华南前汛期广东沿海和内陆地区降水和地闪活动对比研究

对2008–2017年前汛期期间广东省沿海和内陆降水和闪电时空分布特征进行了对比分析,结果表明：在内陆(ITR),降水集中在中部和东部山区;日变化呈下午主峰、上午次峰的双峰分布;在季风爆发后,由于降水频率增加,午后峰值明显增大。在沿海区域(CTR),降水集中在山地周围。季风爆发前,CTR降水弱于ITR,这主要与CTR低层水汽外流有关,而季风爆发后,由于水汽流入增多,CTR降水明显增强。受降水频率和强度变化的影响,季风爆发后CTR的降水日变化由季风爆发前的双峰型向宽单峰型转变。与降水相比,闪电的时空分布在季风爆发前后阶段相对稳定,其最强中心位于ITR降水中心西侧平原,次中心位于CTR西部平原。闪电活动在季风爆发后显著增强,主要是由于闪电时数增多。ITR和CTR的闪电密度和闪电时数均呈现午后单峰型,且ITR峰值时刻比CTR晚约2 h。环流合成分析表明：清晨,低层大气偏中性层结,暖湿不稳定气流与地形分布有利于对流的形成。午后,太阳辐射增强,热力不稳定增大,导致对流频率和强度增强。季风爆发后,更加暖湿的条件有助于降水和闪电的增多。此外,闪电的发生与对流有效位能、低层垂直风切变和上升气流强度密切相关。

     

升级版中国多模式集合预报系统(CMMEv2.0)的季节预测检验

基于我国自主的6个气候模式和3个国际业务模式,中国气象局国家气候中心（NCC）将中国多模式集合预测系统（CMME）升级为至2.0版本（CMMEv2.0）,增加了新的模式成员,迭代了模式版本,扩充了预报产品。本研究对升级后的CMME在历史回报（1993–2016）和实时预测（2021–2024）期间的性能进行了综合评估。结果表明,CMMEv2.0在捕获更真实的赤道海表温度（SST）变化方面优于所有单个模式。CMMEv2.0对降水和2 m温度异常的预测能力较好,其中对东亚地区的预测能力提高显著。CMMEv2.0的优势可归因于其对ENSO（Niño 3.4指数的时间相关系数提前6个月达到0.87）和ENSO相关遥相关的较好预测。近3年的实时预测检验表明,CMMEv2.0也具备相对稳定的技能：如成功预测了2021至2023年夏季中国北方主要雨带和2022/2023年的暖冬状况。除此之外,集合抽样实验表明,当模式集合成员数量增加到5–6个时,CMMEv2.0理论预测能力上限趋于饱和,这表明适当选择一个最优的集合子集就有利于进一步提升预测性能,特别是对温带地区,其潜在原因有待进一步研究。

     

全新世大暖期蒙古高原东部先民定居化现象及其成因的探讨

考古证据揭示在8500～7000 cal.a B.P.左右的全新世大暖期,蒙古高原东部的呼伦贝尔、西辽河上游、阴山东北麓地区曾一度出现过定居化的生活迹象.各地区依托适应于本土环境的经济基础,发展出定居化程度有所差别的社会生活模式.本研究综合分析3个地区代表性遗址的聚落、房址形态、陶器、石器工具组合、动、植物遗存,对其所展现的定居模式、定居程度和定居经济基础进行分析与对比,研究表明呼伦比尔地区定居化生活的经济基础侧重于对多重生态区域内的中小型动物资源的利用,其中水生资源占有较大比重;而西辽河上游和阴山东北麓则采取狩猎采集与原始农业相结合的生业经济,动植物资源利用并重.西辽河上游和阴山东北麓发展出有一定社群规模的村落式定居社会,其中西辽河流域先民的定居化程度高于阴山东北麓和呼伦贝尔地区.全新世大暖期的气候变化,改善了高原地区的水热条件,增强了草原地带的生态多样性,为先民集约化利用栖居地周围的多种动植物资源并在气候条件许可的地带发展农业生产提供了有利契机,对多样性资源的集约利用,奠定了定居化生活的经济基础.但定居化的发展趋势伴随着大暖期的结束而终止,体现出草原地带的史前先民在环境变迁背景下灵活弹性的适应策略.     

基于循环加卸载的矿物定向排列致各向异性岩石损伤演化规律——以黑云母石英片岩为例

石窟寺岩体中发育的结构面尺度多变、分布复杂,对石窟寺长期稳定性造成严重威胁。以安岳圆觉洞为例,由无人机、三维激光扫描仪、探地雷达、相机及人工调查统计形成一套综合探测方法,对石窟寺多尺度结构面参数与空间分布特征开展了系统的分析。结果表明,石窟寺以长大尺度的卸荷裂隙和层理以及中、小尺度的次生风化裂隙为主,洞窟顶板表面与内部的结构面数量均呈现出北侧多于南侧的空间差异性分布特征。分区统计显示顶板结构面的产状符合Fisher分布,不同尺度的结构面均存在有近NW330°的优势走向,具有一致性的发育规律;而结构面的迹长、间距、深度主要服从负指数或对数正态分布。在此基础上,融合Agisoft Metashape—Cloudcompare—Geomagic Studio—HyperMesh—3DEC多软件处理的方法,提出一种针对石窟寺多源结构面信息的三维建模技术,得到了石窟寺岩体结构面数字化分布信息。本文可为石窟寺关键块体和整体稳定性的分析以及加固方案的制定提供依据。

