初值水汽场对华南春季一次强飑线触发和维持影响的数值试验

在对观测资料分析的基础上,采用WRF模式探讨初始场水汽分布对华南2014年3月30—31日产生雷暴大风、强降水的飑线过程触发和维持的影响。研究基于ERA-interim和NCEP-FNL再分析资料在华南地区水汽分布的差异性,设计了四组将两类资料水汽按比例融合作为初始场的数值试验,水汽场从NCEP-FNL越靠近ERA-interim水汽,模拟的飑线演变越趋近实况,试验结果表明更准确的水汽初始场有利于提高飑线等强对流系统的预报准确率。在对流初生阶段,区域内水汽含量增多,最大有效位能增大,对流越容易触发;对流发展中后期,充沛的水汽有利于飑线组织形态和强度的维持。      

深孔绳索取心钻杆抗拉脱能力有限元分析

针对深孔施工过程中钻杆接头螺纹拉脱、杆体拉断等问题,以非线性有限元理论为基础,运用大型通用有限元软件对不同扣型不同参数下绳索取心钻杆螺纹副在拉伸及拉扭条件下的抗拉脱能力进行了分析计算。研究结果表明,螺纹副锥度相同时,负角度梯形扣的抗拉脱能力最强,不对称梯形扣的抗拉脱能力次之;同一扣型条件下,锥角变小时,螺纹副拉脱力呈现出先降后升的变化趋势;对于负角度梯形扣,随着负角度的不断增大,其抗拉脱能力有所增加;相对于拉伸,拉扭条件下螺纹副受力较为复杂,其抗拉脱能力略有降低。      

2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度爆发气旋的数值模拟和分片位涡反演分析

基于NCEP 6 h一次,0.5°（纬度）×0.5°（经度）水平分辨率的GFS（Global Forecasting System）再分析数据,利用数值模式WRF（Weather Research and Forecasting）,对2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度的爆发气旋事件进行了模拟。在成功复制爆发气旋主要特征的基础上,较详细的分析了本次爆发气旋快速发展的有利环境条件,并利用分片位涡反演的方法,对此次爆发气旋的快速发展过程进行了研究,主要结论如下:（1）本次爆发气旋的爆发性发展阶段维持了约27 h,其最大加深率约为3.98 Bergeron（气旋加深率单位）,最低中心气压约为919.2 hPa。（2）爆发气旋的快速发展与对流层高层高空急流对热量的输送,对流层中层西风带短波槽槽前暖平流和正涡度平流的有利准地转强迫,以及对流层低层暖锋伴随的暖平流过程密切相关。（3）分片位涡反演的结果表明,对流层顶皱褶对应的平流层大值位涡下传和降水凝结潜热过程造成的正位涡异常是本次爆发气旋快速发展的主导因子,而对流层低层的斜压过程贡献相对较小。在气旋爆发期的前期和强盛期,降水凝结潜热释放是爆发气旋发展的最重要因子,而在爆发期后期,随着降水的减弱和爆发气旋的东北向移动,对流层顶皱褶作用所造成的正位涡异常成为维持气旋快速发展的最有利因子。     

1981～2015年华北地区持续霾事件的特征及其环流分类研究

根据1981～2015年华北地区地面基本气象要素定时值数据集和地面气候日值数据集站点资料,分别利用14时实测值法和目标区域极端事件的客观识别方法挑选霾日数和持续霾事件,并分析了它们的特征;,然后对持续霾事件进行了分类研究。结果表明:（1）华北地区霾日数空间分布极不均匀,有4个大值区:吕梁山和太行山之间的河谷地区、沿太行山以东的平原、河南北部、环黄海和渤海地区。（2）华北地区共挑选出111个持续霾事件,其中,持续3～5 d的事件最多,占了总数的86.5%,最长的事件可达12 d。（3）持续霾事件和霾日数的空间分布特征相似,且存在明显的年、季变化。1981～2015年持续霾事件数呈增加趋势,冬季增加最显著,其次是秋季和春季,夏季最少。（4）结合地形、霾日数、持续霾事件的分布和环流特征把持续霾事件分为7类,对发生频次较多的4类（华北地区型,河南北部及太行山以东的平原型,河南北部型,河南北部及环渤海、黄海地区型）的环流进行了对比分析。其环流形势的主要特征包括:对流层的中低层华北地区为纬向西风气流或脊前西北气流,我国南部或东南部地区高压西部的西南气流与华北地区的偏西气流产生弱辐合下沉气流;近地面层由于地形的影响形成垂直环流圈,霾最严重的地区一般出现在地形的东坡和垂直环流圈的下沉支。近地面东南气流和低层的西南气流向该地区输送了暖湿空气和污染物。华北地区霾发生位置的不同,主要由低层我国东部或者南部高压的位置和强度,以及局地垂直环流的下沉支的位置决定。这些研究结果可以为华北地区持续性霾的防控提供参考。     

塔里木盆地西北缘柯坪冲断带构造变形特征

柯坪冲断带位于塔里木盆地西北缘,是新生代南天山褶皱冲断系的一部分.本文根据野外实际考察和地震剖面解释,总结了该冲断带的构造变形特征.它是发育于古生界中且以中寒武统膏盐层为主滑脱面的薄皮构造,是内部结构相对简单的叠瓦状冲断,因更新世才定型而具暴露式冲断前锋,有断层传播褶皱发育但已遭强烈剥蚀,前展式冲断.上新世晚期的冲断曾控制了磨拉石盆地发育（西域组砾岩）,但该盆地已遭更新世的冲断推覆作用破坏.根据平衡剖面恢复,柯坪冲断带南部3排冲断层的总构造缩短量为29.1%-40.7%.     

