嵌套网格空气质量预报模式系统的发展与应用

主要综述中国科学院大气物理研究所自主开发的嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS,Nested Air Quality Prediction Modeling System)的历史发展与应用情况.模式发展伊始为欧拉污染物输送实用模型,利用其研究东亚硫氧化物的跨国输送问题,得出中国对于周边国家的输送量不大的结论; 在系统中嵌入适合东亚的起沙机制模块,用来模拟沙尘发生、输送及沉降等过程,估算亚洲大陆沙尘气溶胶对海洋地区的输送与沉降通量,为研究海洋生物地球化学循环提供基础数据; 利用该系统研究沙尘及其土壤粒子对酸雨的中和作用,发现沙尘输送对东亚酸雨的分布影响很大; 发展城市尺度高分辨率气象和空气质量预报技术,使模式水平分辨率达到500 m,并应用于台北高浓度臭氧和PM10的模拟; 研究和集成区域及城市尺度大气污染预报理论和模拟技术,研制成目前的嵌套网格空气质量预报模式系统,以探讨不同尺度各种污染(如沙尘暴、城市光化学烟雾、酸雨、高浓度悬浮颗粒物等)的变化规律.在模式系统中初步建立资料同化模块,开展大气化学成分及沙尘输送模拟的资料同化研究.系统已经在北京、上海、深圳、郑州等城市环境监测中心实施空气质量的实时预报.未来,系统将集成到全球环境大气输送模式(GEATM),以实现从城市群到全球具有双向耦合功能的模式系统.     

控制网优化设计中的蒙特卡罗法

介绍了蒙特卡罗法的基本步骤以及伪随机数的检验方法；结合工程控制网的设计给出了一个实际算例，算例的结果表明该方法切实有效。     

从自然控制论看黄河上游人工增雨

用自然控制论原理和方法,从理论上探讨了用人工增雨来解决黄河断流所遇到的一些问题及解决方案.结果表明,只有在黄河上游地区增加降水才可以缓解黄河断流问题,河曲地区是最佳人工增雨区.针对河曲有限区域人工调控天气问题,首次提出了解决人工增雨的正问题与反问题的概念.在此基础上,给出了河曲地区人工增雨的概念模型.     

歙砚石金星金晕纹饰特点及其成因分析

在归纳总结歙砚石金星金晕纹饰类别的基础上,分析了金星金晕纹饰的形态特点;通过对金星金晕的纹饰矿物组成,化学成分检测,探讨了金星金晕纹饰的成因机理,同时研究了金星金晕纹饰命名分类规则,为歙砚金星金晕纹饰及其它纹饰的研究方法提供了科学的参考。     

峨眉山玄武岩与茅口组灰岩的接触关系：对峨眉山地幔柱动力学模型的指示意义EI北大核心CSCD

本文较为系统地整理、归纳了峨眉山大火成岩省(Emeishan large igneous province,ELIP)的区域地质调查资料,证实了峨眉山玄武岩与茅口组灰岩之间广泛发育平行不整合(喷发不整合)接触界面,说明总体上两者之间并非断层接触关系。峨眉山玄武岩与茅口组灰岩的平行不整合接触关系是由于峨眉山地幔柱作用导致地壳大幅抬升成陆,茅口组灰岩顶部遭受剥蚀后被溢流玄武岩所覆盖的结果。不整合界面上普遍发育的角砾状灰岩、底砾岩、红土(古土壤)层、黏土岩等就是这一地质事实的遗迹。隆升之后的快速沉降以及地幔柱与岩石圈作用的复杂性,可能在局部地区存在海相沉积和连续的生物地层的现象,但不足以否定峨眉山玄武岩喷发前地壳曾经整体抬升。因此,峨眉山玄武岩与茅口组灰岩之间的平行不整合接触关系支持了峨眉山地幔柱动力学模型。     

沙尘输送模式的不确定性分析

利用一个远距离输送的沙尘模式估计了由于参数化过程 (干沉降速度) 和输入资料 (源强和水平风场) 的误差造成沙尘模拟的不确定性。通过对以上参数分别进行敏感性试验, 分析了模式对2002年3月15～24日期间中国东部地区两次主要沙尘过程模拟的不确定性。结果显示, 源区的潜在源强和气象水平风场的不确定性对模拟结果的影响最大, 而干沉降速度的影响相对较小。同时, 对不同区域 ［西部 (＜95°E)、中部 (95°E～110°E) 和东部 (＞110°E)］ 的潜在源强和干沉降速度参数进行敏感性试验发现, 中部区域的参数设置对模拟结果的影响最大, 而西部和东部区域的参数变化对模拟结果的影响很小。此外, 不同高度的风场影响也不一样: 地面风速影响最大, 中层的影响较小, 而高层 (约6 km高度以上) 的风场几乎没有影响。     

