有限区域流函数和速度势的计算及其在台风中应用

在Endlich提出求解旋转风和辐散风基础上,本文给出了直接利用风场迭代计算流函数和速度势的方法,该方法不但能求解流函数和速度势,还可将原始风场直接分解为旋转风和辐散风。此方法在有限区域中,能大大降低边界条件对计算结果的影响,不仅能计算准确的涡度和散度,还能很好的重建原始风场。采用此方法,对"0808"号台风"凤凰"进行了诊断分析,得到了台风不同时期的流函数和速度势、旋转风和辐散风。结果发现在台风的不同时期,流函数与高度场相似,可用其低值中心来分析台风移动路径和强度的变化,速度势存在高值区,其中心与高度场低值中心不吻合;旋转风的涡旋中心也可用来反映台风中心,台风南侧辐散风较大,故可用来反映南方水汽供应对台风发展、成熟、衰退的影响。     

集合预报产品在台风麦莎预报中的应用

为了提高集合预报效果,利用T106L19全球谱模式和增长模繁殖法对台风麦莎制作了13个成员的集合预报,并对其结果进行集合预报产品解释应用研究。首先在离散距离分簇法中,引入方差分析的方法确定分簇基础,然后对集合预报的形势场进行了分簇,相对于以往采用96小时样本为分簇基础进行分簇的方法,分簇效果提高明显,分簇结果能给出台风移动的几种可能路径及其概率;其次对要素随时间的演变利用系统聚类法进行了分类,根据分簇平均图可以确定几个可能的台风登陆地点,制作了这些特殊点要素分类烟羽图,通过分析要素随时间的演变特征,提高对台风登陆地点和时间的预报精度;最后制作了盒须图,通过盒须图中数据组主体以外的数据点,确认出值得注意的一些特殊集合成员的预报结果,减少了小概率事件的漏报率。研究结果表明,将方差分析引入离散距离分簇法,要素烟羽聚类法以及盒须图的应用有利于提高和改善集合预报效果,集合预报产品解释应用效果得到改进。     

非洲地形对印度夏季风影响的数值试验

利用IAP9L AGCM模式对印度夏季风风场进行了数值模拟,基本上模拟出了印度夏季风系统中各风系分布;在此基础上,通过改变模式中非洲大陆的地形高度,设计了一组地形敏感性试验,对比了敏感性试验和控制试验的结果,分析非洲地形高度对印度夏季风的影响。结果表明,非洲地形高度升高使得阿拉伯海热带区域、南印度洋副热带区域和非洲大陆东南部在低层分别出现异常反气旋、气旋和反气旋环流,这些异常环流使非洲大陆东岸的越赤道气流增强,阿拉伯海热带地区的西风气流增强;地形升高也会使印度半岛区域低层水汽通量辐合增强,整层垂直上升速度加强,降水增加,故非洲地形升高最终导致了印度夏季风增强;而非洲地形高度降低,则情况相反,这充分说明了非洲大陆地形是印度夏季风形成的关键因子。     

琼州7.5级地震区深部电性异常及地震活动性研究

通过对1605年琼州7.5级大地震震中区及邻近地区大地电磁探测,发现震中区地壳深部存在一低阻体.该低阻体自约13 km以下一直延伸到上地幔,推测其为正在上升的地幔柱,并由此认为地幔柱的存在及其热物质的上涌,使上部地壳产生断裂和粘滑活动,是产生琼州7.5级大地震的重要原因. 这次大地震后断裂活动表现为以蠕滑为主.推测未来再发生同等强度大地震的危险性将大大降低.      

南海东北部陆坡水合物钻探区海底表层热导率分布特征

依据获取的热导率测量数据和多波束数据所反映的海底地貌特征,分析了南海东北部陆坡天然气水合物钻探区表层沉积物矿物组成、粒级以及区域地貌特征对热导率分布的控制作用。研究结果表明,钻探区表层沉积物热导率平均值为(1.26±0.12) W/(m·k),相对于南海北部陆坡热导率背景偏高,沉积物组分中既含有陆源浊流沉积体中的高热导率矿物,也含有由甲烷等为主要气源的生物化学反应而形成的具有高热导率特性的碳酸盐。钻探区表层沉积物热导率区域细节分布具有非常明显的特征,2区和5区属于海台地貌,海底表层分布有大面积的碳酸盐结壳,由于底流的剥蚀作用导致沉积物粒级相对较粗,呈现高值热导率(1.32±0.06) W/(m·k)和(1.34±0.06) W/(m·k),并以此为中心向周缘逐级降低;位于海底海槽处的1区和8区则属于海槽地貌,海底表层易于接受来自海台的过滤沉积物,粒级相对较细但压实程度较低,呈现低值热导率,分别为(1.10±0.06) W/(m·k)和(1.01±0.06) W/(m·k)。钻探区表层沉积物热导率偏高主要受控于内生地质作用控制下高流体疏导所携带的化学组分,而热导率的非均匀分布则受控于外生地质作用诸如地貌地形变化导致的粒级分布状况。     

