一个区域气候模式对南极2m气温的模拟及其评估

利用ERA40、NCEP 20世纪再分析资料和中国南极中山站到Dome-A断面考察资料,对德国极地与海洋研究所区域气候模式-HIRHAM模拟的南极2 m气温进行了评估,结果发现:(1)模拟的多年平均场空间特征与ERA40和NCEP 20世纪再分析较为接近.(2)模拟存在冷偏差,整个南极地区与EAR40偏冷1.8℃,与NCEP 20世纪再分析偏冷5.1℃.(3)与EAR40偏差存在季节差异,夏季偏冷3.4℃,秋季偏暖0.004℃.进一步分析发现,HIRHAM模式模拟的近地层大气湍流状况与实际状况不同是2 m气温模拟偏差产生的原因:(1)南极夏季近地层观测样本中逆温和非逆温并存,原因是感热通量正负并存,但HIRHAM模式模拟基本全为逆温状况和负感热通量.(2)南极秋、冬季观测基本全为逆温,HIRHAM与之较为吻合,这部分解释了秋、冬季节模式模拟偏差不大的原因.     

近20年吉林西部水旱灾害变化特征及机理研究

吉林西部水旱灾害频繁发生。特别是自1980年以来,水旱灾害造成的成灾面积及其损失呈快速增长的趋势,这与我国和世界其它地区水旱灾害增多的趋势相一致。以往大多认为这一趋势是全球变化和自然因素引起的。文章通过对吉林西部人类活动与生态环境的互动关系研究,发现造成这一趋势的原因是人类对自然不合理活动所引起的生态环境退化如土地的沙漠化、盐碱化,草地的严重退化和社会其它因素。     

含水层中弥散系数的尺度效应

为确定研究区含水层的弥散系数,进一步开展咸水体运移的数值模拟,根据研究区的地质背景和水文地质条件,针对含水层中咸水体分布格局设计并开展了示踪试验。利用试验获得的数据初步分析了咸水体垂向和横向运移特征,提出了依赖于单尺度示踪试验结果推求多尺度下弥散系数的内推-外延法,据此计算了试验尺度上的弥散系数。示踪试验结果直观地反映了咸水体对抽水井中氯离子质量浓度的影响,确定了试验尺度上的横向弥散度为7.42 m,垂向弥散度为41.4 m。基于弥散方程的解析解,采用半程拟合的方法进行尺度效应的分析,确立了横向及垂向弥散度与试验尺度关系分别为y=0.007 5·e^{0.129 3x}和y=0.102 9e^{0.049 2x}。根据上述定量关系可进行同类地区相似条件下的弥散系数计算和尺度效应分析,从而为进一步开展咸淡水交互地带水盐运移的模拟和预测提供参数基础。     

能力谱方法的混沌动力学分析

能力谱方法是一种简化的结构抗震非线性分析方法,ATC-40等文件采用它来预测结构的力和位移需求.然而,ATC-40能力谱方法对一些非弹性系统的求解出现不收敛现象.现利用混沌动力学理论对ATC-40能力谱方法的收敛问题进行分析.ATC-40能力谱方法等效线性化迭代求解非弹性体系的位移,形成一个离散非线性映射或差分方程.对于这一离散动力系统,随着控制参数的变化,给出了动力系统迭代解的分岔图,展示了解的周期振荡、倍周期分岔、混沌等复杂动力学现象,阐明了能力谱方法迭代过程周期振荡解产生的原因.计算了动力系统的Lyapunov指数,从而判定系统解的运动状态和稳定性.最后指出了实现能力谱法等迭代算法收敛振荡控制的途径--混沌控制.     

一个冰盖近表层热传输模式及其对南极Dome A的温度模拟

根据南极大陆冰盖近表层的物理模型设计了一个垂直一维的冰盖近表层能量传输模式, 采取合理简化的物理过程参数化方案并构造一套完整的数值求解方法, 实现了对冰盖表面及近表层内能量传输过程的数值模拟. 利用最新获取的东南极高原Dome A自动站的气象观测资料, 通过计算冰盖表面能量通量作为模式上边界条件驱动模式求解冰盖表面及近表层内温度的季节变化过程, 将模式模拟结果与4个观测深度(0.1, 1, 3和10 m)的雪冰层温度进行了对比检验, 取得了与观测较为一致的季节变化过程, 并能够揭示出比观测更为细致的冰盖近表层内温度垂直分布结构及其季节变化特征. 通过模式结果分析得到的冰盖表面能量平衡特征表明: 1) 冰盖表面能量平衡全年主要表现为负的净辐射与正的感热通量之间的平衡, 季节差异显著; 2) 冰气相互作用机制主要是大气以感热形式输送给冰盖, 并在春季显著增强. 因Dome A特殊的地理位置, 研究结果对南极高原内陆中心地区具有较好的代表意义.     