XJY850高强度精密地质管材的研制

根据国内地质勘查行业对大深度高强度绳索取心钻杆的迫切需求,经过分析地质管材的使用要求,在参考国外同类产品材料的基础上,改进无缝钢管生产的传统加工工艺,研制开发了XJY850高强度精密地质管材。     

华北强沙尘暴的数值模拟及沙源分析

首先对2000～2002年春季东亚沙尘天气进行了分析,结果表明有明显的日变化,沙尘暴下午最多,凌晨最少.然后,采用集成的沙尘天气预测系统对2001年4月6～10日、2002年3月19～22日发生的2次强沙尘暴过程进行了预测试验,将沙尘浓度的模拟结果与实况观测进行了对比.对沙源和起沙过程的深入分析表明:2次过程主要的沙尘源地是蒙古国南部,内蒙古中西部、河北北部、山西东北部、甘肃和青海北部等地区;起沙中贡献最大是粒径为2～μm和11～22μm的粒子,华北北部的荒漠化地区2～11μm 和11～22μm的起尘量相当,而内蒙古西部和蒙古国南部沙地附近的起沙以2～11μm为主,总的起尘量中2～11μm粒径组的贡献占90%以上.     

2003年夏季的异常天气及预测试验

简要介绍了2003年夏季的异常天气和中国科学院大气物理研究所2003年汛期预测的结果.夏季淮河流域强降水集中发生在2周之内,引发了淮河流域的大洪水.6月底至7月上旬副高、季风涌、青藏高原东移的α中尺度高空槽以及冷空气的活动,3次处于最有利于暴雨发生的配置,梅雨锋上的扰动频繁,导致淮河流域出现引发大洪水的3次大暴雨过程.南方持续高温酷暑天气与副高的异常活动有关,特别是7月下旬至8月,西太平洋副高稳定控制江南地区.与南方的高温相反,北方凉夏是因为中纬度地区处于平直的低压带中,多小波动活动.预测系统对6～8月江淮雨带及其暴雨中心的实时预测是比较准确的,对大范围的雨带无漏报和空报;对华北地区降雨的预测评分要低于江淮梅雨,这可能是因为模式中的物理过程,特别是降水的物理过程未能较好反应华北地区的情况.     

特深钻探钻柱组合优化设计研究

钻杆柱作为地球深部探测中深地与深水钻探技术的核心与关键,单一规格钻柱许用深度有限,难以满足大陆万米特深孔科学钻探及大洋深水深孔钻探工程的设计要求。本文通过减轻下部钻柱重力及提高上部钻柱强度方案,对其组合设计开展优化研究。以拉伸条件下的强度计算为主,加之一定的设计安全系数和拉伸余量来满足动载荷以及其他复杂情况对钻柱强度的需求,并开发了钻柱组合设计与安全系数计算的软件,可实现不同孔深设计和钻杆结构要求下的钻柱组合设计与安全系数计算。     

1998年夏季长江流域梅雨期环流演变的特殊性探讨

利用1998年南海季风试验(SCSMEX)和华南暴雨试验(HUAMEX)的同化资料和2001年"973"中国暴雨试验(CHeRES)的T106背景场资料,对1998、2001年夏季6～7月环流和降水的分析表明:(1)1998年中高纬度双阻形势有利于冷空气南下,对"二度梅"的形成有重要作用;2001年副高偏东,中纬度槽脊的位置与典型梅雨相反,没有形成典型的梅雨.(2)东亚沿岸大槽的形成以及相应西风急流的南移、东伸和北风(冷空气)的南进,对"二度梅"开始时副高的突然南压有重要作用,这些因子可以作为1998年7月下旬"二度梅"形成的前期预报因子.(3)对降水与夏季风关系的分析表明,季风的短期变化与雨带的进退和维持有密切关系,特别是20～30°N较大范围的低空急流对梅雨锋降水有重要作用;1998年梅雨期风速和湿度场有明显的日变化,且与强对流系统发生的时间一致.(4)对历史上"长梅"和"二度梅"年情况进行了分析,并将1998年的环流与1950年以来造成严重洪涝灾害的"长梅"和"二度梅"的环流作了对比,再次确认这几次梅雨期的中高纬度均为双阻或单阻形势,而1954、1980、1991年的副高为带状;1954、1980年副热带高压属于西进稳定型,1991、1998年分别属于南退北跳型及北跳南退型,但最后经调整使副高停留在长江以南,均有利于梅雨期降水.