求解海洋环流定常解的直接积分法与伴随法比较

海洋环流的定常解一般是通过直接积分模式一段足够长的时间而得到。近年来在海洋气候资料同化研究中,在代价函数(costfunction)中引入了时间导数项,利用伴随法求解,使时间导数项和与观测的方差之和最小,以保证解是准定常的并与观测吻合。本文将代价函数中的观测项和时间导数项分别考虑,来测试算法效能。如果在代价函数中仅有时间导数项,则问题是求海洋环流的定常解。本文的目的是通过与直接积分方法相比较,来考察伴随法求定常解的效率。利用IAP浅水方程模式及其伴随模式进行的数值试验也表明伴随法求解定常解的效率不优于直接积分的方法,需要进行大数量的迭代才能使解收敛到准定常解。如果在代价函数中仅有观测项,并且资料是完全的,伴随法可以很快地求出与资料拟合的解。这说明了如只求定常解,伴随法并不合算,其优点在于资料同化。     

西大别山早白垩世谭冲和陈冲花岗岩体U- Pb年龄、地球化学和Sr- Nd- Hf同位素特征：对岩石成因和下地壳拆沉时限的约束

谭冲和陈冲岩体出露于西大别造山带新县岩基北缘,主要岩性分别为二长花岗岩和花岗斑岩。为理解其岩石成因和构造属性,对两个岩体开展了激光等离子质谱(LA-ICP-MS)锆石U-Pb测年、元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究。结果表明,谭冲和陈冲岩体锆石U-Pb年龄分别为133.5±1.1Ma(MSDW=0.63)和132.9±1.1Ma(MSDW=1.30),暗示其形成于早白垩世。岩石均具有较高的SiO_2(69.40%～77.82%)、Al_2O_3(11.72%～15.26%)和总碱(Na_2O+K_2O=6.40%～8.70%)含量,K_2O/Na_2O比值大于1,过铝质(A/CNK=1.14～1.66,一个样品值0.97除外)等特点,总体归为高钾钙碱性系列。岩石富集轻稀土((La/Yb)_N=22.98～28.64),负Eu异常不明显,亏损Ba、Nb、Ta、P、Ti和Y元素。岩石锶同位素初始比值I_(Sr)为0.707220～0.707557,钕同位素ε_(Nd)(t)值为-17.7～-18.1,两阶段Nd模式年龄T_(DM2)=2.36～2.40Ga。锆石ε_(Hf)(t)值集中于-21.4～-25.8,两阶段Hf模式年龄T_(DM2)=2.24～2.48Ga。详细的矿物组成、岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素分析揭示,两个岩体成因类型均为分异的I型花岗岩,起源于残留相含有石榴子石的部分熔融岩浆。岩浆房形成压力和深度较大,可能是在加厚下地壳环境扬子陆块北缘古老陆壳物质重熔的产物。结合区域同期岩浆岩对比研究认为,西大别地区与东大别地区加厚下地壳拆沉时限基本一致,发生在133Ma左右。     

集合最优插值中的样本选取

背景误差协方差控制了分析向观测调整的幅度以及调整的结构,所以其对同化分析的质量起着至关重要的作用。对于集合同化方法而言,样本决定了背景误差协方差的分布。基于HYCOM海洋数值模式结果,针对集合最优插值方法,探讨了静态样本的选取和更新对背景误差协方差结构分布的影响,研究结果表明：由变量的原始状态数据估计的静态样本会夸大样本相关性,由扣除季节变化得到的距平数据统计出的静态样本能比较合理地反映背景误差协方差的结构;在季风控制区,具有季节变化的样本比静态样本更能适应背景误差协方差随流形分布的特征。同时一系列的同化试验也被实施来进一步调查不同样本对同化分析的影响。     

长度基线溯源问题探讨

介绍了长度基线的3种校准方式,分析了因瓦尺和光电测距仪校准基线的不确定度,在1 000 m距离上,二者都能达到1 mm的扩展不确定度(k=2)。用3台精密测距仪在芬兰、北京、郑州、成都等地基线场的6期实验数据,说明维塞拉基线、因瓦尺基线、光电测距基线三者之间存在3 mm/km的系统性差异,提出了解决差异的建议。