     

“一带一路”区域气候变化事实、影响及可能风险

“一带一路”区域国家经济、政治发展极不平衡,随着全球气候变暖,区域内的自然环境、气候资源、水资源等都将面临着显著而复杂的变化,并且干旱、洪涝等多种气候灾害是“一带一路”区域可持续发展和重大基础设施建设面临的重大威胁之一。目前,“一带一路”倡议已经进入实质性建设阶段,沿线地区的气候变化及其灾害风险关乎“一带一路”倡议能否顺利实施及亚投行的投资安全。在此背景下,2016—2018年中国科学院地球科学学部实施了“‘一带一路’区域气候变化问题”咨询评议项目,项目针对该区域气候变化的事实、未来变化预估、气候变化的可能影响以及带来的潜在风险等问题进行了系统的调研,并开展了若干分析和研究。经过两年的努力,项目组完成了有关进展报告四份,包括一份总报告和三份分报告。本文扼要地概括和介绍了项目取得的主要成果。     

1470年以来中国东部季风区降水变化规律及趋势预估

超长系列的降水资料是分析气候变化和预估未来区域水安全形势的重要支撑,但目前观测资料只有几十年时间尺度,利用相关历史文献资料进行系列重建是延长现有观测资料的主要手段。基于《中国近五百年旱涝分布图集》和1959年以来实测降水资料,重建1470—2019年中国东部季风区的长序列降水数据,分析近550 a以来区域降水变化规律,剖析气候自然变异规律和人为气候变化对历史降水的影响,并通过CMIP6中等分辨率气候系统模式下的4种情景降水数据预估未来降水变化趋势。研究表明：(1)东部季风区降水年际分布不均,有明显的丰枯变化,1470—1691年整体处于枯水期,1692—1924年处于丰水期,1925年至今处于枯水期,存在准181 a周期;(2) 1991年后人为气候变化的影响已经显现,海河、黄河下游和长江流域部分降水倾向率发生显著变化,东部季风区总体降水增加趋势加快;(3)在未来气候变化情景下多年平均降水量较基准期(1961—1990年)显著增加,季节性变化加大,区域旱涝风险加剧。由于未来气候情景的不确定性,未来降水趋势预测的可信度尚未可知,需要进一步增强风险分析。     

综合物探方法在锂铍稀有、稀土矿勘查中的应用研究

对矿石中放射性核素的含量组合与岩石含矿量进行相关性分析,进而指导锂铍稀土矿资源勘查工作.采用ENVI Pro型质子磁力仪和ARD型多道伽玛能谱仪,对茶卡北山地区花岗伟晶岩脉进行磁性特征测量和放射性特征测定,确定238U、232Th、40K含量分布规律和异常位置,划分含矿岩体,提取信息并进行磁异常和放射性元素含量的相关性...     

象山港内湾潮汐应变对横向流及其余环流垂向空间结构的调控研究

横向流 (垂直于海湾主轴方向的流动) 对横向动量以及物质分布具有重要影响。已往研究表明,潮汐应变对横向流的垂向空间结构具有重要的调控作用。但这种认识仅局限于强层化海区,弱层化条件下潮汐应变对于横向流空间结构的影响仍未可知。为此,本文以象山港为例,基于实测数据阐释了弱层化条件下潮汐应变对横向流及其余环流垂向空间结构的调控作用。结果显示,象山港内湾横向流的垂向空间结构随大小潮呈现出明显的变化规律。大潮时,潮汐应变现象明显,涨潮时较强的垂向混合使得横向流在高潮阶段呈现出一层结构;落潮时垂向混合较弱,横向流在低潮时呈现两层结构。小潮时,潮汐应变受到抑制,垂向混合在涨落潮时均较弱,因此横向流在高低潮阶段均呈现出两层结构。经过潮时均进一步得到的横向余环流呈现出上层向南、下层向北的两层结构。由于潮汐应变的大小潮变化,横向余环流的反转深度反转点自大潮到小潮呈现出上升的趋势。     

细长输流管内外流耦合振动特性研究

管内流动会影响输流管的振动响应,目前关于输流弹性管涡激振动方面的研究较少。基于计算流体力学(CFD)方法,开展内外流对细长输流弹性管振动特性影响的研究。首先在不考虑内流的情况下将弹性管涡激振动数值预报结果与模型试验数据进行对比,验证了数值方法的可靠性。再者考虑内外流耦合作用情况下,对不同内流流速下细长输流弹性管振动位移时—空分布、顺流向最大平均偏移、振动轨迹、内部横向涡的形成与分布等进行了对比分析。结果发现,与外流流速相比,内流流速的增加虽然难以改变弹性管的主振模态,但对沿管体的振动强度影响显著。顺流向最大偏移处管体运动轨迹发生明显的变形和跳跃。在剪切外流和均匀内流对弹性管的联合作用下,沿管跨方向模态间能量转换频繁,伴随着间歇性出现或消失的沿弹性管传播的行波组分,这主要归因于复杂的双重流固耦合系统(外流—管体,内流—管体)。在内流以附加质量力、离心力和科氏力形式的激励下,弹性管内二次流现象明显。在振动过程中,内部横向涡沿管壁生成、脱落并逐渐散布于整个横截面。