华南中尺度暴雨数值预报的不确定性与集合预报试验

利用非静力MM5模式,分析了不同积云对流参数化方案对华南暖区暴雨数值预报的不确定性影响,进行了中尺度暴雨模式扰动集合预报试验。不同对流参数化方案的对流凝结加热引起不同的局地温度扰动,通过大气内部的热力动力过程,导致垂直速度的差异,进而影响网格尺度和次网格尺度降水时间、地点和强度。后续降水再通过凝结潜热释放形成新的扰动源。不同积云对流参数化方案还可引起扰动源能量传播方式不同,最终使模拟大气的动力和热力结构有差异。针对物理过程的不确定性,使用两种模式扰动方法构造集合预报扰动模式,第一种方法是随机组合不同积云对流参数化方案和边界层方案,第二种方法是扰动Grell积云对流参数化方案中主要参数振幅。集合预报结果表明,第一种方法的集合预报效果优于第二种方法,仅扰动参数振幅值似乎还不足以反映华南暴雨预报的不确定性。单一的确定性预报在暴雨落区和强度方面的可信度不稳定,集合产品能给华南暴雨过程提供更有用价值的指导预报,具有较高的应用价值。     

滇池生态系统退化成因、格局特征与分区分步恢复策略

选取生态系统中重要的组成成份:浮游植物、底栖动物、水生植物的历史演变和现在分布状况数据,结合水质变化情况,揭示了滇池生态系统退化原因:在外因上,污染物持续输入以及围湖造田、直立堤岸和水量交换缓慢等外力干扰加剧系统组分失衡是直接原因;在内因上,由于滇池所处的地理位置、气候等原因,蓝藻生物量对营养盐增加的响应远高于其他湖泊(太湖、巢湖),草型向藻型湖泊的转换进程更快;与太湖和东湖的生态系统比较,高原湖泊滇池生态系统相对脆弱,如物种的同域分化、窄生态位,导致系统的稳定性差、自我修复能力弱.通过对滇池生态格局特征、湖岸带结构的分析,将滇池划分为5个生态区:草海重污染区、藻类聚集区、沉水植被残存区、近岸带受损区和水生植被受损区,并提出"五区三步,南北并进,重点突破,治理与修复相结合"的滇池生态系统分区分步治理的新策略和"南部优先恢复;北部控藻治污;西部自然保护;东部外围突破"的总体方案.     

柴达木盆地北缘大柴旦地区古生代花岗岩锆石SHRIMP定年

大柴旦地区是柴北缘古生代超高压带的重要组成部分,与超高压岩石相伴的花岗岩十分发育。这些花岗岩具有两类不同的岩石地球化学特征,Ⅰ类以 Na_2O/K_2O 比值小于1、明显的负 Eu 异常和低 Sr、高 Y 为特征,具有 S-型花岗岩的属性,Ⅱ类以 Na_2O/K_2O 比值大于1、弱负 Eu 异常到正 Eu 异常和高 Sr、低 Y 为特征,具有Ⅰ-型花岗岩的属性,反映了它们的源岩及成因上的差异。锆石 SHRIMP U—Ph 定年结果表明,大柴旦地区花岗岩的年龄可分为三组,第一组年龄为446.3±3.9Ma,第二组年龄分别为408.6±4.4Ma、403.3±3.8Ma、401.8±3Ma,第三组年龄分别为374.5±1.6Ma、372±2.1Ma。结合区域地质特征,我们认为,第一组年龄可能反映了柴达木陆块与中南祁连板块碰撞的时代,第二组年龄可能反映了深俯冲地下的板块由于拆沉而折返的时代,第三组年龄可能反映了碰撞隆起后造山带上不同块体之间的伸展、滑塌的时代。     

青藏高原东侧"2003.8.28"暴雨的集合预报试验

利用MM5模式和国家气象中心的T213模式的预报资料,通过研究非绝热物理过程参数化方案对高原东侧"2003.8.28"暴雨数值预报的影响特征,进行了多物理模式集合预报试验,为开展青藏高原东侧集合预报扰动技术研究进行了试验.试验结果表明,模式物理参数化方案对中尺度降水预报结果有明显影响,包括局地降水强度、空间分布型态、时间演变特征等.随着模式分辨率的提高,积云对流参数化方案将增加小雨量级降水区域,产生一些虚假降水,就现阶段模式水平而言,高分辨率集合预报应重点发展考虑强降水预报不确定性的集合预报模式系统.多物理模式集合预报的初步试验结果表明,高分辨率集合预报可以改进单一确定性预报结果不稳定的缺点,为强降水灾害性天气预报提供有价值的预报信息.     

