作用增强了大气的位势不稳定度,触发了对流,但感热通量对热对流降水的贡献比潜热通量略大.热对流降水的水汽除部分来自地表蒸发外,另一部分来自低层的水平通量辐合.定量计算表明二者对大气可降水量的贡献基本相当,而平流水汽的贡献很小.     

西太平洋副热带高压下热对流降水结构特征的个例分析

利用热带测雨卫星的测雨雷达和红外辐射计的探测结果,对2003年8月2日15时(北京时)中国东南部副热带高压下发生的热对流降水结构特征、云和降水云之间的关系进行了分析研究。大气背景分析表明,500 hPa副热带高压中心附近的较强上升运动和850 hPa的水汽通量辐合为此次午后热对流降水云团的发生提供了动力和水汽条件。热带测雨卫星的测雨雷达探测结果表明,热对流降水云团的水平尺度多为30~40 km,平均垂直尺度均超过10 km,最高达17.5 km;云团的最大近地面雨强超过50 mm/h。热对流降水云团的平均降水廓线表明,其最大降水率出现在5 km的高度,这一高度比估计的环境大气0℃层高度低1 km。与“98.7.20”中尺度强降水的对流降水廓线比较表明,两者的最大降水率高度相同,但热对流降水云团更深厚;在4 km高度至近地面,热对流的降水率减少速度比“98.7.20”强对流降水的快,表明前者雨滴在下降过程中因气温高而发生强烈蒸发。对降水云团顶部特征与近地面雨强关系的分析结果表明,雨顶高较低时,云顶高度变化范围大;当雨顶越高时,云顶高度与雨顶高度越相近;平均而言,给定地面降水率,云顶高度比雨顶高度高出1~4 km;当近地面雨强越大,则云顶高度和雨顶高度越高、且越相近。结果还表明,非降水云面积约占86%,晴空面积仅占2%,而降雨云面积约为云面积的1/8。     

西藏林周盆地中酸性脉岩的年代学、地球化学和岩石成因

林子宗火山岩(也称林子宗群)出露在青藏高原拉萨地块南部,被认为是印度与欧亚大陆发生碰撞的岩浆作用响应。发育在拉萨东北林周盆地的林子宗火山岩剖面完整,是最初的命名地,在过去的20年来已经完成了较好的研究工作。本文对林周盆地林子宗火山岩地层中产出的中性(闪长玢岩)和酸性(花岗斑岩)脉岩开展了研究,新获得了5个样品的锆石UPb定年和Hf同位素数据和11套主量和微量元素地球化学数据。这些脉岩侵入到林子宗群的典中组和年波组地层中。所有样品均为亚碱性岩石,在钾质特征上属于钙碱性到高钾钙碱性系列岩石。样品均为过铝质(除了一个样品为铝质岩石,A/CNK=0.86)。一个闪长玢岩样品的年龄为62.4Ma,具有正的εHf(t)值(+5.1~+7.6),显示了与典中组安山岩相似的地球化学成分。其余的花岗斑岩侵入时代为55.1~61.1Ma,εHf(t)范围为-1.1~+10.4(仅有一个负值,其余全部为正值),它们与近于同时代的年波组流纹质火山岩具有相似的地球化学特征。林周盆地脉岩的主要特征可以归纳为:(1)岩石具有类似地幔的Hf同位素特征,总计86个Hf同位素中仅有一个负值,所有样品平均的εHf(t)为5.9;(2)每个样品具有变化范围很宽的εHf(t)值,4个花岗斑岩样品每个样品内部的εHf(t)值变化达到3.5~8.8个ε单位,显示了不均一的源区组成;(3)从主量元素的成分变化趋势(FeO T-MgO关系图)指示了岩浆混合作用的成分趋势。这些特征表明在冈底斯带南缘发生的古新世-始新世大规模幔源岩浆底侵作用和岩浆混合作用,也可以用来解释林周盆地脉岩的形成过程。这些脉岩作为浅成的侵入体,与其同时代的林子宗火山岩(典中组和年波组)一样,都是伴随着冈底斯带南缘从特提斯洋俯冲削减过渡到印度与欧亚大陆碰撞的构造转化过程中形成的。     

