积水沉陷区水体的表观光学特性参数测量与分析

通过实际测量试验区的积水沉陷区水深值,了解水体光学特性随水深不同而引起的衰减特征变化,建立水深与光谱特性响应间的关系表达式,确定获取水深信息的最佳波谱范围;揭示了叶绿素、悬浮物质、CDOM等水体组分与水体光谱特征变化的关系,探讨因水体各主要组分变化而引起的水体光谱吸收光谱、散射光谱的变化规律.     

沙垄和沙波非线性演化特征研究

沙垄和沙波是陆地河流和海岸河口的常见水底泥沙堆积形态,其形态和演变涉及水流和地形之间很强的非线性作用,导致其产生、演化和形态特征的研究存在较大难度,所以沙垄和沙波的演化特征一直是河流动力学和海洋科学中重要研究课题。采用特征线方法给出了沙垄和沙波剖面形态特征和演化速度随Froude数和其幅值的变化特征,分析了地形坡度项和水底摩擦项对沙垄和沙波演化特征的影响,结果表明,沙垄和沙波剖面的演化受地形演化方程的非线性影响较大,后者所导致的剖面形态都是沿顺流方向倾斜,其不因沙波是逆流迁移而改变,这与线性理论的结果不同。该演化特征也受到Froude数,水底坡度和水底摩擦的显著影响。这些结果可以为沙垄和沙波的数值模拟分析提供理论参考。     

全球模式NCAR CESM和CAS ESM对亚洲东部夏季气候的模拟性能评估:气候平均态和降水日变化分析

主要评估了美国国家大气研究中心的NCAR CESM（Community Earth System Model,NCAR）和中国科学院的CAS ESM（Earth System Model,Chinese Academy of Sciences）两个地球系统模式对亚洲东部夏季气候态的模拟性能。使用NCAR CESM和CAS ESM各两种不同的水平分辨率,一共进行了4组长达19年（1998~2016年）的数值积分试验,并通过对2 m气温、降水强度和降水日变化等的分析,比较了这两个模式在亚洲东部的模拟性能。结果表明,CAS ESM和NCAR CESM均能模拟出夏季2 m气温和降水强度的大尺度分布特征,但整体上模拟得到的地表面气温偏暖、降水强度偏弱。对于降水日变化而言,观测的日降水峰值在陆地上主要发生在下午到傍晚时段,在海洋上则出现在午夜到凌晨时段。两组低分辨率试验模拟的陆地降水峰值出现过早,且无法模拟出四川盆地的夜间降水峰值和部分海洋地区凌晨或上午的降水峰值。提高分辨率对模式的模拟性能有显著的提升作用。高分辨率下,NCAR CESM和CAS ESM对陆地和海洋的降水日变化模拟性能都明显提高。对降水日变化的定量化分析表明,高分辨率CAS ESM模式对整个亚洲东部降水日变化的模拟最优。目前模式对海陆风的模拟还不太理想,未来要进一步提高模式模拟性能,需要重点完善与气温、降水过程相关的物理参数化方案。     

青岛青山湾-垭口变沉积岩岩石地球化学特征及其物质来源

青岛青山湾—垭口出露一套浅变质的海相陆缘碎屑沉积岩,上覆岩浆锆石的LA-ICP-MS U-Pb年龄为(118.9±3.3)Ma,成熟度较低,与中新生代造山带砂岩类似。稀土元素球粒陨石化标准配分曲线均为轻稀土明显富集的右倾型,表明,研究区碎屑岩具有相同的物源区和构造背景,与活动陆缘的稀土元素配分曲线非常接近。Ce具弱的负异常,指示碎屑岩为大陆边缘海相成因,(La/Ce)N(PAAS)表明陆缘碎屑物质对该区碎屑岩有明显的贡献。主微量元素构造环境判别图解表明,研究区碎屑岩具有活动陆缘和大陆岛弧的特征,经历了相对简单的沉积演化过程;结合稀土元素配分曲线的特征,该区碎屑岩更可能是活动大陆边缘沉积形成。主微量元素分析揭示研究区碎屑岩物源富长英质岩石,镁铁质岩石作为物源也参与到成岩过程中。     

南京南郊大气湍流统计特征的实验研究

利用2011年8月南京南郊溧水大气边界层加强实验站的大气湍流观测资料,分析了城市郊区自然状态下垫面大气湍流宏观统计规律,以及湍流动量、热量、水汽和CO2的湍流输送特征。结果表明:不稳定层结下,3方向风速归一化标准差σu/u*,σv/u*,σw/u*,随稳定度参数ζ呈1/3幂次关系;稳定层结下也呈现类似规律;近中性条件下,分别趋近于常数。不稳定层结下,温度、比湿、CO2质量浓度归一化标准差σT/|T*|,σq/|q*|,σρCO2/|ρCO2*|,随ζ呈1/3幂次负相关关系,但结果相对离散,并且相对离散的数据对应着较小的|T*|、|q*|、|ρCO2*|值;稳定层结下,三者ζ之间的关系没有明显变化规律。实验期间相对于感热通量,潜热通量在热量平衡中所占比例较大;CO2通量平均值为负,整体表现为碳汇。水汽、热量和CO2均存在水平输送。     

