近几年中尺度动力学研究进展

近几年,中尺度气象由于在逐日天气预报中的重要作用和在气象灾害预报中的显著贡献,已经成为一个热门的研究课题.中尺度气象研究并预测中尺度天气系统的发生发展及其引发的灾害性天气,如暴雨、冰雹、龙卷风等.本文主要总结了2007年以来我国在中尺度研究中取得的显著性成果.主要包括:波动、涡旋、锋面、稳定性、Q矢量和不变量.在波动方面包括重力波的形成和传播的研究,包含旋转Rossby波、混合低频旋转Rossby波和高频惯性重力波在内的台风波动以及考虑水汽作用的中尺度波作用守恒.涡旋部分主要介绍了青藏高原低涡(TPV)和热带气旋内部的涡旋问题.除了涡旋之外,锋面在中国也是一个关键系统.在锋面方面的进展有:梅雨锋中的β中尺度双雨带机制的产生和维持的实验性研究,以及基于广义位温的锋生函数的提出,这些成果使得对锋生过程的描述更接近于实际大气状况.在不稳定问题上,主要介绍了采用Energy-Casimir方法建立的拟能量波作用方程和基本气流具有线性和非线性切变时的横波扰动的不稳定.关于Q矢量,介绍了从地转Q矢量,半地转Q矢量到非地转Q矢量,非地转湿Q矢量的发展,以及由湿地转Q矢量和垂直风切变耦合得到的新型散度方程.最后,讨论了有关质点的两个不变量位温和位涡的相关研究新进展.     

甘孜-理塘金成矿带构造活动的磷灰石裂变径迹年代学制约

甘孜-理塘金矿带形成于三江特提斯巨型造山带中,是三江金矿床的典型代表,具有长期活动的特点,形成了复杂的构造系统。多期构造活动有助于区内深源分散金元素的活化、迁移和富集沉淀,为成矿提供了十分有利的条件。本文介绍了甘孜-理塘金矿带错阿、西冲农、嘎拉、雄龙西和曲开隆洼这5个典型矿区的矿床特征,各矿区共计获得的9个磷灰石裂变径迹年龄值,总体显示为92~88Ma,34~26Ma,17~15Ma和8.1Ma共4个年龄组。4个年龄组均较好的体现了不同地质时期的构造活动及其时限,不仅为该地区提供新的年代学数据,也为该地区的构造演化提供了新证据。通过定量计算,得到本区不同地段的隆升幅度和隆升速率。隆升幅度分为3个量级,即5405m,6023~6272m和6519~6576m。隆升速率变化于0.07~0.81mm/a之间,大致可以分为4个量级,即0.07mm/a,0.18~0.24mm/a,0.32~0.43mm/a和0.81mm/a。两者均具有不同的量级,显示本区差异隆升的特点。     

南疆西部干旱区两次极端暴雨过程对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、ERA5分析场数据等资料,对南疆西部两次极端暴雨过程的环境条件和形成机理进行对比分析,以更深入理解南疆极端降水特征和产生机制。两次过程分别发生在春季和夏季,高层环流存在显著差异,南亚高压分别呈东部型和双体型,但配合中层的“阶梯槽”形势,均为极端降水提供了特殊有利的环流背景。低空700～850 hPa偏东急流是南疆西部极端降水发生的重要天气系统,其不但是暴雨发生地主要水汽通道,还与地形形成强烈辐合,是极端降水重要的触发和水汽集中机制。引入二阶湿位涡对两次暴雨过程的非均匀特征及可能产生机制进行了对比分析。结果表明,二阶湿位涡高值区与降水的发展演变呈现较高一致性,二阶湿位涡主分量包含对流稳定度与绝对涡度垂直梯度的耦合,体现极端降水大气的主要动热力结构特点:发生在2021年6月15～16日的夏季过程,极端降水区主要位于昆仑山沿线,与塔里木盆地南侧强烈的低层气旋性旋转有关,旋转促进水汽快速集中,垂直方向表现为中层负涡度叠加于正涡度之上,垂直涡度梯度显著,同时水汽抬升凝结,中层大气加湿加热,对流稳定度在垂直方向非均匀性增强,两种垂直梯度结构均有助于垂直运动增强,促进极端降水形成;发生在2020年4月17～24日的春季过程,降水主要位于南疆西部喇叭口地形区,“阶梯槽”形势造成的越山干冷气流和塔里木盆地的偏东暖湿气流辐合,形成中层正涡度带,激发上升运动,是极端降水的主要成因。     