南极长城站(1985—2008)和中山站(1989—2008)风和降水等要素的气候特征

利用南极长城站和中山站的降水、风、湿度、气压和云量等高质量的地面气象观测资料,对两站基本气候特征和变化趋势进行了分析。结果显示,长城站年降水量为503mm,年际变化呈减少趋势,变化速率为-27mm/10a。长城站和中山站年降水日数均呈下降趋势,变化速率分别为-2.9d/10a和-12.1d/10a。长城站和中山站年平均相对湿度分别为88%和58%。长城站年平均湿度总体上呈不明显下降趋势,中山站没有趋势。长城站盛行风向为西北风,中山站为偏东风,年平均风速分别为7.3m/s和7.1m/s。两站年平均风速呈减小趋势,变化速率分别为-0.09m/s/10a和-0.23m/s/10a。长城站平均大风日数为137d,记录的极大风速为37.2m/s。中山站平均大风日159d,记录的极大风速为50.3m/s。长城站和中山站年平均气压分别为990hPa和985hPa,变化速率分别为0.65hPa/10a和-0.80hPa/10a。其变化趋势相反,并与两站风速和大风日数及降水日数的变化倾向基本相同。长城站和中山站月平均云量分别为8.8和6.2,其差异显示了两站所处气候带的特点,即长城站地区全年阴天多、云量大,中山站则与此相反。     

南极长城站_1985_2008_和中山站_1989_2008_地面温度变化

利用长城站1985-2008年和中山站1989-2008年逐月气温资料,分析了两站短期气候特征及其变化趋势,评估了两站地面温度观测资料的代表性。结果表明,长城站和别林斯高晋站同期的年平均温度均为-2.1℃,温度趋势变化速率分别为0.27℃/10a.和0.33℃/10a,呈现出南极半岛具有明显的气候变暖趋势。中山站和戴维斯站的同期温度变化速率分别为0.12℃/10a.和0.07℃/10a,显示的气候变暖趋势不明显。两站温度变化趋势与邻近站相比基本相似,表明两站观测的温度资料具有南极乔治王岛和东南极沿岸区的代表性。长城站四季平均气温都呈上升趋势,且秋季增温速率最大,冬季次之,其它季节不明显。中山站春季和冬季具有降温趋势,秋季和夏季具有升温倾向,其中以秋季升温趋势和冬季降温趋势最为显著。     

吉林西部大安灌区土壤贮水能力空间变异特征及土壤水分有效性

为研究吉林西部土壤贮水能力的空间分布特征和水分有效性,以吉林西部大安灌区为研究对象,通过试验测定土壤贮水量及根系区土壤的水分特征曲线,并利用van Genuchten模型进行水分特征曲线拟合,结合经典统计和地统计分析方法分析土壤贮水量空间变异特征。结果表明:盐碱土和非盐碱土吸持贮水量、滞留贮水量和饱和贮水量的均值之间不存在显著性差异(P0.05),实际贮水量均值存在显著差异(P0.05);土壤实际贮水量呈现由西向东、由北向南逐渐升高的变化趋势,且南北方向的空间变异性均高于东西方向的空间变异性;轻度盐碱地、水田和旱田实际有效含水量分别占其最大有效含水量的78.94%、58.28%和56.62%,水分有效性较高,蔬菜地、高粱地、草甸土以及中度和重度盐碱土实际有效含水量占其最大有效含水量的20.83%27.13%,土壤水分有效性较小;水田、轻度和中度盐碱地的贮水和持水能力强,旱田和蔬菜地土壤贮水能力较强,持水能力中等,而重度盐碱地、高粱地、草甸土等土壤的持贮水能力较弱。研究结果对旱改水工程水资源管理和预防次生盐渍化有重要意义。     

余水位时变统计规律分析及水位预报方法改进

论证了余水位提取对选用潮高模型的依赖性,以验潮站实测数据分析计算了余水位的时域统计规律和空间统计规律。实验结果表明,以协因数为技术指标,余水位具有较明显的时空相似性或一致性特征。基于余水位统计特性和配置原理,设计了未来时段水位预报的改进方法,并以实验数据验证了方法的有效性。     

Experiment of near surface layer parameters in ice camp over Arctic Ocean

Estimates of near surface layer parameters over 78°N drifting ice in ice camp over the Arctic ocean are made using bulk transfer methods with the data from the experiments operated by the Chinese Arctic Scientific Expedition in August 22-September 3,2003.The results show that the net radiation received by the snow surface is only 3.6 W/m2,among which the main part transported into atmosphere in term of sensible heat and latent heat,which account for 52% and 31% respectively,and less part being transported to deep ice in the conductive process.The bulk transfer coefficient of momentum is about 1.16×10-3 in the near neutral layer,which is a little smaller than that obtained over 75°N drifting ice.However,to compare with the results observed over 75°N drifting ice over the Arctic Ocean in 1999,it can be found that the thermodynamic and momentum of interactions between sea and air are significant different with latitudes,concentration and the scale of sea ice.It is very important on considering the effect of sea-air-ice interaction over the Arctic Ocean when studying climate modeling.