一次暴雨过程的EOF分析

在用21层η坐标细网格模式对1998年7月21～22日发生在武汉地区的一次持续性特大暴雨过程数值模拟的基础上， 利用较高时空分辨的模式输出结果对暴雨过程做经验正交函数分解（EOF分析）尝试。结果表明:EOF第1主分量的空间分布代表典型的暴雨环境背景场的低值系统；EOF第2主分量的空间分布与人字形切变线（西部为冷式切变，东部为暖式切变）相联系，是影响这次暴雨的重要形势场；利用相轨线分析方法发现，暴雨过程中EOF第1主分量和EOF第2主分量的时间系数在暴雨临近阶段，两者正相关，激发暴雨，在暴雨后期两者负相关，促使这次暴雨趋于减弱结束。     

中尺度大气波动的波谱和谱函数——数学模型和计算方法

作者得到了准二维Boussinesq方程组，并用其研究了中尺度大气波动的波谱和谱函数。在一定条件下对该方程组线性化并取标准模后，可将其初边值问题转化为矩阵的广义特征值问题来进行数值求解，这样就可知原问题波谱和谱函数的性质。当无基本流且取地转参数、层结参数为常数时，可求得其波谱和谱函数的解析解。此时该模式中仅包含有一对重力惯性内波模态，且各模态均是简谐波；模态越高，垂直波数越大则波动传播得越慢，所有的模态均为离散谱，并存在聚点。对此作者用数值解作了验算，结果表明，该数值求解方案合理可行，对不太高的模态其精度也令人满意。在无基本流然而考虑层结的垂直变化后，则一般无法求取解析解，为此进行了数值求解。这时该模式仍仅包含有一对重力惯性内波的离散谱模态，不过由于层结参数的变化，各模态结构与简谐波出现了偏差。     

松辽盆地晚白垩世青山口组—嫩江组一段介形类壳饰、壳形类型与环境关系分析

本文在对松辽盆地晚白垩世青山口组—嫩江组一段介形类壳饰、壳形类型划分的基础上,对研究层位12种壳饰类型与9种壳形类型的介形类可能生活的环境及其变化特征进行了探讨。研究表明,松辽盆地晚白垩世刺状壳饰的介形类生活的最佳环境为深湖—半深湖相环境;瘤状壳饰的介形类适宜生活于水质清、矿化度较高、pH值也较高的浅湖—半深湖相环境;深蜂孔、饰边、长瘤或隆脊壳饰的介形类生活于深湖—半深湖相环境;浅蜂孔、网状、细纹、细脊壳饰的介形类主要生活于滨浅湖相环境。三角形、长方形壳形的介形类生活于深湖—半深湖相环境;低梯形、五边形壳形的介形类部分种类生活的环境为深湖相环境,另外一些种类生活于半深湖—浅湖相环境;高梯形壳形的介形类一般适宜的环境为浅湖相环境;椭圆形壳形的介形类基本生活于滨浅湖相环境;肾形壳形的介形类一般生活于浅湖—半深湖相环境。青山口组一段的介形类群以适应深湖—半深湖相的具饰边壳饰、低五边形壳形的介形类为主;青山口组二、三段介形类的壳饰与壳形类型虽然丰富多样,但与湖泊沉积环境变化也具有很好的对应关系;姚家组介形类的壳饰均以适应浅水相环境的浅蜂孔、细脊壳饰为主,壳形以椭圆形占绝对优势为特征,后期随着湖泊水深增大,出现了少量反映较深水相环境的深蜂孔壳饰与三角形和长方形壳形类型;嫩江组一段介形类的壳饰类型较少,以深蜂孔与浅蜂孔类型为主,壳形类型相对较多,椭圆形、长肾形、长方形、三角形、低梯形类型均有一定含量。     

基于FLAC3D不同降雨速率下土洞致塌规律研究

针对桂林市临桂区岩溶塌陷易发区域,采用FLAC3D模拟不同降雨速率下的强降雨入渗过程,探究不同直径土洞在强降雨作用下的致塌规律,结果表明:（1）强降雨条件下,不同直径土洞最大位移均出现在洞顶部。降雨速率相同,洞顶竖向位移增长速率随土洞直径的增加呈整体加快的特点;加快降雨速率,竖向位移增长明显,竖向位移与土洞大小呈正相关。（2）相同降雨速率下,土洞直径增大会引起土洞底部剪切破坏区域进一步扩展。上覆土层在强降雨初期主要受到潜蚀作用,加快降雨速率,土洞底部水位剧烈波动对上覆土体产生的水击气爆成为主导作用,剪切破坏速率加快,洞趾剪切应变明显增加,当土洞直径达到3 m时,水位波动愈加剧烈,加速上覆土层破坏。（3）降雨速率的变化对土洞塑性区拓展范围具有不同程度的影响,较大直径的土洞在加快降雨速率时塑性区拓展范围明显扩大,即土洞大小、降雨速率对上覆土层稳定性具有较大的影响。研究结果为定量研究强降雨与上覆土层塌陷的关系提供了依据,对有效、合理地预警岩溶塌陷具有一定的意义。      

一例苏皖中尺度对流复合体模拟结果的诊断分析

利用2010年7月22日苏皖中尺度对流复合体（MCC）数值模拟输出结果,考察了模式对MCC的模拟能力,并对模拟结果做了动力和热力诊断分析,以揭示盛夏江淮下游MCC的特征。结果表明：1） 三重嵌套网格距为3.3 km的区域WRF模式的模拟效果较佳,结果与实况一致,并可利用模拟降水的范围及强度来确定MCC的位置及演变。2） 此MCC维持约10 h,其南北不对称,并随西太平洋副热带高压西伸北抬而随之北抬。MCC核心区对流层低层有水汽丰沛的入流,并有强辐合区,呈对流不稳定层结;中层有深厚的强上升运动,并因凝结潜热大量释放呈中性层结;高层则有出流;MCC核心区对流降水非常强。3） 在垂直剖面上,该核心区散度存在中低层辐合、高层辐散的柱状结构,此配置有利于强对流维持和加强,中低层以上有深厚的强上升气流柱,这些都是MCC核心区存在强对流的标志。该MCC的螺旋结构表明其中的强对流高度有组织。     

