天津市秋季典型环境污染过程个例分析

选择天津市秋季典型PM10污染过程2010年10月3—12日环境空气质量监测资料和常规气象资料、探空资料及NCEP资料,研究大气环境天气背景场、大气层结稳定度的特征及其对污染过程的影响。结果表明：高低空环流背景场与污染过程密切相关。在污染上升阶段,层结稳定度迅速增加,500 hPa高空处于槽前,地面在华北地形槽中,高低空风速辐合;在污染峰值阶段,层结稳定,逆温层加强,环流场稳定少变,地面风力微弱;在污染下降阶段,层结稳定程度骤降,地面冷锋和高空槽过境,降水出现,高低空偏北风增大。同时,PM10污染过程与多项层结稳定度参数显著相关,与对流凝结高度单相关系数为0.84,因此,高低空环流背景场的配置和层结稳定度变化是PM10污染出现的主要原因。     

一次持续性浓雾天气过程的水汽输送及逆温特征分析

利用地面站观测、大气边界层观测及NCEP再分析资料,对2006年2月13～14日华北中南部一次持续性浓雾过程的水汽输送和逆温特征进行了计算和分析,研究了其与浓雾生、消发展之间的联系.结果表明:暖性弱高压脊和地面变性冷高压的高低空系统配置为浓雾的形成提供了有利的逆温层结和近地面弱风条件;在深厚逆温条件下,南支暖湿水汽的输送和辐合使毛毛雨滴下降过程中蒸发,在近地面较冷气层中再次凝结导致了浓雾的生成;加强北上的低空西南急流为浓雾的启动和长时间维持提供了大量的水汽,有利于逆温层顶抬升,湿层增厚,进而促进了浓雾的生成和发展;西北干冷空气自上而下破坏了深厚浓雾所依存的高湿条件,使雾顶下降雾层变薄,加之日出后的短波辐射使近地层空气升温,近地面的稳定层结被破坏,上下层气流交换增强,从而导致了雾最终消散.结果还表明:在近地面逆温、微风等有利成雾天气条件下,当低层持续适量的水汽辐合时,浓雾同时伴随有毛毛雨现象,当低层水汽辐散时,毛毛雨现象消失.     

太湖湍流动能耗散率的廓线分布及其可能机制

湍流不仅是导致物质、动量等在水-气交界面的交换、水柱内部输送的关键过程,也是促进浅水湖泊中底泥再悬浮及水生生态系统演变的驱动力;其中湍流动能耗散率（ε）不仅是描述湍流动能变化的关键物理量,也是刻画水体中湍流产生机制的关键过程.基于2017年10月29日-11月2日位于太湖梅梁湾采集的高频三维流速廓线和水温廓线观测资料,结合东山气象站同期的风场和辐射等气象资料,探讨太湖中ε的分布特征及其变化的可能机制.结果表明,0.7 m深度以下水平方向上ε介于10^-8~10^-7 m²/s³之间,比垂直方向大一个数量级左右.尽管大型浅水湖泊几何深度浅,但其ε的深度廓线依然存在典型的3层：ε随深度递减的风浪直接作用层,深度从水面至1.0 m左右;ε基本不随深度变化的常数层,分布区间为水深1.0~1.9 m;随后是ε随深度递减的底边界混合层.热力分层的强弱（垂向温差）、位置对常数层和底部边界中ε的贡献显著,甚至造成ε的常数层起始深度下移.本研究有利于进一步理解大型浅水湖泊的动力学过程及其对水生生态系统演变的驱动效应.     

天津市多模式气温集成预报方法

在遗传算法和粒子群算法的基础上,采用权重分配方法开展基于混合演化算法的多模式气温集成预报方法研究。利用2012年5—10月中国气象局GRAPES模式、北京市气象局BJ-RUC模式、中国气象局T639模式、天津市气象局TJWRF模式24 h预报时效的逐6 h地面2 m高度气温和35个天津区域自动气象站点资料,通过逐日滚动建立集成预报模型,对混合演化算法的多模式气温集成预报方法进行了绝对误差在2℃以内的分级、分类及分站检验分析。结果表明:使用该方法建立的气温集成预报模型具有比较可靠的预报能力,预报误差明显小于任一成员,预报准确率高。按绝对误差不大于2℃的检验标准,2012年35个站逐6 h气温、最低气温、最高气温的集成预报平均准确率分别为76.34%,77.88%,78.00%。     

BCC-CSM1.1m对欧亚积雪覆盖的预测评估

利用基于BCC-CSM1.1m模式建立的第2代季节预测模式系统1984—2019年历史回算数据,客观评估该模式对1月和4月欧亚积雪覆盖率（snow cover fraction,SCF）气候态和年际变化的预测技巧,分析模式预测偏差产生的可能原因。结果表明：BCC-CSM1.1m模式在超前0~2个月对欧亚大陆SCF具有一定预测技巧,对4月SCF的预测能力明显高于1月,1月预测技巧在欧洲西部地区最高,4月在西西伯利亚地区最高。SCF的预测结果在除青藏高原外的大范围地区表现为系统性偏低,预测偏差在1月随着起报时间的增长没有明显变化,而在4月随着起报时间的增长,关键区偏差由负转正并逐渐增大。分析表明,SCF预测偏差与模式中近地面气温的预测偏差有直接关系。除此之外,SCF的预测偏差部分源于模式本身的系统性偏差,模式分辨率以及参数化方案可能是预测结果在积雪覆盖率接近100%的高纬度地区明显偏低的原因。     