华北地区空中水汽含量与降水量的关系

利用华北地区近30 a(1979～2008年)12个探空站的观测资料,采用线性趋势和奇异值分解(SVD)技术分析了华北地区空中水汽含量与降水量的时空演变特征以及两者之间的相关关系。结果表明:华北地区水汽含量和降水量在空间上表现出由东南沿海向西北内陆随纬度增高而减少的分布特征,即东南部湿润,西北部干燥。近30 a来华北地区水汽含量整体上呈现出增加的趋势,而降水量和降水效率均呈减少趋势,降水效率较低,华北地区空中水资源开发潜力较大。SVD的第1模态反映出华北地区水汽含量与降水量存在密切联系,当空中水汽含量偏多(少)时,大部分地区降水偏多(少)。华北地区夏季涝(旱)年在南海至西太平洋地区有(无)明显的水汽向华北地区辐合,同时西风带也有(无)水汽向华北地区输送,且大部分地区850 hPa垂直上升运动强(弱)于常年。     

贵州夏季旱涝与北半球500hPa大气环流特征

分析贵州32个测站1961～2003年降水资料,在0～85°N范围内,用36×16个网格点合成分析冬、春、夏季北半球500hPa平均高度场和距平场,结果表明,涝年夏季前期北半球西风带长波槽脊明显,副热带高压势力弱,旱年相反;旱涝年夏季前期距平场分布有明显差异,旱年前期冬季我国西部地区有负距平存在;同期旱年副热带高压势力比涝年强;在东亚地区同期旱年距平为-+-分布,涝年为正距平区.     

青藏高原东侧一次β中尺度对流系统的数值模拟

利用PSU/NCAR的高分辨率中尺度非静力数值模式MM5,模拟了2001年9月18日发生在青藏高原东侧的绵阳大暴雨过程.结果表明,高分辨率数值模式对触发本次降水过程的β中尺度对流系统具有较好的模拟能力.高分辨率模拟输出显示"9.18"绵阳大暴雨与边界层内一个中尺度辐合扰动的发展和移动相伴,且中尺度辐合扰动还诱发了一个时间尺度约为6 h的β中尺度涡旋和强烈发展的降水雨团.模拟还显示受高原地形影响,该β中尺度对流系统具有独特的动力和热力结构.其动力特征是强上升运动和超强散度柱与对流层低层强涡度互耦发展,热力特征是对流层低层具有对流不稳定能量,中层具有斜压不稳定能量.中尺度对流系统具有两支上升入流和两支下沉出流,低层入流(东南气流)触发低层对流不稳定能量释放,中层入流(高原近地层偏西暖湿气流)触发中层大气斜压不稳定能量释放,两种不稳定能量共同作用促使对流雨团强烈发展,形成绵阳大暴雨.     

STUDY OF THE MODIFICATION OF MULTI-MODEL ENSEMBLE SCHEMES FOR TROPICAL CYCLONE FORECASTS

This study investigates multi-model ensemble forecasts of track and intensity of tropical cyclones over the western Pacific, based on forecast outputs from the China Meteorological Administration, European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, Japan Meteorological Agency and National Centers for Environmental Prediction in the THORPEX Interactive Grand Global Ensemble (TIGGE) datasets. The multi-model ensemble schemes, namely the bias-removed ensemble mean (BREM) and superensemble (SUP), are compared with the ensemble mean (EMN) and single-model forecasts. Moreover, a new model bias estimation scheme is investigated and applied to the BREM and SUP schemes. The results showed that, compared with single-model forecasts and EMN, the multi-model ensembles of the BREM and SUP schemes can have smaller errors in most cases. However, there were also circumstances where BREM was less skillful than EMN, indicating that using a time-averaged error as model bias is not optimal. A new model bias estimation scheme of the biweight mean is introduced. Through minimizing the negative influence of singular errors, this scheme can obtain a more accurate model bias estimation and improve the BREM forecast skill. The application of the biweight mean in the bias calculation of SUP also resulted in improved skill. The results indicate that the modification of multi-model ensemble schemes through this bias estimation method is feasible.     

扬子地块西北缘后龙门山南华纪—早古生代沉积地层特征及其形成环境

通过对扬子地块西北缘后龙门山构造带南华纪—早古生代沉积地层的分析研究,综合运用岩石学、沉积特征分析的手段,结合与前龙门山构造带、碧口地块、米仓山构造带和汉南地块的沉积特征对比,探讨后龙门山构造带南华纪—早古生代的沉积环境,查明其形成环境。结果表明：在南华纪—早古生代后龙门山构造带沉积环境可分为南华纪—震旦纪裂解-稳定沉积和早古生代伸展裂陷沉积两个阶段,其中在早古生代伸展裂陷阶段后龙门山构造带经历了裂解→抬升→局部裂解→抬升→裂解的反复过程,最终形成了志留系茂县群裂陷槽沉积,主要沉积了一套代表伸展裂陷环境的沉积岩系,并有少量的陆内火山岩系。研究结果进一步证实,龙门山构造带在南华纪—早古生代总体是一个陆内裂谷带,不发育与古缝合线相关的构造混杂岩和蛇绿混杂岩带,是在陆内裂谷的基础上于印支期—燕山期形成的陆内造山带。     

黔中—渝南石炭纪铝土矿含矿岩系中的海相沉积特征

黔中—渝南地区于紫云运动初期的泥盆纪末已准平原化,在石炭纪铝土矿含矿岩系沉积过程中,含矿岩系下段(铁质-粘土岩段)主要为近海湖泊相,含矿岩系上段(铝质岩段)为近海平原相。在这种大环境前提下,经常会受到海泛与强风暴潮的影响与改造,使得主要是陆相环境沉积形成的铝土矿含矿岩系中,含有少量海相大化石(腕足类)和微体生物化石(疑源类和牙形石);另在下段和上段岩矿层间,时夹海相碳酸盐岩透镜体,具明显海相沉积特征。以上表明,黔中—渝南石炭系铝土矿含矿岩系形成环境具有显著的多样性和复杂性,而非单纯的陆相沉积环境所能概括的。