豫北“21·7”极端暴雨过程特征及成因分析

利用探空、地面自动站、多普勒雷达等观测资料及ERA5再分析产品,对2021年7月17—22日豫北地区的极端暴雨过程进行分析。结果表明,极端暴雨过程具有强降水持续时间长、降水强度极端及地形影响明显等特征。极端暴雨过程发生于稳定的大尺度天气形势下,在日本海高压西伸及台风烟花(2106号)、查帕卡(2107号)西北行背景下,黄淮低涡外围加强北上的东南急流/偏南急流为强降水的发生提供了异常充足的水汽、能量条件,对流层中低层暖湿平流强迫、叠加地形影响的强动力辐合抬升作用及低空弱冷空气扩散南下是形成强降水的重要条件,而大气“强-弱-强-弱”的对流不稳定层结特征转化说明强降水过程中存在着两种互补的物理机制。不同阶段极端短时强降水(小时降水量≥50 mm)对流系统的形态结构和发展演变特征不同,但从雷达回波的垂直分布来看,系统均具有“低质心”特征,质心强度≥55 dBz且≥50 dBz强回波垂直伸展至5～8 km、持续时间1 h以上。强降水对流系统在太行山前30 km左右范围内的后向发展特征明显,一方面与地面西行偏东风/东北风在太行山绕流作用下形成的地形辐合线不断南伸有关,另一方面也与强降水冷池效应促使...     

基于频率匹配法的中国降水多模式预报订正研究

基于TIGGE资料中欧洲中期天气预报中心、日本气象厅、美国国家环境预报中心及英国气象局1～7 d日降水量预报以及中国自动站观测资料与CMORPH降水产品融合的逐时降水量网格数据集,利用频率匹配法(Frequency-Matching Method,FMM)对中国降水预报进行客观订正。首先利用卡尔曼滤波方法对降水频率进行调整,并根据不同区域降水强度差异将全国分为7个子区域分别进行频率匹配。结果表明,FMM可以有效减小降水量预报的误差。经过频率匹配法订正后各模式降水预报的平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)大幅减小,且订正后各量级降水的雨区面积更加接近实际观测值。FMM对小于5 mm和大于15 mm的降水预报技巧改进明显。此外,FMM降低了模式预报的小雨空报率和大雨漏报率,并且明显提高了晴雨预报的准确率。FMM明显消除了大范围小雨空报区域,但是对强降水预报FMM仅能调整降水量大小,强降水落区预报并不能得到明显改善。     

中国历史极端干旱研究进展

中国现有抗旱相关法规、规划、标准和制度等均是按常态干旱考虑的,几乎没有考虑大范围、长历时极端干旱的问题。一旦发生类似崇祯大旱和光绪大旱等极端干旱,将对中国经济社会产生深刻影响。从历史旱涝序列重建、极端干旱事件复原和重演3个方面论述了相关研究进展,发现重建方面缺乏重建方法对比研究、重建序列时空分辨率较低等,复原方面缺乏干旱灾害双重属性的考虑等,重演方面缺乏对抗旱减灾能力以及全球气候变化的考虑等。对未来研究重点和实践需求进行了展望,指出需在不同重建方法交叉检验、高时空分辨率旱涝序列重建、基于自然灾害双重属性的历史极端干旱事件复原、历史极端干旱事件定量化重演和干旱巨灾风险应对战略等方面取得突破性进展。     

