利用ARGO资料改进海洋资料同化和海洋模式中的物理过程

国际ARGO计划的实施每年将可提供多达 10万个剖面 (0～ 2 0 0 0m水深 )的海水温度和盐度资料 ,这些资料的获取无疑将会大大促进海洋和大气科学的发展 ,使人们加深对海洋过程的了解 ,揭示海 气相互作用的机理 ,为长期天气预报和短期气候预测提供模式初始场 ,提高长期天气预报和短期气候预测的能力。如何利用这些资料开展研究工作以及在实际业务中应用这些资料是目前大气和海洋科学界的一个前沿课题。本研究将ARGO浮标资料引入了国家气候中心的NCC GODAS同化系统 ,结果分析表明 ,同化ARGO资料后所得到的海温场在三大洋中不仅在温度数值的大小 ,而且在分布形式方面都与观测场具有较好的一致性 ,可以很好地反映出观测到的冬季和夏季海温的分布形式以及海温的季节变化特征和异常特征。本研究还应用最新的ARGO海洋观测资料 ,通过建立新的热带西太平洋次表层海温参数化方案 ,改进了Zebiak Cane(1987)海洋模式 (ZC模式 ) ,克服了ZC模式几乎没有模拟赤道西太平洋表层和次表层海温变化能力的缺陷。在ZC模式中引用新的次表层海温参数化方案后 ,在赤道西太平洋不仅次表层海温的模拟得到了改善 ,对海面温度异常的模拟也有了较大的改进 ,不仅模拟出了赤道西太平洋表层和次表层海温异常的年际变化特征 ,也模拟出了与观     

基于核安全导则推荐方法的京津冀龙卷风灾害评估

本文根据美国《建筑和其它结构最小设计荷载》中t秒平均最大风速与1h平均最大风速的比值公式,推导出EF级别和F级别风速测量标准间的转换方法,将京津冀1956—2016年122个龙卷风个例由EF等级转化为F等级,再按照《核电厂厂址选择的极端气象事件》HAD101/10中推荐的龙卷风风险评估方法,对京津冀龙卷风风险度进行了定量评价,结果表明:京津冀122个龙卷风个例的风程1/4mile平均最大风速均比3s平均最大风速低,平均偏低2.1m·s~(-1),风速越大,两者差距越小;122个龙卷风个例分布在F0到F3共4个等级中,F0等级31个,F1等级78个,F2等级12个,F3等级1个;京津冀龙卷风发生次数最多依次为天津、唐山和张家口市,分别为21、21和14次,强龙卷发生最多的是廊坊市(3个),衡水、承德、保定、北京4个市没有发生过强龙卷;京津冀发生超越EF1、EF2、EF3、EF4等级龙卷风重现期分别为5.8、10.1、20.2、49.5a,发生超越F1、F2、F3、F4等级龙卷风重现期分别为4.9、13.8、38.5、130.7a;京津冀一年中单位面上(1km~2)10~(-7)概率水平对应的龙卷风设计基准风速为73.4m·s~(-1)。     

三叠纪年代地层与中国建阶

国际地层委员会三叠系分会(SubcommissiononTriassicStratigraphy,简称STS)成立后的第一件工作就是建立全球统 一的三叠纪年代地层划分方案.以国际地质对比规划项目IGCP-4(特提斯地区的三叠系)所取得的研究成果为基础,经过STS 专家的深入研讨,采用投票表决的方式于1991年确定了将三叠系划分为3统7阶的国际年代地层格架.随后的焦点集中于各 阶界线层型剖面和点位(GlobalStratotypeSectionandPoint,简称GSSP)的选定工作.但时至今日只确定了3个阶的GSSP,而 且只有三叠系底界,即印度阶底界的GSSP获得的研究最多,且应用广泛;另外2个阶(拉丁阶和卡尼阶)底界的GSSP仍以传 统的菊石作为首选定义标志,其推广可应用性还待实践检验.其他4个阶的界线层型选定工作正在推进中,但都存在一些困 难,其中尤以奥伦尼克阶界线层型的选定工作面临重大挑战.鉴于国际年代地层研究工作所面临的困境,全国地层委员会组织 专家于2000年提出了中国的年代地层划分和建阶方案,并在全国范围开展研究和推广应用.由于三叠纪时期中国处于从海向 陆的重要转折时期,海、陆相地层在中国都有广泛发育,因此提出了海、陆相两套中国三叠纪年代地层划分和建阶方案.经过十 多年的建阶研究和应用实践,中国三叠纪年代地层建阶方案逐步得以改进和完善,促进了中国三叠纪地层规范化研究,为相 关科学研究和实践应用奠定了基础,也推动了国际相关领域的科学研究.      