电离层高阶项改正对参考框架实现及测站坐标的影响分析

根据电离层高阶项改正模型,确定了高阶项延迟对不同GPS观测量的影响量。根据IERS协议2010推荐的最新模型,对全球均匀分布的104个IGS基准站数据进行了重新处理,研究了电离层高阶项延迟(二、三阶项)对坐标参考框架实现及测站坐标的影响,量化了不同地磁模型下的高阶项改正影响变化。结果表明,电离层延迟高阶项改正对参考框架原点有较大影响,犣方向的平移可达20mm,犡、犢方向的平移所受的影响相对较小,大部分维持在5mm以下;电离层高阶项延迟会引起测站坐标变化的区域性偏移现象;地磁模型的不同会导致参考框架原点犣方向有着约10mm的变化,在局部区域也会引起显著的测站坐标变化差异。最后对电离层高阶项改正的影响结果进行了分析与讨论。     

基于BGM的不同繁殖长度对集合预报的影响

利用T63L9全球谱模式和NCEP/NCAR再分析资料, 对BGM方法中增长模的繁殖长度对集合预报效果的影响进行研究。结果表明:与控制预报相比, 不同繁殖长度的集合预报都能使预报效果得到一定程度的改进, 特别是第4天预报以后, 改进程度随预报时效而稳步提高。三组不同繁殖长度的集合预报对控制预报的改进存在差别, 分析结果表明:繁殖长度为2 d的集合预报明显效果最差, 而繁殖3 d和4 d的集合预报差别并不明显。对集合Talagrand分布以及离散度的初步分析表明, 繁殖长度取为3 d似乎最为合理。     

考虑孔隙水微观赋存形态的非饱和粉土有效应力方程及其验证

有效应力参数的合理确定是非饱和土有效应力研究的重要内容。然而,现有的有效应力参数未能较好地考虑孔隙水的微观赋存形态对有效应力的影响。为此,分析了孔隙水的微观赋存形态,明确了孔隙水可分为收缩膜、吸附水和毛细水,建立了非饱和粉土的扩展三相孔隙介质模型,即孔隙气、毛细水和广义土骨架。基于该模型,采用分相平衡分析法,推导了非饱和粉土的有效应力方程,该方程通过采用毛细水有效饱和度合理地考虑了毛细水对有效应力的影响。依据推导的有效应力方程,提出了非饱和粉土的抗剪强度公式。采用5种不同围压下重塑非饱和粉质黏土试验数据验证了提出的公式。结果表明：与现有的抗剪强度公式相比,本次提出的公式更好地预测了重塑非饱和粉质黏土的抗剪强度随基质吸力的变化规律。因此,运用提出的抗剪强度公式评价非饱和土边坡稳定性、地基承载力和挡土墙稳定性将会取得更好的效果。     

关中盆地地下水系统分析与地下水资源可持续开发利用对策

关中盆地是一个完整的、相对独立的地下水系统,按含水介质的结构组合与空间分布以及地下水循环特征,文章将关中盆地地下水系统进一步划分为黄土台塬孔隙-裂隙含水系统、冲积平原孔隙含水系统、秦岭山前洪 积平原孔隙含水系统、渭北岩溶含水系统及基岩裂隙含水系统共5个亚系统和26个更次一级的子系统。在研究 各子系统水文地质特征、分析水资源开发利用现状的基础上,认为区内地下水资源开发利用中存在的问题有:地下水资源污染与浪费严重,重复利用率低;不合理开采地下水,出现负环境效应;行政区块限制,水资源宏观调配不够;地下水人工调控力度不够,不能有效地促进生态环境良性循环;对地下水资源的研究、规划和管理滞后等方面。 并针对存在的主要问题,提出了5项水资源可持续开发利用对策,包括节水对策、开源对策、改水对策、增补对策以及管理对策。     

环境参量对广义Eady模态不稳定的影响

介绍了广义Eady模态的斜压不稳定问题并着重讨论了环境参量对该不稳定的影响。该模态不仅存在有类似于经典Eady模态的不稳定短波截断, 还存在有经典Eady模态中没有的长波截断, 前者对环境参量的变化不太敏感而后者对环境参量的变化敏感。层结参数的减小, 模式底基流垂直切变的增大, 纬度的增高和模式层顶高度的减小, 均有利于该模态不稳定的发生。广义Eady模态下的最不稳定波仍发生在天气尺度波段, 其振幅和位相随高度的变化大体与标准Eady模态类似, 等位相线也随高度西倾, 但振幅关于大气中层不再呈对称性。