淮北地区一次强风暴的弓形回波分析

2005年7月16日淮北地区发生了一次强风暴天气过程。主要使用新建成的阜阳CINRAD-SA多普勒天气雷达观测资料,辅以天气图、本站高空观测、地面观测资料,对此过程进行了综合分析。结果表明：这是一次以灾害性大风为主、有雨暴相伴随、局部还有冰雹发生的强对流天气过程。影响系统是一条中-β尺度的弓形飑线回波带。弓形回波带是由更早些时间出现的弧形的阵风锋触发而成的。中层干冷空气的侵入加强了对流云体中的下沉气流和低层出流,形成阵风锋。在如何综合应用如此丰富的雷达产品做好临近预报方面作了初步的尝试。     

The influence of tropical Pacific forcing on the Arctic Oscillation

The potential role of tropical Pacific forcing in driving the seasonal variability of the Arctic Oscillation (AO) is explored using both observational data and a simple general circulation model (SGCM). A lead–lag regression technique is first applied to the monthly averaged sea surface temperature (SST) and the AO index. The AO maximum is found to be related to a negative SST anomaly over the tropical Pacific three months earlier. A singular value decomposition (SVD) analysis is then performed on the tropical Pacific SST and the sea level pressure (SLP) over the Northern Hemisphere. An AO-like atmospheric pattern and its associated SST appear as the second pair of SVD modes. Ensemble integrations are carried out with the SGCM to test the atmospheric response to different tropical Pacific forcings. The atmospheric response to the linear fit of the model’s empirical forcing associated with the SST variability in the second SVD modes strongly projects onto the AO. Idealized thermal forcings are then designed based on the regression of the seasonally averaged tropical Pacific precipitation against the AO index. Results indicate that forcing anomalies over the western tropical Pacific are more effective in generating an AO-like response while those over the eastern tropical Pacific tend to produce a Pacific-North American (PNA)-like response. The physical mechanisms responsible for the energy transport from the tropical Pacific to the extratropical North Atlantic are investigated using wave activity flux and vorticity forcing formalisms. The energy from the western tropical Pacific forcing tends to propagate zonally to the North Atlantic because of the jet stream waveguide effect while the transport of the energy from the eastern tropical Pacific forcing mostly concentrates over the PNA area. The linearized SGCM results show that nonlinear processes are involved in the generation of the forced AO-like pattern.     

阿留申低压一组环流指数与北半球海气异常的关系

定义了一组描述冬季季、月平均1 000 h Pa位势高度上阿留申低压(Aleutian low,AL)状态的新环流指数,包括强度指数P、面积指数S及中心位置指数(λ_c,φ_c)。采用1948/1949—2007/2008年60个冬季的NCEP/NCAR平均高度场资料计算了上述环流指数,并据此分析了AL的气候及异常规律。结果表明:1)AL在1月最强,中心偏南、偏西;12月最弱,中心偏北、偏东;2月居中。2)AL指数P与λ_c之间存在负相关,强年('0)偏东(λ'0)、弱年偏西。AL年代际变化主要表现在自20世纪70年代以来持续偏强、偏东,但近年有反转的迹象。3)AL在强El Nio年偏强、偏东,在强La Nia年相反,该关系自1975年以后尤其明显;AL与中纬太平洋海表温度(SST)存在显著正相关,SST负异常年AL东移加强,反之亦然。4)AL指数P与同期北半球中高纬气温、降水的显著相关区呈现"+-+"大圆波列分布,相关中心分别位于中纬度北太平洋、北美西北部、北美南部,与太平洋—北美遥相关型(PNA)接近。     

水汽对梅雨期切变线大暴雨影响的数值试验

利用WRF （Weather Research Forecasting）中尺度数值模式对2010年7月12—13日梅雨期影响江苏的江淮切变线大暴雨过程进行数值试验,重点研究切变线南侧水汽强度、垂直厚度和输送位置变化对降水发生、发展的影响,并揭示湿位涡对江淮切变线降水的指示性。结果表明：对流层高层水汽对降水强度和雨带分布影响较小;中层水汽对整体雨带形态的维持起了重要作用;低层水汽强度的变化主要对大暴雨区域及大暴雨中心降水强度存在影响;而水汽输送位置离切变线越近越有利于暴雨的发生发展。同时,切变线南侧水汽变化对江淮切变线和西南风低空急流发生发展,以及相关高低空散度和上升运动也存在影响,切变线南侧水汽供应越充足、水汽强度越强、水汽柱愈深厚、输送位置离切变线越近,则高低空散度发展耦合愈充分,垂直上升运动愈旺盛,切变形势及切变线上低涡越活跃,相应的降水强度越强、雨带分布越宽阔连续。分析发现湿位涡（Moist Potential Vorticity,MPV）对江淮切变线降水有较好的指示性,且以正压项MPV1的影响和指示为主。MPV1负峰值的出现指示降水峰值出现,当MPV1 <-1.5 PVU时,切变线附近有小时降水量大于20 mm的短时强降雨发生。在MPV1<0条件下,若︱MPV2︱>0.05 PVU且尤其当MPV2>0时,降水强度明显增强,而MPV1为负、MPV2为正维持时间越久、︱MPV1︱和︱MPV2︱峰值越大,则江淮切变线降水持续时间越久、强度越强。     