高效优化非分裂PML边界二阶标量波方程数值模拟方法

卷积完全匹配层（convolution perfectly matched layer,CPML）吸收边界是一种高效处理波动方程数值模拟中人工边界反射波的方法。本文基于传统的一阶系统CPML吸收边界条件推广并推导了新的二阶系统CPML边界条件（NCPML）。与常规二阶系统CPML边界条件不同,新边界条件推导的核心思想是在复数-频率域中忽略部分衰减因子空间变化特性,避免其在时间域产生复杂卷积算子,然后反变换至时间域得到基于CPML吸收条件的二阶标量波方程,并应用于二阶标量波方程数值模拟。均匀介质模型测试验证了NCPML吸收条件在内存使用上相对于常规二阶系统CPML与SPML（split PML）吸收条件更少。在对人工边界反射的吸收效果上,NCPML稍逊色于常规二阶系统CPML,但二者均相对于SPML优势明显。最后通过层状模型和Marmousi模型测试验证了NCPML的稳定性及其在效率上的优势。     

GML分布式广义空间数据引擎的研究

在解析GML规范与空间数据引擎前沿研究成果的基础上,提出了一种语义对象模式表达的分布式广义空间数据引擎(SDE)模型。在通用大型数据库平台与通信机制支持下,用语义对象模式的GIS语言构建了一个全新的分布式广义SDE模型。对模型开发成果的应用与今后努力的方向作了简要的介绍。     

滨海含水层胶体絮凝导致地层损害的实验研究

滨海含水层地层损害是指淡水驱替咸水过程中,释放后的黏土胶体发生絮凝沉降,导致地层孔隙被堵塞,引起含水介质的渗透性降低的现象。该文通过絮凝沉降实验和定流速砂柱实验,分析不同离子强度和阳离子价态(一价、二价)对胶体絮凝沉降的影响,结果表明:NaCl作为电解质时,絮凝发生的离子强度范围在0.032~0.034 mol/L之间,絮凝时间从82 min减少至39 min;而电解质为CaCl 2,离子强度为0.006 mol/L时,胶体的絮凝时间仅需6 min;钙钠比越高,黏粒絮凝发生的越快。砂柱实验结果显示,含水介质渗透性会随着电解质溶液的离子强度增加和阳离子价态的升高快速降低。当电解质为NaCl,离子强度分别为0.054 mol/L和0.017 mol/L时,含水介质渗透性降低20%所需时间分别为15 min和50 min;当电解质为CaCl2,离子强度为0.011 mol/L时,含水介质渗透性降低20%仅需5 min。因为高离子强度和高价阳离子可以加速胶体絮凝,多孔介质的孔吼更容易发生堵塞,研究成果对降低滨海含水层的地层损害有一定的实际应用价值。     

陇西民和黄土CaCO3和有机碳总量的含量变化及其气候指标的局限性

民和黄土地处黄土高原与青藏高原东北缘的交接部位,对气候反应较敏感,对该黄土1.87-0.70Ma BP段进行了CaCO3和有机碳总量（TOC）的采样分析。民和黄土CoCO3含量在5.89%-18.63%之间变化,平均11.41%;有机碳含量较低,在0.007%-0.452%之间,平均0.088%。民和黄土中的CaCO3含量明显高于兰州、洛川和西安等地,而有机碳含量则远低于上述地区。黄土中CaCO3和有机碳含量变化反映了该区1.87Ma BP以来气候变干冷的趋向。分别受复杂的CaCO3来源与类型、困难的采样、地区上的差异对比等和有机碳保存条件、沉积速率以及“埋藏效应”的影响,黄土中的CaCO3和有机碳的波动变化作为气候变化的替代性指标存在一定的局限性。文章最后指出,在实际应用中,黄土（特别是黄土高原西北部）中CaCO3和有机碳气候指标应结合其他环境指标共同使用,才能从中提取正确的古气候信息。     

硅酸盐聚乙稀醇冲洗液在新疆砂岩性铀矿钻探中的应用

分析并研究了硅酸盐聚合物冲洗液体系的作用机理,配制了一套专门针对砂岩性铀矿岩心钻探中复杂地层孔段长、极易引发多种孔内事故的冲洗液体系。生产实践证明,该冲洗液体系完全能够满足绳索取心钻进工艺各项性能要求,并在对付砂岩性复杂地层方面具有良好的效果。     

内蒙古高温天气成因分析

选取1971—2008年64次较强内蒙古高温酷暑天气过程,对其物理量分布特征和成因进行了分析,结果表明：300hPa高空锋区的北退或断裂与大陆暖高压系统的形成和发展有很好的相关性;对流层中层的暖平流对大陆暖高压系统的发展强盛起到关键作用,通常在暖高压系统的上游（西部、北部）维持暖平流时,暖高压系统将发展并维持强盛状态,当暖高压系统北部出现较强的冷平流时,暖高压系统将很快崩溃;500～850hPa厚度场可以更好的反映出整层气柱冷暖性质,其分布特征直接影响到内蒙古高温酷暑天气发生的部位和区域;蒙古暖高压控制区中盛行下沉气流,使得大气下沉增温,对流层中低层维持暖心结构,由于整层气柱很暖,低层减压形成了近地层的热低压,具有干热的特征。最后总结了内蒙古高温酷暑的定量预报指标。     

论胀缩岩土特征与斜坡失稳机制

讨论了胀缩岩土的基本特征与测试技术，探讨了该类岩土全球宏观人布及其胀缩势能，研究了粘土矿物尤其是高钠蒙脱石与地质环境变化间的相互关系，分析了胀缩岩土斜坡的移动规律和失稳机制，揭示了相应内外环境作用下不同边坡破坏的再现性，结果表明；失稳机制有助于同类工程问题的后继研究与处理。