大气冰核谱分布对对流风暴云人工催化影响的数值模拟研究

2002年9月在青海省河南县人工增雨综合试验基地开展了人工增雨外场综合观测试验.根据这次实验得到的大气冰核资料,以及文献给出的另外两组常用的冰核资料,利用中国科学院大气物理研究所研制和发展的三维对流云人工催化数值模式,讨论了3类不同大气冰核谱环境对模拟对流风暴云人工催化增雨效果的影响,模式中还考虑了国内人工影响天气部门常用的RYI-6300型和WR-1B型人工增雨防雹火箭播云弹道的差异.模拟结果表明,3类不同大气冰核谱环境对模拟对流风暴云的宏观和微观参量分布结构有很大影响,在这些对流云中进行火箭播云催化试验得到的播云效果也有很大差异.大气环境中高温冰核浓度低,而低温冰核浓度高时,对流风暴云人工催化将导致云中冰晶过量,不利于对流风暴云降水增加.在大气环境中高温冰核浓度较高,并且低温冰核浓度较低时,对流催化风暴云可获得最高的人工增雨效果.在青海试验区的大气冰核谱环境下,火箭催化对流风暴云增雨有一定效果.对不同地区进行人工增雨作业时,了解清楚当地大气冰核的基本背景状况对于正确地评估播云效果非常重要.文中还给出了导致这些结果差异的物理解释.     

控制论与人工影响天气II.工程控制论在人工增雨作业中的应用与建模

人工增雨已有60余年历史,虽已取得很多成绩,仍存在很多亟待解决的科学技术问题,典型问题如作业具有一定的主观性及其与效果检验有脱节.控制论研究如何对系统施加控制作用使其表现出预定行为.作者研究工程控制论在人工增雨作业中的应用与建模问题,将工程控制论引入人工增雨作业,称作“局部控制”方法.以冷云的人工催化过程为例,以单容加延迟的过程来简化单块冷云催化核化过程,建立了有反馈的冷云催化框架模型.根据效果调整催化剂的播撒率以实施控制作用,使作业后的雨云关键参数达到预期值.这种“局部控制”方法,可使现有作业更科学化和客观定量化,只在作业设备中增加一通讯单元和作为传感/变送器以及控制器的一套专业软件即可.“局部控制”方案也可嵌入以自然控制论为框架的大范围全面全程控制问题中,简化作业的方案.     

云降水物理和人工影响天气研究进展和思考

云降水物理和人工影响天气密不可分,云降水物理为人工影响天气提供理论基础,人工影响天气是云降水物理一个重要应用领域.目前我国人工影响天气规模、经费投入已达世界之最,人工影响天气工程正在建设之中.论文简要回顾了我国云物理研究和人工影响天气的发展过程,评述研究工作取得的进展,思考我国人工影响天气在新形势下进一步的发展的问题,显得尤为重要.几十年来,我国开展了一系列云雾降水的外场观测研究和人工影响天气的外场试验研究,云和降水物理以及人工影响天气的理论和技术研究不断取得进展,数值云模式和中尺度模式的模拟研究水平有了长足的进步,在云和降水物理过程和降水机制研究、云的微物理结构、云水资源和人工增雨潜力评估、催化条件预测、催化剂和催化技术等方面取得了显著进展.论文最后指出,目前的人工影响天气需要加强人工影响天气核心技术研究,并提出了需要进一步研究的云和降水物理中的有关科学问题.     

强降水云物理过程的三维数值模拟研究

利用改进的三维完全弹性强对流云模式,模拟了1998年7月21日晨发生在武汉附近的特大暴雨个例,结果显示,该模式模拟得到的降雨量与实测接近,计算得到的雷达回波强度最大值也与实际观测相一致,说明该模式对实际对流性强降水具有较好的模拟能力.在此基础上,通过冷云和暖云两种不同情况的比较分析,研究了云微物理过程在强降水形成过程中的作用.模拟结果表明,详细云物理过程的考虑对深入理解武汉这次强降水的形成过程是有意义的.该个例雨水的形成主要是暖雨过程,冰相微物理过程对该对流性强降水过程的发展和演变有重要的促进作用.在形成雨水的冷相过程中,霰的融化及其在0 ℃层下碰并云水形成雨水的过程是主要的.模式云在0 ℃层附近存在明显的雷达回波亮带,亮带中间含有强回波核和及地下挂回波.分析表明,这种强回波核和下挂回波的产生主要是由于冰相粒子在0 ℃层融化形成的,融化的冰相粒子与云滴碰并又加速雨水的产生.在这些融化的冰相粒子中,贡献最大的是霰粒.文中还分析了该强降水暴雨云维持长时间强降水的云物理机制.在低层大气温暖高湿和环境风切变有利条件下,倾斜上升气流和下沉气流之间的准稳态结构可能是暴雨强降水得以长时间维持的重要原因.     