GPS、GLONASS、GALILEO三大系统间时间系统以及坐标系统的转换

在当今的三大定位导航系统中,它们各自用着自己的时间标准和坐标框架,这使得我们在进行多样数据处理与数据融合时很不方便。这就需要我们对此三个系统的时间系统以及坐标系统进行有效的转换,本文就是基于这样的需求,详细介绍并分析了此三大系统中各自的时间系统与坐标系统,通过对多方资料的综合、推证与计算,综合得出GPS、GLONASS以及GALILEO三大系统间的时间转换方法及坐标转换模型与公式。而且,这些转换公式与方法所得出的结果是完全能满足绝大多数用户的精度需求的。     

基于分层自适应部分模型的遥感图像飞机目标检测

提出一种基于分层自适应部分模型(HAPM,hierarchical adaptive part-based model)的目标检测方法,用于遥感图像的飞机目标检测。针对目前目标检测方法在子类型数目确定、模型多分辨率结构关系方面存在的不足,构造如下算法:首先构建一个扩展的Part-based Model模型;其次,分别从子类型的自适应选择、子类型的多层次建模和检测阶段加权距离变换的形变优化等方面对其进行改进;最后,HAPM算法充分考虑了模型的形变,同时结合多层次的建模思想使得目标的检测精度和算法适用性大大增强。用收集的10大国际机场的真实遥感图像数据进行实验验证,证明了算法的有效性。     

湖泊沉积物中微量金属二次迁移过程中微生物作用的实验研究

蓄积在湖泊沉积物中污染物质某些情况下可以成为威胁上覆水体水质安全的二次污染源．根据贵州省阿哈湖季节性缺氧的特性,通过控制氧化还原状况,设计了对该湖沉积物-水柱的原样／抑菌条件的培养实验．实验发现,微生物活动对界面附近氧化还原反应具有控制作用;改变水体的含氧状况可以显著影响上覆水体水质,包括表观性状和水体中污染物含量．聚类分析结果表明,早期成岩过程中Mn,Ga,SO4 2-,Cu,Cr,Pb和Co,Ni,Fe,Sc,V,Rb两大类分别具有相似的地球化学行为．根据实验结果,计算了厌氧培养过程中,微量元素的最大释放量,发现铁、锰在厌氧过程中可以大量向水体释放．     

金沙江下游梯级水库运行后三峡水库高洪水期入库水沙特性

泥沙淤积问题直接影响着三峡水库的使用寿命及综合效益的发挥,研究其入库水沙特性对于解决水库泥沙淤积问题具有重要意义。根据水文站实测数据,分析了三峡水库入库水沙输移特性及来源组成变化,重点研究了金沙江下游梯级水库运行后的三峡水库高洪水期入库水沙特性。结果表明:2003—2021年,三峡水库入库泥沙集中于汛期的高洪水期,2013年以后该现象更为显著,泥沙来源也由金沙江为主转变为嘉陵江为主。寸滩站洪峰流量高于50000 m³/s的高洪水期三峡入库沙量显著大于30000～50000 m³/s区间的高洪水期,三峡水库泥沙调度关键在于上游发生编号洪水期间。三峡水库上游沱江或嘉陵江等支流发生流域性大洪水时,易引起高洪水期入库水沙出现“小水大沙”的特点。金沙江下游梯级水库运行后,三峡水库高洪水期入库泥沙大幅减少,中小洪水调度期间泥沙淤积量也大幅减小。研究结果可为三峡水库的泥沙精细化调度和长期高效使用提供基础数据支撑。     

基于沉积过程的数字岩石建模方法研究

本文提出模拟地层沉积及成岩过程的矿物沉积算法,建立数字岩石模型,并通过对比Micro-CT扫描图像和数值模型的局部孔隙度及平均渗流概率函数分布特征,评价建模的准确性.结果表明,由二维扫描提取的粒径信息作为输入参数,模拟矿物沉积过程建模得到的三维数字岩石模型,能够准确重构原始岩心的非均质性及渗流特性,成功应用于泥质砂岩、碳酸盐岩、页岩等存在多矿物或多尺度孔隙的数字岩石建模中.数字岩石物理是正在兴起的重要技术.数字岩石采用超高分辨率先进成像装备,采集和表征微纳尺度岩石结构,在岩石弹性、电性、核磁、渗流特性等数值计算中发挥重要作用.但是,由于三维直接成像在有限视域内难以表征足够的岩石非均质性,提取二维结构统计特征,利用统计或地质过程法重构具有代表性的三维岩石结构成为十分有价值的研究课题,而且,对业界大量存在的岩石薄片及电镜高清二维图像的深度开发应用也具有重要的现实意义.本文发展的新方法,复原沉积过程,较好地解决了孔隙尺度岩石物理定量研究中数值建模与理论计算的技术瓶颈.     

不同厚度饱和砂土中群桩结构动力响应试验研究

液化土中桩基础动力响应规律一直是工程抗震领域关注的热点问题。本文基于非液化砂土和不同厚度饱和砂土中的2×2群桩结构模型振动台试验,通过输入一定峰值加速度和频率的正弦波,对群桩在非液化土层和两种不同厚度饱和砂土层中的横向动力响应特性进行振动台试验研究。研究结果表明:在正弦波输入情况下,非液化砂土中群桩承台加速度和位移时程与台面输入时程相比,波形变化规律与峰值大小均相差不大;而对两种不同厚度饱和砂土中承台加速度和位移峰值放大较多,在相对较薄的饱和砂土中群桩承台加速度峰值较台面输入放大了1.83倍,较台面输出位移峰值放大了1.58倍;在相对较厚的饱和砂土中承台加速度和位移峰值则分别放大了2.18倍和1.91倍,说明在相同输入条件下,较厚的饱和砂土在发生液化后群桩承台的动力响应更加显著。