校正热带测雨卫星轨道抬升对微波成像仪亮温的影响

热带测雨卫星(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)在2001年8月轨道高度从350 km升高至402 km,搭载于其上的微波成像仪(TRMM Microwave Imager,TMI)的入射角随之发生变化,进而使得相应探测结果(亮温)发生改变,从而导致由此反演的大气参数出现虚假的突变。为保证轨道抬升前后TMI亮温资料的连致性,以便更好地用于气候研究,本研究首先分析了洋面轨道抬升前后亮温的差异及变化原因,然后结合微波辐射传输模式,分析了不同环境参数对亮温变化的影响,在此基础上用线性变换的方式对轨道抬升后的亮温进行了修正,并从不同角度检验修正效果。结果表明,轨道抬升前后亮温呈线性关系,低频垂直极化通道亮温轨道抬升后升高了0.8-1.6 K,其他通道亮温变化不大。经过修正,轨道抬升前后的亮温趋于一致,月平均亮温偏差明显减小,低频垂直极化通道亮温在轨道抬升期间的突变被消除,亮温变得连续平稳,可用于气候研究。     

Impact of Cloud Microphysical Processes on the Simulation of Typhoon Rananim near Shore.Part Ⅰ: Cloud Structure and Precipitation Features

By using the Advanced Regional Eta-coordinate Model (AREM),the basic structure and cloud features of Typhoon Rananim are simulated and verified against observations.Five sets of experiments are designed to investigate the effects of the cloud microphysical processes on the model cloud structure and precipitation features.The importance of the ice-phase microphysics,the cooling effect related to microphysical characteristics change,and the influence of terminal velocity of graupel are examined.The results indicate that the cloud microphysical processes impact more on the cloud development and precipitation features of the typhoon than on its intensity and track.Big differences in the distribution pattern and content of hydrometeors,and types and amount of rainfall occur in the five experiments,resulting in different heating and cooling effects.The largest difference of 24-h rain rate reaches 52.5 mm h-1.The results are summarized as follows:1) when the cooling effect due to the evaporation of rain water is excluded,updrafts in the typhoon's inner core are the strongest with the maximum vertical velocity of-19 Pa s-1 and rain water and graupel grow most dominantly with their mixing ratios increased by 1.8 and 2.5 g kg-1,respectively,compared with the control experiment; 2) the melting of snow and graupel affects the growth of rain water mainly in the spiral rainbands,but much less significantly in the eyewall area; 3) the warm cloud microphysical process produces the smallest rainfall area and the largest percentage of convective precipitation (63.19％),while the largest rainfall area and the smallest percentage of convective precipitation (48.85％) are generated when the terminal velocity of graupel is weakened by half.     

CALIOP对一次秸秆焚烧后气溶胶光学特性的探测分析

采用星载激光雷达(Cloud - Aerosol LIdar with Orthogonal Polarization,CALIOP)资料研究了2008年6月2日华东秸秆焚烧排放气溶胶的光学特性,并与2006～2008年统计结果进行了对比.结果表明:1)CALIOP能够有效探测到气溶胶层,探测结果符合生物质燃烧气溶胶的...     

枕头坝一级水电站堆积体深孔锚索成孔工艺试验与研究

在深厚堆积体中锚索成孔困难,尤其是80 m以上锚索成孔的经验匮乏。为解决枕头坝一级水电站1号堆积体深孔锚索成孔难题,通过实验排除单层和双层套管成孔方法,选取单层套管与护壁灌浆相结合的施工工艺,实践证明,该工艺在工效、经济性方面效果较好,是解决堆积体深孔锚索造孔的有效途径。     

2014年黄骅港海域浮游动物群落结构季节变化及其影响因素研究

为了解黄骅港海域浮游动物群落结构的季节变化特征及其与环境因子的相关关系,分别于2014年2月(冬季)、5月(春季)、8月(夏季)和11月(秋季)对该海域进行4个航次的浮游动物和环境因子调查,采用优势度指数、物种多样性和聚类分析等方法分析该海域浮游动物的群落结构特征及其季节变化,采用冗余分析探究引起浮游动物群落结构变动的...     