基于CNOP方法的台风目标观测中三种敏感区 确定方案的比较研究

在目标观测中,敏感区的确定是个关键性的问题。本文详细研究了如何用条件非线性最优扰动（CNOP）方法确定敏感区。提出了三种确定敏感区的方案:水平投影方案、单点能量投影方案以及垂直积分能量方案。比较了三种方案确定的敏感区的差异,分析了它们所阐释的物理意义,讨论了它们的优缺点,并通过理想回报试验考查了不同方案确定的敏感区的有效性。对六个台风个例的应用结果显示,单点能量投影方案与垂直积分能量方案下识别的敏感区较为相似,二者与水平投影方案确定的敏感区则有较大的区别。两种能量方案确定的敏感区更多地反映了环境场对台风的影响,而水平投影方案则反映了台风自身对流不对称性结构对台风发展变化的影响。理想回报试验结果表明,由两种能量方案确定的敏感区对预报误差能量的减小程度以及路径预报的改善程度都要大于水平投影方案确定的敏感区的效果,且垂直积分能量方案确定的敏感区的有效性最高。而在强度预报方面,三种方案对预报效果的改善程度相当。因此,总的说在台风目标观测研究中,利用CNOP方法确定敏感区时,垂直积分能量方案是较佳的方案。     

基于旋转经验正交分解的流域降水气候预测误差订正方法

流域尺度的降水短期气候预测水平对流域的防灾减灾具有重要价值。为了进一步提高中国科学院大气物理研究所新一代大气环流模式IAP AGCM 4.1在淮河和长江流域夏季降水预测效果,利用旋转经验正交分解（Rotated Empirical Orthogonal Function, REOF）方法对两个流域夏季降水区域特征进行分析的基础上,建立了一个适用于流域的分区经验正交分解（Empirical Orthogonal Function, EOF）订正方案,并利用IAP AGCM 4.1气候预测系统在两个流域的夏季降水共30年（1981～2010年）的集合回报试验结果进行了订正试验。结果表明分区订正方法明显改进了模式对淮河流域的夏季降水预测水平,淮河流域的流域平均相关系数从0.03提高到了0.22。对长江流域的季度降水预报也有显著的改进效果,平均相关系数从-0.05提高到0.24。分区订正结果明显优于流域整体订正方案,证明了基于REOF分析确定降水具有强局地性特征的订正区域,能够很好地提高EOF订正方法的效果稳定性,这对其他流域降水预测的订正研究具有很好的借鉴意义。     

中国地球气候系统模式的发展及其模拟和预估

地球气候系统模式是开展多学科、多圈层集成研究的重要平台,其发展是国际地学领域特别是全球变化领域竞争的前沿。中国的地球气候系统模式研发工作始于20世纪80年代,最近10年得到快速发展。研发格局上已经形成中国科学院、有关部委和高校三足鼎立的局面。文中在简要回顾中国地球气候系统模式早期发展历史的基础上,总结了中国参加第6次耦合模式比较计划的9个地球气候系统模式的技术特点,初步评估了中国4个模式对全球和东亚气候模拟的基本性能,分析了其在4种共享社会经济路径情景下对全球降水与温度的预估变化及其与平衡态气候敏感度的联系。最后,结合国际态势,从发展的角度提出未来中国气候模式研发工作需要加强的8个方向。     

南黄海盆地盆山耦合作用与地质演化

对南黄海千里岩隆起区榴辉岩、仰口榴辉岩和海阳所榴辉岩的地球化学特征进行对比研究得出,千里岩榴辉岩原岩可能为古秦岭洋洋壳,海阳所榴辉岩原岩可能为扬子板块北缘的基性下地壳;而仰口榴辉岩原岩可能为受俯冲流体作用而发生分异的岩石类型。依据现有地球物理资料研究,对南黄海盆地的构造特征和构造样式进行了探究,进而阐述了南黄海盆山耦合作用的地质演化。     

北秦岭五垛山花岗岩锆石U-Pb年代学和地球化学特征及成因

五垛山岩体是位于北秦岭地体东部的大型复式岩体，花岗岩类型复杂，并呈多期次侵位特征。对岩体中黑云母花岗岩和二长花岗岩的代表性样品进行锆石U-Pb 定年，显示其形成年龄为441~431Ma，部分样品保留古元古代至新元古代的继承锆石。五垛山岩体花岗岩具有高硅、低镁、富碱、弱过铝至强过铝特征。微量元素蛛网图显示富集Rb、Ba、K和Pb，亏损Nb、Ta、P、Ti。稀土元素的球粒陨石分配模式显示轻、重稀土分馏明显，δEu为0.36~1.45。五垛山岩体花岗岩的87Sr/86Sr(i)为0.70304~0.71290，εNd(t)值为-4.6~-1.9，两阶段Nd 模式年龄(TDM2)为1.34~1.58 Ga。稀土元素判别图显示这些花岗岩主要由部分熔融作用形成，同位素特征指示源区为北秦岭变沉积岩与幔源物质的混合，其中一部分花岗岩形成于下地壳的深度，另一部分花岗岩形成于中上地壳，而源区的幔源物质可能为早期侵位于地壳中的中基性岩体。结合北秦岭早古生代地壳演化背景，认为五垛山岩体花岗岩反映了早志留世北秦岭地体在后碰撞环境下加厚地壳的垮塌过程。