FY-2E云导风的算法改进及其在GRAPES中的同化应用研究

2014年国家卫星气象中心全面改进了风云二号卫星云导风产品算法,为评估算法改进后FY-2E云导风资料对我国GRAPES数值模式同化和预报的影响,根据国家卫星气象中心提供的2013年8月算法改进前后的FY-2E红外通道云导风资料,对比分析了两者的观测分布及偏差特征,并利用GRAPES全球模式进行了一个月的连续试验。结果表明,改进算法后的FY-2E红外通道云导风观测数量明显增加,观测误差在600~200 hPa有所减小,风的平均偏差在高层减少,更满足正态分布;连续试验结果表明北半球和东亚地区风场在300~150 hPa分析中改进显著,风的平均偏差和均方根误差明显减少;预报结果显示500 hPa高度场预报距平相关系数略提高,均方根误差略减小;说明改进算法后的FY-2E红外通道云导风对GRAPES数值模式同化和预报均有一定改善。     

三峡水库运行后长江中游洪、枯水位变化特征

流域大型水库蓄水后,坝下游河道调整过程中的洪、枯水位变化,对下游水安全、水生态和水资源利用影响甚大.利用1955-2012年长江中游各水文站水位、流量等资料,采用改进的时间序列分析方法,对三峡水库运行前后长江中游洪、枯水位变化特征进行了研究,结果表明:三峡水库蓄水前长江中游洪、枯水位变化的周期长度分别为9~14、11~15 a,在假设三峡水库运行后水位无趋势性变化的前提下,估算得到的水位变化周期长度基本在20 a以上,蓄水前的自然周期性已被打破,枯水位发生趋势性下降且无复归迹象,而洪水位波动周期虽有所延长,但上升幅度未超过历史波动变幅,仅可确定洪水位没有明显的下降趋势.三峡水库蓄水后坝下游长距离冲刷,枯水河槽冲刷量占平滩河槽的比例逐年增加,累计至2013年已达91.5%,是枯水位下降的主控因素.河槽冲刷导致的床沙粗化增加了河道床面阻力,高程在平滩水位附近的滩体上覆盖的大量植被增加了水流流动阻力,同时大量航道整治、护岸、码头等工程主体部分布设在枯水位以上,综合因素作用使得洪水河槽阻力增加.三峡水库蓄水后,虽然枯水期流量补偿作用显著削弱了枯水位下降的效应,但枯水位下降事实已经形成,不利于航道水深的提高及通江湖泊枯水期的水量存蓄,洪水位未明显下降,同级流量下的江湖槽蓄量不会明显调整.     

城市河道黑臭底泥对挺水植物光合荧光特性的影响

城市河道黑臭现象日益严重,探讨常见湿地植物在黑臭底泥中的生长,有利于为河道修复物种选择提供科学依据.研究黑臭底泥对3种常见湿地植物——菖蒲(Acorus calamus)、美人蕉(Canna indica)及慈姑(Sagittaria sagittifolia)生长状况和叶片叶绿素荧光参数的影响.结果表明:菖蒲和美人蕉在第30~40 d时生物量增量明显降低,慈姑的生物量增量在整个实验中持续增加;通过比较3种湿地植物的荧光参数可知,菖蒲和美人蕉的光化学淬灭系数(q P)、相对光合电子传递速率(r ETR)值在第10 d时达到最大,分别为41.33μmol/(m2·s)和68.60μmol/(m2·s),后30 d一直下降;慈姑q P、r ETR值在第30 d时增加;在第40 d时,美人蕉q P值下降,非光化学淬灭系数(q N)值上升,叶片有较强的热耗散能力,而菖蒲的q P、q N值同时下降,黑臭底泥对菖蒲叶片的光合系统PSⅡ造成伤害.这说明黑臭底泥对菖蒲和美人蕉的光合能力产生较长期抑制,而慈姑可较快适应黑臭底泥的胁迫.因此利用湿地植物修复黑臭河道时,可优先选择慈姑,其次是美人蕉,最后是菖蒲.     

新安江水库(千岛湖)水质时空变化特征及保护策略

为探索新安江水库(千岛湖)水质的变化规律及其影响因素,利用2009-2010年的逐月水质监测数据,结合文献资料,对新安江水库水质时空变化进行了综合分析.结果表明:在时间分布上,透明度、总氮、总磷及叶绿素受水文季节变化过程、浮游生物生长及人类活动等的综合影响,具有明显的季节变化特征,特别是上游街口断面各指标季节差异显著.空间分布上,上游水质明显劣于下游水质,上游水域透明度低,氮、磷及叶绿素含量高,反映出外源供给和人类活动对新安江水库水质的决定性贡献,控制外源污染是新安江水库水质提升的关键.统计分析表明,新安江水库主要感官指标透明度主要受控于藻类生物量,而藻类生物量变化与氮、磷营养盐的含量关系密切.严格控制入库营养盐通量,控制浮游植物生物量的季节性异常增殖已成为解决新安江水库水环境问题的核心.另外,新安江水库经济鱼类赋存量与捕捞量对水质有一定影响,年度捕捞量与水体透明度具有反相关关系,不能排除鱼类密度过高导致的生态系统失调的可能.因此,要进一步开展渔业养殖的水质效应研究,加强渔业管理,确定科学合理养殖模式,保证新安江水库水质的改善.     