蛇纹石化和俯冲带蛇纹岩变质脱水过程中流体活动性元素的行为

蛇纹石是大洋岩石圈和俯冲带内水和流体活动性元素最重要的载体之一。研究蛇纹石化和蛇纹岩变质脱水过程中流体活动性元素的行为是认识俯冲带元素地球化学循环的关键。蛇纹岩是指主要由蛇纹石类矿物构成的岩石,包括利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石。蛇纹石化过程中会造成流体活动性元素(B、Li、As、Sb、Pb、Cs、U、Sr和Ba等)的显著富集,并且由于原岩性质、流体成分和氧逸度等条件的不同,大洋岩石圈蛇纹岩和弧前蛇纹岩的特征也略有不同。例如,弧前蛇纹岩具有相对高的As、Sb、B和相对低的U,这反映了俯冲沉积物来源流体的贡献。在俯冲带蛇纹岩的变质脱水过程中,利蛇纹石向叶蛇纹石的转变伴随着矿物内超过50%F和Cl的释放,以及一些流体活动性元素(如B和Li)的迁出;此外,蛇纹石分解形成的变质橄榄石中的流体包裹体指示,蛇纹石脱水分解所产生的流体具有高于原始地幔几个数量级的Cl、Cs、Pb、As、Sb、Ba、Rb、B、Sr、Li和U含量。由于利蛇纹石中的Fe~(3+)含量较叶蛇纹石高,这种矿物相转变过程中也伴随着俯冲通道内的一系列氧化还原过程,从而影响流体性质和新形成的叶蛇纹石的成分。蛇纹岩与岛弧岩浆在流体活动性元素富集规律上的相似性说明蛇纹岩在俯冲带元素循环中扮演着重要的角色。此外,蛇纹石矿物相转变过程中F、Cl、B等元素的释放,可能对于斑岩型金矿、蛇绿岩中的金矿和某些蛇纹岩作为赋矿围岩的硼矿的形成起到重要的作用。     

活动断层作用下地裂缝开裂机理研究

地裂缝的成因机理争论不断,笔者认为活动断层与全新世浅表层开裂两者之间的联动机制为主要原因之一。文章以华北平原典型地裂缝为例,通过详尽地面调查、资料分析总结,结合地球物理勘察、槽探揭露和钻探等多种技术方法,得到以下几点认识:（1）依据全新世浅表层开裂形态特征,可将华北平原地裂缝划分为全新世节理裂隙型地裂缝和全新世活动断层型地裂缝。（2）节理裂隙型地裂缝开裂的外部条件是华北平原地下水位下降,疏干的松散含水层是地表水沿节理裂缝下渗后的储存场所,是产生渗透压力的原因;而活动断层是产生该类地裂缝的内部因素,两者缺一不可;活动断层型地裂缝实质是全新世活动断层。（3）节理裂隙型地裂缝主要特征是地表局部塌陷、间断性、地表无高差等;活动断层型地裂缝主要特征是连续性强,地表断距明显;地表断距是两种类型地裂缝的最主要区别特征。本文首次以构造活动断层与全新世浅表层开裂两者之间的联动机制为研究线索,阐述了构造活动断层在地裂缝形成过程中的具体作用,厘清了地下水位下降所扮演的“角色”,为城市规划建设提供了地质依据和建议。     

1966—2018年河西走廊春季寒潮频次及影响因子分析

基于甘肃河西走廊15个国家基准基本站点提供的1966年1月1日~2018年12月31日春季（3~5月）逐日最低气温值数据,利用线性回归分析方法、Spline空间插值法和Mann-Kendall趋势和突变检验法,探讨了河西走廊地区1966—2018年春季（3~5月）寒潮频次变化及其影响因子。研究表明：（1） 1966—2018年河西走廊地区春季（3~5月）单站寒潮频次总体呈现下降趋势〔–0.098次·（10 a）^–1〕,其中1980—2010年寒潮频次呈显著下降趋势,2010年之后下降趋势变缓,未通过显著性检验;区域寒潮53 a来频次总体呈缓慢下降趋势〔–0.015次·（10 a）^–1〕。（2） 近53 a河西走廊地区春季三个月中,单站寒潮总量4月>3月>5月,其中4月、5月寒潮频次下降不明显,3月频次下降显著。（3） 空间上,大致以北大河和黑河干流为界,两河中间区域春季寒潮频次低,而北大河以北和黑河干流以东区域则是寒潮高值区,走廊外围地区寒潮频次较高,且大多呈显著下降趋势,寒潮频次与气温距平存在明显负相关关系,内部地区变化趋势不明显。（4） 河西地区春季寒潮频次受气候变暖、地形和大气环流的影响,寒潮频次变化趋势存在地区差异。研究可提高对甘肃河西走廊寒潮演化过程的认知,为河西走廊气候变化的进一步研究奠定基础。     