A Fine-Mesh Numerical Model with Detailed Boundary Layer Parameterization

A fine-mesh numerical model with thirteen-layer, three-dimensional primitive equation is designed, which has a relatively high vertical resolution in the boundary layer and detailed boundary parameterization. A strong cold frontal process is simulated by the model. Comparison of the simulated results of this process with different models shows that the result of this model is prior to that of others, and that it is necessary to increase the vertical resolution and to take account of the physical processes in the boundary layer.     

纬向平均的风向改变指数与季节转换

通过定义一个能客观定量描述大气环流四维时空变化的风向改变指数WI,用以研究大气环流的时空演变规律和季节转换。在对纬向平均的WI做了经验正交函数(EOF)分析后,得到了其前四个模态。第一模态揭示的是全年平均的WI空间分布的基态。第二模态反映的是WI场的偏差中呈现准调和变化的部分,热带、副热带、温寒带季风区在该模态中均有明显体现。第三模态反映的是WI场的偏差中呈现非调和变化的部分,该部分揭示了因南北半球海陆分布的差异和因大气、海洋流体的非线性效应,其所造成的从春到秋与从秋到春的季节变化的不对称性以及平流层的二月突变现象。第四模态反映的是全球各层盛行风反向区域从春到夏的北进和从夏到秋南撤的现象。     

印尼贯穿流对热带太平洋-印度洋海温异常综合模影响的初步模拟研究

印尼海域是联系热带太平洋和印度洋的纽带,为了讨论印度尼西亚贯穿流对热带太平洋-印度洋海温异常综合模的影响,利用一个准全球海洋环流模式,设计了打开、关闭印度尼西亚通道的数值试验对该问题进行初步探讨。试验结果表明,印尼贯穿流对热带太平洋、印度洋海温和海流的模拟有重要影响。在海洋表层,印尼贯穿流对热带太平洋-印度洋海温异常综合模所起作用不大,这时海洋的外强迫(大气风场、太阳辐射等)起主要作用;而在次表层,印尼贯穿流对热带太平洋-印度洋海温异常综合模起着重要的作用。     

湖北大冶铜山口斑岩-矽卡岩型铜钼矿床包裹体特征及流体演化意义

为了提供矽卡岩岩浆成因证据,丰富多成因矽卡岩理论,并研究湖北大冶铜山口铜钼矿床成矿流体性质,以包裹体的岩相学观察为基础,结合高温流体包裹体显微测温和激光拉曼光谱分析,对铜山口矿床矽卡岩矿化进行了研究。结果表明:在早期矽卡岩矿物石榴石中发现了丰富的晶质和非晶质熔融包裹体、熔体-流体包裹体,表明天然岩浆珠滴被矽卡岩矿物晶格缺陷捕获,其中含有石榴石、黄铜矿等子矿物,且早期流体包裹体均一温度超过500℃,为早期矽卡岩岩浆熔体成因提供了重要证据。矽卡岩成矿早期以岩浆作用为主,晚期以热液作用为主,且熔-流转换的过程主要发生在干矽卡岩阶段,早期岩浆熔体中富含成矿物质,为矿区深部成矿提供了物质基础。      

印度洋冬季风异常海气环流耦合模态分析

本文对印度洋冬季风异常海气环流耦合主要模态做了分析和讨论,得到以下结果:第一模态海面和低空大气环流的异常主要发生在东印度洋海域上空,而上层大洋环流的异常则主要反映了印度洋冬季风环流的异常,并主要体现在西向赤道暖流和东向赤道逆流上。第二模态的大气环流相应异常主要发生在孟加拉湾、阿拉伯海和赤道印度洋上空,而上层大洋环流异常除与第一模态类似外,还包括索马里暖流的明显异常。第一、二模态分别是印度洋冬季风的偏东、偏西模态,也是其主、次模态;均有约4年的年际变化,还分别有约18、22年的年代际变化;该主、次模态分别在1976年及1976、1986年有突变发生;这样印度洋冬季风有约4年的年际变化,并在1976年出现明显突变。该主、次模态的年代际变化周期也是冬季北太平洋海气联合复EOF分解第二、第一模态的年代际变化周期,这反映两大洋之间有密切联系,这是因冬季蒙古西伯利亚高压是南亚、东亚冬季风的共同源头,对两大洋的大气环流异常都有明显影响。南亚冬季风偏强时印度洋的Hadley环流和赤道辐合带上的对流均偏强,反之亦然;且该冬季风的主、次模态都如此;这也反映了南亚冬季风大气环流异常与冬季热带大气环流异常之间的耦合关系。当该主、次模态发生正、负异常变化时,近表层热带印度洋海温异常分别呈现横贯大洋的南北向跷跷板变化以及大洋东、西向的跷跷板变化;但前者是主要的。印度洋冬季风对印度洋偶极子起着抑制作用,这是该偶极子在冬季最弱的原因。在热带印度洋,大气低空垂直运动下沉、上升区域都分别大致位于该大洋近表层的下沉、上升运动区域之上,这构成了海气相互作用的负反馈机制,并有助于南亚冬季风、Hadley环流、赤道辐合带以及印度洋中冬季风环流的维持和稳定。