冈底斯带南部桑日高分异I型花岗岩的岩石成因及其动力学意义

冈底斯岩浆岩带位于西藏南部的拉萨地体南缘,它形成于特提斯洋和印度-亚洲大陆长期俯冲碰撞过程中,是青藏高原花岗岩最发育的地区。前人对冈底斯岩浆带中各类型花岗岩的成因、源区、时空分布以及其地球动力学意义进行了详细大量的研究,但是对高分异花岗岩的具体成因、演化过程以及在70~65Ma拉萨地块的地球动力学演化过程研究较少。本文选择冈底斯南缘白垩纪末桑日花岗岩进行研究,揭示了桑日花岗岩的岩石学特征、锆石U-Pb年龄、锆石Hf同位素特征和地球化学特征。本文样品LA-ICP-MS测得的锆石U-Pb年龄为67~66Ma。桑日花岗岩属于高钾钙碱性系列,具有高Si O2(74.26%~76.93%)、高K2O+Na2O(7.87%~8.56%),低P2O5(0.02%~0.04%)和Ca O(0.28%~1.00%),以及富集K、Rb、Th,亏损Nb、P、Ti的高分异I型花岗岩的特征。在锆石Hf同位素上,桑日花岗岩εHf(t)0(+4.6~+10.9),且具有Hf不均一的特征。结合前人研究,本文认为桑日花岗岩是高分异I型花岗岩,在特提斯洋板块北向俯冲过程中,板片回转,俯冲洋壳脱水产生的流体进入地幔楔,引发地幔楔发生部分熔融产生镁铁质幔源物质并底侵上涌,导致浅部地壳发生部分熔融,并与幔源岩浆混合,从而在浅部形成混源岩浆房,最终在侵位与成岩后期经历高程度的分异演化形成的。     

西藏冈底斯岩基南木林晚白垩世岩体和脉岩地球化学与岩石成因

青藏高原南拉萨地体晚白垩世岩浆岩是揭示新特提斯洋北向俯冲动力学过程的重要岩浆记录。前人对东西向展布的冈底斯岩基不同区段出露的各类晚白垩世岩浆岩进行了大量研究,但对该时期岩石成因和新特提斯俯冲的深部过程仍存在一些争议。本文报道的冈底斯岩基南缘南木林地区的辉长岩体及侵入其中的基性和酸性脉岩,形成于晚白垩世早期,在辉长岩体(92～94Ma)就位后不久基性和酸性脉岩(91Ma)同时侵入,野外露头较好地展示了它们的穿切关系。寄主辉长岩和基性脉岩均属于高钾钙碱性系列,Si O_2含量不均一(49.60%～57.99%),高铝(Al_2O_3,16.41%～18.67%),无明显Eu负异常,低Cr、Ni,表明可能经历过角闪石分离结晶。酸性脉岩属于弱过铝质钾玄质系列,普遍高硅(Si O_270%)、高全碱(8.06%～9.44%),与岩体无成分演化关系。三类岩石的微量元素均显示弧岩浆的特征,表现为轻稀土富集、重稀土亏损,Th、U、K、Pb、Sr等大离子亲石元素相对富集,高场强元素Nb、Ta、Ti等相对亏损。辉长岩和酸性脉岩锆石Hf同位素均表现亏损特征(ε_(Hf)(t)为+7.8～+11.4),一阶段模式年龄和地壳模式年龄均低于506Ma。综合辉长岩和基性脉岩的Nb/La、Nb/U和Ce/Pb特征,表明岩浆应来源于受流体交代的弧下地幔楔源区,而酸性岩脉具有高Sr/Y比和(La/Yb)_N比的埃达克质特征,可能来自弧下加厚的新生镁铁质下地壳。考虑到区域上95～85Ma岩浆活动广泛分布于整个冈底斯岩基中,本文认为在冈底斯岩浆弧的中段,晚白垩世早期北向俯冲的新特提斯洋发生了板片回转,同时导致了地幔和下地壳的部分熔融作用。