普通硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆液流变特性试验

普通硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆液在地质灾害快速治理工程中具有广阔的应用前景,但复合浆液的流变特性直接影响到应用效果。采用理论分析与试验相结合的方法对不同配合比的普通硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆液的流变特性进行了研究。根据试验结果绘制了复合水泥浆液的剪切应力-剪切速率变化曲线;通过测定浆液的表观粘度随时间的变化情况分析了水泥浆液粘度的时变特性。试验结果表明,水灰比对复合水泥浆液的流型有较明显的影响,减水剂对浆液的流型无明显影响,但对浆液的流变参数的数值影响较大,研究结果对于工程应用具有一定的指导意义。     

北大西洋多年代际振荡（AMO）对南海夏季风撤退年代际变率的影响及可能机理

基于美国国家海洋和大气管理局（NOAA）物理科学实验室（PSL）和科罗拉多大学环境科学研究所（CIRES）重建的NOAA-CIRES 20th再分析数据和国际综合海洋大气数据集（ICOADS）的全球月海表温度数据（ERSST）,并结合数值试验分析了南海夏季风撤退的年代际变率特征及北大西洋多年代际振荡（AMO）对其产生的影响。结果表明,南海夏季风撤退时间具有明显的年代际变率,南海夏季风撤退偏晚（早）年代中国南海及其附近区域上空有显著的气旋性（反气旋性）环流异常,降水偏多（少）。进一步研究发现,AMO与南海夏季风撤退年代际变率呈显著正相关,即AMO为正位相时,南海夏季风撤退偏晚;AMO为负位相时,南海夏季风撤退偏早。北大西洋海温升高（即AMO位于正位相）,从海洋释放更多的热通量到大气,导致北大西洋上空对流层的对流活动明显增强,通过海-气相互作用激发北大西洋上空的波活动异常,进而影响与东北亚关键区域大气环流变化密切相关的中纬度欧亚遥相关波列的形成和传播,引起东北亚关键区的正位势高度异常和明显的下沉运动,并在其对流层低层产生辐散运动,能量伴随着偏北的辐散风气流传播至中国南海及邻近区域辐合上升,进一步加强了南海区域的气旋性环流异常,使得南海夏季风撤退偏晚。AMO负位相时,异常情况与之大致相反,使得南海夏季风撤退偏早。      

渤海湾海风锋与雷暴天气

利用天津新一代天气雷达探测到的2008年6～9月共56次渤海湾海风锋天气过程资料、 255 m高的气象铁塔资料及相应的自动气象站资料, 统计分析了渤海湾海风锋的气候特征, 包括渤海湾海风锋出现的时间、 频率和海风锋触发形成雷暴天气的演变特征。结果表明, 2008年6～9月雷达共观测到渤海湾海风锋56次; 每日海风锋的形成时间有所不同, 最早形成时间是09：30（北京时, 下同）, 最晚在16：00; 维持时间也各有长短, 最长维持时间为6.5 h, 最短的仅1 h; 伸展到内陆的一般距离为70～80 km, 最远距离达120 km, 高度一般为1.5 km, 最高为2.0 km。同时, 结合2002-2007年典型的海风锋天气个例分析表明, 单一海风锋由于水平范围小, 垂直厚度最高为2 km, 一般不能形成雷暴天气。但是, 当它与西边很弱的冷锋形成一定角度（30°～90°）碰撞时, 在碰撞的交叉处能够形成雷暴天气; 当海风锋与其它系统呈追赶碰撞时, 一般不能形成雷暴天气; 当海风锋与其它系统平行碰撞时, 有时雷暴加强, 有时雷暴减弱。     

软母线连接电气设备地震响应定量分析

通过母线连接的电气设备与独立设备地震响应存在较大差异。为定量研究软母线连接体系对设备的地震响应,将软母线简化为悬索结构,建立耦联体系等高设备和单体设备的地震运动方程组,采用龙格-库塔方法计算得到广泛参数下的位移响应比,并通过基于后向消去法的多元回归分析对各关键参数的影响进行量化,得到软母线耦联等高设备地震位移响应比公式。通过与实际振动台试验数据对比验证了该响应比公式的准确性。研究结果可为实际电气设备及变电站的抗震可靠性分析提供参考。     

天津地区一次大到暴雪天气的诊断分析

应用常规探测资料和NCEP再分析资料, 对2011年2月下旬典型华北回流形势下天津地区一次大到暴雪天气进行了诊断分析。结果表明：回流降雪过程中,华北上空西风环流以纬向型为主,冷空气主体偏北,主要影响系统为华北回流冷高压和低压倒槽。同时,回流降雪中有浅薄的冷空气垫,其上有暖湿气流在爬升,爬升高度大约为650 hPa。回流降雪期间有来自西南和东北两个方向的水汽在天津地区交绥,西南方向的水汽较为暖湿,东北方向的水汽相对干冷,低空和超低空为一致的东北气流,900 hPa附近有超低空急流,700 hPa以上为西南暖湿气流。降雪过程中对流层低层到高层均为一致的强上升运动,上升高度可达200 hPa,对应于低空和超低空有强的辐合。降雪开始前天津及其周边地区有较强的对流不稳定能量和对称不稳定性,有利于对流的发展。