江西省耕地转移驱动机理

构建涵盖农业生产、耕地向建设用地转移和耕地向林/草地转移的江西省土地用途转移驱动机理模型,采用分段估计逐步增加解释变量的方法测度了人口、社会、经济、区位和自然因素等驱动土地用途转移的机理。研究表明,人口规模是江西省土地用途转移的重要驱动力,社会经济因素在短时间内起决定性作用,各种驱动力以各种方式组合来增强或者减弱其对区域土地用途转移的作用效果。其中,农业人口规模及生产投入要素是影响江西省农业生产的主要因素;人口规模、平原面积比例及土地管理政策是江西省耕地向建设用地转移过程的重要解释变量;农业人口比重、地形坡度、粮食产量及非农产业是江西省耕地向林/草地转移过程的重要影响因素,并揭示了解释了江西省在众多驱动力作用下土地用途转移规律。     

基于INS/DVL/GPS的UUV组合导航技术分析

水下组合导航是UUV完成长航时水下自主航行和任务的技术保障和基础,而基于INS/DVL/GPS的组合导航是当前UUV的主流组合导航方式,可解决导航误差随时间积累的难题,满足UUV长航时水下航行的要求。介绍了水下组合导航系统的结构和组成以及关键技术,并详细论述了初始对准算法、纯惯性解算算法、组合导航算法、DVL标定算法和校准算法。     

基于多源数据的湘北地区春季一次冰雹过程的观测分析

新型探测资料在强对流短临预报中发挥着重要作用。该文以2020年3月22日湘北地区春季一次冰雹过程为研究对象,运用多普勒天气雷达、风廓线雷达和地基微波辐射计等新型探测资料对该过程观测分析。结果表明：(1)此次过程发生在冷空气南下与南支槽前暖湿空气交汇背景下,受中低层切变线与急流影响,冰雹风暴生成前回暖明显,环境垂直风切变大;风暴由地面辐合线触发产生。(2)此次超级单体降雹过程在雷达回波中表现出“三体散射”“V型缺口”、中气旋等特征;VIL、低仰角大风速核对冰雹和大风预警有很好的指示。(3)风廓线雷达探测到,风暴影响前超低空急流加强,中层有干侵入,低层垂直速度出现波动,风暴临近时超低空急流减弱。(4)地基微波辐射计监测发现,风暴影响前高空湿度增大,K指数、TT指数呈同趋势变化,而K指数预警灵敏度高于TT指数;风暴影响阶段,高空温度、相对湿度和大气不稳定指数出现不同程度跃升和突降。     

莱州湾西南部海域悬浮泥沙浓度变化规律及输运机制

根据2015年6月莱州湾西南部海域5个站位大小潮25 h海流连续同步观测及悬浮泥沙取样资料,分析了研究区悬浮泥沙浓度的时空变化规律;结合通量机制分解法,研究了悬浮泥沙输运机制,并探讨了悬浮泥沙浓度变化的影响因素。结果表明,莱州湾西南部海域悬浮泥沙浓度整体具有由北向南逐渐减小、由表层向底层逐渐增加的趋势;底层悬浮泥沙浓度在涨、落急时段出现峰值;潮周期内悬浮泥沙输运表现出不对称性,并且平流输运在悬浮泥沙输运中起到主导作用;水动力是影响悬浮泥沙浓度变化的主要因素,悬浮泥沙浓度与流速变化基本呈正相关关系,但浓度峰大多滞后流速峰1~2 h。