青藏高原东部土壤冻融过程中地表粗糙度的确定

利用黄河源区气候与环境综合观测研究站2006年10月—2007年4月的湍流观测资料和一种新的方法,计算了青藏高原东部玛曲地区土壤冻融过程中的地表粗糙度。结果表明:所用的计算粗糙度的方法是可行的,玛曲土壤未冻结阶段、冻结阶段和融化后阶段的地表粗糙度分别为3.23×10-3m,2.27×10-3m和1.92×10-3m,地表粗糙度呈逐渐减小的趋势。三阶段地表粗糙度有明显区别,以前将冬季前后的粗糙度取为定值的计算会导致一定的误差。     

加权演化的交通网络模型研究

加权网络是复杂网络研究的一个重要领域,交通网络是一个典型的加权网络．交通网络的发展演化对国民经济的繁荣发展起着至关重要的作用．综合复杂网络的拓扑结构和交通流量计算的顾客选择理论,提出了一种随时间演化基于乘客中转路径的交通系统发展演化模型,并对模型进行了分析和数学验证,分析结果为该模型的点强度、点度和权重分布性质和ＢＢＶ模型完全一致;网络是无尺度网络,点强度和点度分布都服从幂律分布,并且指数在２３３～３００之间．最后通过仿真实验对演化模型进行仿真,结合中国交通网络的实证分析验证了模型的合理性．     

喜马拉雅山地区地气间物质交换及其与南亚夏季风的联系

喜马拉雅山是青藏高原的重要组成部分,是大型山地的代表。该地区陡峭的地形和复杂的地表状态在强烈太阳辐射条件下形成了特殊的局地环流系统。该特殊局地环流系统所导致的地气交换过程可能不同于平坦地形和其他山区。喜马拉雅山毗邻南亚季风区,该地区的地气交换过程也可能受到南亚季风活动的影响。为正确认识喜马拉雅山地区的地气交换过程,利用2006年夏季喜马拉雅山北侧绒布河谷地区获得大气观测资料,结合同期的大气环流资料,对绒布河谷地区地气间的物质交换进行研究。结果表明:1)该地区的地气间物质交换以午后至次日凌晨强烈的向下输送为主;观测期间平均向下输送强度为7.9×106m3.s-1,相当于每天将整个封闭河谷内大气置换约38次;2)该地区地气间的物质输送与南亚夏季风存在密切关系,南亚夏季风活动弱(季风中断期)则物质交换量大(9.7×106m3.s-1),季风活动强(季风活跃期)则物质交换量小(6.6×106m3.s-1);3)南亚夏季风可能主要通过改变局地大气辐射状况进而影响该地区地气间的物质交换过程。     

兰州站气候资料序列均一性的初步分析

气候资料的均一性是研究气候变化的前提条件。以兰州站为例,应用SNHT方法对该站的气候资料序列进行均一性检验,首先对降水、平均气温、最高气温、最低气温、平均风速和日照时数几个气象要素进行非均一性检验,然后根据历史台站沿革等元数据信息进行原因分析。结果表明,兰州站平均风速资料与其邻站相关系数低,未通过显著性检验。降水、气温、最高气温、最低气温、日照与邻站的相关系数都达到99％的显著水平,且都存在不均一性,其原因主要有台站的迁移、仪器的更换、统计方法的变化以及城市热岛效应等,完整详细的元数据信息是均一性研究的重要基础。     

夏季绿洲气候效应的观测和数值模拟

利用“金塔绿洲能量水分循环观测试验”的资料和中尺度数值模式对绿洲小气候效应进行了17天较长序列的研究,在模拟过程中每天替换土壤湿度。研究结果表明：在分析时段内2004年7月6目前和9日后分别盛行西北风和东风两种背景风;白天,绿洲低层相对沙漠是一个冷源,随着高度的增加逐渐转为暖中心,温度场在600～700hPa之间转变。当背景风较大时,绿洲上空的温度中心会偏向绿洲中心下游。白天绿洲低层风场平均态为在东风背景场的基础上向南北两侧辐散,随着高度的增加风场逐渐由辐散转为向绿洲的辐合,转变高度在700hPa以下,且低于温度场的转变高度。白天绿洲上以下沉运动为主,绿洲风次级环流是绿洲上夏季晴天长期存在的平均态。当背景风较小时绿洲低层可形成向四周辐散的风场,当背景风场过大时,无绿洲环流生成。绿洲为高湿场,在绿洲边缘沙漠上存在的逆湿和高水汽柱,既阻止沙漠上干热气流侵入绿洲,又防止绿洲上水汽的流失。白天沙漠、绿洲的地表能量通量差异较大,绿洲上以潜热为主,沙漠上以感热为主,二者量级相当。绿洲上的边界层高度低于沙漠的,对绿洲生态系统起一定的保护作用。     