上海天文台2010年工作总结

总结了2010年度中国科学院上海天文台在科研、国际合作交流、人才培养和引进、佘山科技园区建设、科研管理、精神文明建设等方面取得的成果。     

Modeling the long-term variability of phytoplankton functional groups and primary productivity in the South China Sea

Primary productivity (PP) and phytoplankton structure play an important role in regulating oceanic carbon cycle. The unique seasonal circulation and upwelling pattern of the South China Sea (SCS) provide an ideal natural laboratory to study the response of nutrients and phytoplankton dynamics to climate variation. In this study, we used a three-dimensional (3D) physical–biogeochemical coupled model to simulate nutrients, phytoplankton biomass, PP, and functional groups in the SCS from 1958 to 2009. The modeled results showed that the annual mean carbon composition of small phytoplankton, diatoms, and coccolithophores was 33.7, 52.7, and 13.6 %, respectively. Diatoms showed a higher seasonal variability than small phytoplankton and coccolithophores. Diatoms were abundant during winter in most areas of the SCS except for the offshore of southeastern Vietnam, where diatom blooms occurred in both summer and winter. Higher values of small phytoplankton and coccolithophores occurred mostly in summer. Our modeled results indicated that the seasonal variability of PP was driven by the East Asian Monsoon. The northeast winter monsoon results in more nutrients in the offshore area of the northwestern Luzon Island and the Sunda Shelf, while the southwest summer monsoon drives coastal upwelling to bring sufficient nutrients to the offshore area of southeastern Vietnam. The modeled PP was correlated with El Niño/Southern Oscillation (ENSO) at the interannual scale. The positive phase of ENSO (El Niño conditions) corresponded to lower PP and the negative phase of ENSO (La Niña conditions) corresponded to higher PP.     

Remote forcing of Indian Ocean warming on Northwest Pacific during E1 Nino decaying years： a FOAM model approach

This paper attempts to analyze in detail the remote influence of the Indian Ocean Basin warming on the Northwest Pacific （NWP） during the year of decaying E1 Nifio. Observation data and the Fast Ocean- Atmosphere coupled Model 1.5 were used to investigate the triggering conditions under which the remote influence is formed between the positive sea surface temperature （SST） anomaly in the North Indian Ocean and the Anomalous Northwest Pacific anticyclone （ANWPA）. Our research show that it is only when there is a contributory background wind field over the Indian Ocean, i,e., when the Indian Summer Monsoon （ISM） reaches its peak, that the warmer SST anomaly in the North Indian Ocean incites significant easterly wind anomalies in the lower atmosphere of the Indo-West tropical Pacific. This then produces the remote influence on the ANWPA. Therefore, the SST anomaly in the North Indian Ocean might interfere with the prediction of the East Asia Summer Monsoon in the year of decaying E1 Nifio. Both the sustaining effect of local negative SST anomalies in the NWP, and the remote effect of positive SST anomalies in the North Indian Ocean on the ANWPA, should be considered in further research.     

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2011年安庆4.8级地震序列S波分裂研究

采用互相关系数法, 计算了2011年安庆M_S4.8地震的余震S波分裂参数。 结果表明, 余震序列的S波分裂现象明显, 快S波平均偏振方向在近NNW向, 与区域最大水平主压应力方向基本一致。 通过分析延迟时间随时间的变化趋势, 可以看出M_S4.8地震后有明显的应力释放现象。 在几次较大余震前, 观测到延迟时间呈现增加的特征, 并且其中一次余震在发生之前的短时间内还出现延迟时间减小的现象, 这一现象符合震前应力长时间积累和短时间应力释放的结论, 时间延迟在强震前会出现下降具有重要的地震短临预测意义。 研究认为 S 波分裂参数可以反映区域应力场的动态变化信息, 可以为安徽南部地区应力场研究与地震预测提供有用的信息。     

网络地震谣言监测系统的设计和应用

介绍了一种网络地震谣言监测系统原理,设计思路和应用情况。针对目前互联网上地震谣言频发却又难以及时检测到的问题,用软件方式取代原有的人工监视模式,实现了对网络地震谣言的全天候、高效率的监测。结合网络爬虫和知识库等技术,根据特定的匹配条件对设定范围的网址进行周期性检查,一旦发现疑似谣言信息就以短信和屏幕弹窗方式向值班人员报警。