微量元素分析在判别沉积环境中的应用——以柴达木盆地西部锶矿区富锶地层为例

沉积岩中的微量元素对沉积环境水介质的变化较为敏感,是研究沉积物沉积时古气候、古环境的有效手段。选取了对沉积环境介质较为敏感的锶(Sr)、钡(Ba)、铜(Cu)、铀(U)、钒(V)、镍(Ni)、钍(Th)等元素作为判别指标,对柴达木盆地西部上新统油砂山组、狮子沟组和更新统七个泉组三套富锶岩层的古气候和古沉积环境特征进行了研究。结果表明,柴达木盆地西部从油砂山组到七个泉组沉积时总体上为干旱的气候环境;湖盆水体的盐度较高,表现为咸水环境,且从油砂山组到七个泉组随着地层变新,盐度有逐渐增大的趋势;油砂山组、狮子沟组和七个泉组沉积时湖盆水体均表现为中等分层、湖水循环较为顺畅的氧化环境。     

基于Hydrus-1d模型的农田SPAC系统水分通量估算——以山西省运城市董村农场为例

农田SPAC系统水分通量的研究对提高农业用水效率,缓解我国的水资源短缺现状具有重要作用.本文利用HydruS-1d模型,以山西省运城市董村农场为例,估算了研究区三种主要农作物(夏玉米、棉花和冬小麦)的农田水分通量.结果表明,在模拟期内,夏玉米、棉花和冬小麦的作物蒸腾占蒸散发(T/ET)的比值分别为84.7%、71.6%...     

利用掩星资料分析东亚地区云厚的分布特征

利用2007年1月至2009年1月COSMIC掩星湿空气数据,基于相对湿度廓线出入云层时发生突变反演云边界高度的思想,统计分析了东亚地区云厚的分布特征。结果表明,掩星最低探测高度集中在3km以下,主要影响部分中云和低云云厚的反演。云发生概率沿纬度和经度方向呈现不同的分布特征,各类云概率随高度也有不同的变化规律。东亚地区所有云的平均厚度为1.78km,其中单层云和顶层云分布相似,双层云与其他云层的地理差异不大,单层云在春秋季分布相对均匀,而在夏冬季差异较大。夏季和冬季顶层云云顶高与云厚的二维频率分布各异,主要在于夏季有更多云体较厚且位于对流层上部的高云存在。     

分位数映射法在RegCM4中国气温模拟订正中的应用

将一种分位数映射法RQUANT,应用到一个区域气候模式（RegCM4）所模拟中国气温的误差订正中。从气候平均态、年际变率、极端气候及农业气候等多方面,评估了该方法对日平均气温、日最高气温和日最低气温模拟的订正效果。结果表明,该订正方法对模式模拟的日平均、日最高和最低气温气候平均态的订正效果都非常明显,中国大部分地区的订正结果与观测的偏差在±0.5℃之间。在降低极端气温指数和农业气候相关指数的模拟误差方面也有显著的效果,但对气温年际变率的订正效果有限。结合以往对降水订正的评估分析,该方法对模式模拟结果有较好的订正效果,可以应用于区域气候模式的气候变化模拟预估中,为气候变化及相关影响评估研究提供更适用和可靠的数据。     

陕北北部一次雹暴的特征及成因

本文从分析天气形势、物理量场特征、自动站逐时资料变化特征等人手,对2012年7月8日一9日临汾市局部暴雨天气过程进行了分析。结果表明：（1）此次降水过程是在西风槽东移,副高西进北抬有利的环流背景下产生的。700hPa中尺度低压和低层辐合线以及东路冷空气是本过程的主要触发系统。（2）降水过程中边界层出现了明显的中尺度辐合线和切变线以及低涡环流,短时强降水与小尺度的低涡环流相对应。（3）物理量场上,降雨前期暴雨区有强的上升运动、较高的能量积累和层结不稳定,但低层辐合很弱,中低层湿度只在某层次上达到饱和。     

南亚热带富营养化抽水型水库轮虫的组成与动态

大镜山水库位于广东省珠海市,是一座供应珠海市和澳门特别行政区饮水的抽水型中型水库.抽水改变了水体的水动力过程以及水体生态系统的动态过程.为了解这一动态过程中轮虫的群落结构及环境冈子对轮虫的影响,于2005年1-12月,每月一次对该水库敞水区进行了采样调查.共采集到轮虫32种,其中,臂尾轮科12种,异尾轮科、腔轮科各有4种,它们主要是热带、亚热带地区的常见种和优势种类.热带龟甲轮虫(Keratella tropica)、对棘异尾轮虫(Trichocerea stylata)、螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)、迈氏三肢轮虫(Filinia maior)、裂痕龟纹轮虫(Anuraeopsis fissa)、角突臂尾轮虫(Brachionus angularis)、剪形臂尾轮虫(Brachionus forficula)、卵形无柄轮虫(Ascomorpha ovalis)、敞水胶鞘轮虫(Collotheea pelagiea)和卜氏品囊轮虫(Asplanchna brightwelli)为优势种,这些优势种个体小、具有硬被甲.轮虫的多样性指数在0.29-0.81之间变动,与相同营养水平的湖泊相比,大镜山水库轮虫的种类数和多样性指数均较低,轮虫丰度和生物量的分布范围分别为21-1094ind./L和4.04-1127μg/L,高峰期均出现在2月和5月,二者具有相似的动态特征.轮虫个体的大小范围在50-620μm之间,轮虫种类和丰度的组成均以200μm以下的小型个体为主,如裂痕龟纹轮虫、角突臂尾轮虫等,轮虫生物量组成主要是以200-400μm的中型个体为主,如卜氏晶囊轮虫、萼花臂尾轮虫(Brachionus Calyeiflorus)等,温度、透明度、浮游植物生物量和蓝藻生物量是影响水库轮虫群落结构特征和动态的主要环境因子.