基于GPGPU的全波形并行分解算法

针对EM(Expectation Maximization)波形分解算法具有多次迭代和大量乘、除、累加等高密集运算的特点,提出一套将EM算法在通用计算图形处理器GPGPU上并行化的方案。针对通用并行计算架构CUDA的存储层次特点,设计总体的并行方案,充分挖掘共享存储器、纹理存储器的高速访存的潜能;根据波形采样值采用字节存储的特征,利用波形采样值的直方图求取中位数,从而降低求噪音阈值的计算复杂度;最后,采用求和规约的并行策略提高EM算法迭代过程中大量累加的计算效率。实验结果表明,当设置合理的并行参数、EM迭代次数大于16次、数据量大于64 M时,与单核CPU处理相比,GPU的加速比达到了8,能够显著地提高全波形分解的效率。     

2019年12月26日湖北应城M4.9地震震源参数及余震活动性研究

2019年12月26日湖北应城发生M4.9有感地震,其震感波及武汉大部分地区。为了分析该地震的发震构造及余震活动性,本文利用波形拟合方法测定了不同速度模型下该地震的震源机制解和矩心深度,并用Bootstrapping抽样反演技术评价反演结果;此外,利用模板匹配技术匹配主震和目录余震波形,获取了更为完整的余震目录。结果显示,应城地震以走滑为主,矩心深度7.5km左右,矩震级M_W4.67;应城地震有1个前震和17个余震,余震序列缺少M2~4事件,表明应城地震为孤立型地震,M2以下地震的b值为0.8。     

阿拉善高原干涸湖床沉积物与华北地区沙尘暴

文章通过内蒙古阿拉善高原古居延泽干涸湖床沉积物、周缘活动沙丘、沙质草原地表土壤及古代弃荒土地的粒度组成分析,论述干涸湖床沉积物对沙尘天气的影响。古居延泽湖床沉积粒度分析结果表明,干涸湖床的地表湖相沉积物粒径小于10μm的颗粒占64%以上,可以在一般风暴条件下在大气中搬运几千公里,这意味着西北地区干涸湖床产生的粉尘在风暴作用下可以横扫整个东亚北部地区。中国西北地区冬、春季多西北风造成沙尘暴或扬沙天气,西部沙漠、沙地或沙质草场遭遇强风时沙尘被席卷进气流,但其中粗砂粒扬起的高度、搬运的距离有限,当风力稍稍减弱,粗颗粒砂粒沉降,而粉尘继续悬浮运移。当强风途径下一个沙区时新的沙尘加入,沙尘暴呈“接力方式”继续向东南部移动。     

典型自然源气溶胶沉降引起的海洋初级生产响应

大气沉降是陆源物质向海洋输入营养盐的重要方式,沙尘、野火和火山喷发均能够产生气溶胶,这些典型的自然源气溶胶在风场的作用下,能够进行远距离的输运,期间由于沉降作用进入海洋,为上层海洋提供限制性营养盐促进海洋浮游植物生长,提升海洋的初级生产力,促进碳循环过程。以海表叶绿素浓度作为海洋初级生产力的重要指标,通过海表叶绿素浓度的响应,探究沙尘、野火和火山这三种典型自然源气溶胶的传输路径及其沉降对海洋初级生产的影响。结果显示,海洋初级生产对气溶胶沉降的响应不仅与气溶胶排放类型有关,也与温度、动力过程、光合有效辐射等海域初级生产影响因素有关,体现了海洋初级生产对自然源气溶胶的敏感性,自然源气溶胶沉降所驱动的海洋初级生产在全球碳循环中具有重要的潜在影响。     

基于动力降尺度的区域集合预报初值扰动构建方法研究

利用全球集合预报系统资料(Global Ensemble Forecast System,GEFS),基于WRF中尺度模式构建了区域集合预报系统,区域集合初值的构建采用两种方案,一种是GEFS全球集合预报初值场直接动力降尺度(称为DOWN集合),另一种是提取GEFS全球集合降尺度后的扰动场,并叠加到区域数值预报系统(北京快速更新循环数值预报系统:Beijing Rapid Update Cycle System,BJ-RUC)分析场上构建集合初值场(称为D-RUC集合)。进行了批量试验,通过对比发现D-RUC集合的中小尺度扰动增长优于DOWN集合,而大尺度扰动分量的增长两者相当,说明与高分辨率分析场叠加可以促进动力降尺度扰动的中小尺度扰动分量的增长。集合预报扰动准确性检验结果显示,短预报时效内DOWN集合扰动明显低估了预报误差,在预报误差较大的位置扰动较小,而D-RUC集合能够更好地识别预报场中哪些位置预报误差较大,而哪些位置预报误差较小。集合预报检验结果表明,D-RUC方法能显著改善短时效预报效果,集合离散度有所增加、均方根误差有所减少,概率预报评分显示D-RUC集合比DOWN集合在短预报时效占优。降水个例分析结果表明D-RUC方法能显著改善短时效内的降水概率预报效果。