新疆北部一次暖区暴雪过程锋面结构及中尺度云团分析

通过对2014年1月29-30日北疆北部地区出现强降雪过程中常规资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料及卫星红外云图的分析研究。结果表明:(1)500 h Pa极锋锋区偏西急流与中纬度西南急流交汇,锋区在巴尔喀什湖附近加强并东移进入北疆偏北地区,为此次暴雪天气的发生提供有利的环流形势;高低空急流耦合明显,在地形强迫和锋面抬升下垂直上升运动再次得到增强,是暴雪发生的有利动力抬升条件;(2)中低层暖锋锋生,锋区随高度向东北倾斜,暖湿气团强盛并沿底层冷楔爬坡,推动冷气团向北移动,暴雪区位于暖锋锋区前沿处;(3)巴湖附近带状云系中不断有中尺度云团生成、合并和消亡,暴雪区与中尺度云团边缘TBB等值线梯度大值区有较好的对应关系。     

山东兖州煤田杨庄井田断层构造特征及其对生产的影响

兖州煤田为鲁西南地区的主要煤田之一,属华北大型聚煤盆地的一部分.杨庄井田位于兖州煤田的西北翼,总体呈倾斜的单斜构造,井田内构造以断层为主,近SN向,NE-NEE向和NW-NWW向3组断层互相切割,致使煤层错动,影响工作面和巷道的布置,局部煤炭资源甚至无法开采.故应采取探采结合的方式,查明断层的分布规律和延展方向,以充分合理地开发煤炭资源.     

2015年春季北疆沿天山一带一次强沙尘暴过程分析

利用NCEP1°×1°全球格点再分析资料和常规地面观测资料,对2015年4月27日北疆沿天山一带的沙尘暴天气过程进行了诊断分析。结果表明：乌拉尔山低槽分裂短波槽与中纬度锋区上中亚低槽汇合东移是沙尘暴发生的影响系统,地面冷锋过境是沙尘暴出现的直接原因;前期高温少雨,时值春播期为沙尘暴的发生提供了丰富的沙尘源;中层400 hPa至低层700 hPa强冷平流的入侵,加大了热力不稳定;假相当位温锋区的强迫抬升作用,触发了不稳定能量的释放;300 hPa高空西风急流的增强造成锋生和动量下传,为沙尘暴提供了充足的动力。沙尘暴天气发生在地面冷锋后部西北大风区内、Δp3中心前部、850 hPa强冷平流前部以及850 hPa强上升运动区内。Δp3 ≥10.0 hPa、水平螺旋度≤ -300 m2?s-2对沙尘暴天气的预报有较好的指示意义。     

基于GIS的城市内涝预警预报系统设计与实现

针对当前日益突出的城市内涝问题,研究开发了城市内涝预警预报系统。该系统对排水管网运行的相关参数与城区积水数据、排水管道水位信息、雨量信息以及河道水位等防汛信息数据在线监测,并实时传输到系统,当各项监测参数出现异常或超出系统设定的阈值,系统将会及时报警。同时,系统提供统一的调度平台,结合内涝与防汛数据,为管理决策提供完善的数据支持和调度平台。     

两种基于雷达的临近预报算法在赣江流域的应用

将多尺度雷达回波跟踪(MTREC:Muti-scale Tracking radar echoes by correlation)算法和基于降水栅格数据的网格追踪临近预报外推(PBN:Pixel-Based Nowcasting)算法应用在赣江流域,对这两种临近预报算法在1~3 h预见期的临近预报降水数据进行评估,总结两种临近预报算法在赣江流域的预报性能和预报特点。结果表明:(1)随着预见期的增加,MTREC方法的预报性能变化较为平缓。PBN方法的预报性能明显变差。(2)MTREC方法预报降水偏弱,且对于低值降水预报较为准确,而PBN方法预报降水偏强,且预报高值降水较为准确。(3)MTREC方法预报的降水高值区的范围偏小而低值降水区范围偏大,PBN方法预报的高值降水区的范围偏大而低值降水区范围偏小。(4)随着预见期的增加,MTREC方法的降水概率预报变化较为平稳,而PBN方法预报高值降水(0.4 mm·h~(-1))的概率偏高,预报低值降水(0.4 mm·h~(-1))的概率偏低。     

水体铜对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)代谢酶活力的影响

采用生态学单因子梯度试验方法,研究了水环境中添加0·01、0·10、1·00、5·00mg/L的铜(Cu2 )对中华绒螯蟹肝胰腺、血淋巴和鳃代谢酶活力的影响。结果表明,随着Cu2 浓度的增高,肝胰腺和血淋巴的铜锌超氧化物歧化酶(Cu-Zn SOD)、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)活力和血蓝蛋白均呈先增加后减少的变化趋势。鳃钠钾三磷酸腺苷酶(Na ,K -ATPase)、钙镁三磷酸腺苷酶(Ca2 ,Mg2 -ATPase)和谷丙转氨酶(GPT)活力均随着Cu2 浓度的增高而降低。随着Cu2 浓度的增高,肝胰腺髓性过氧化物酶(MPO)活力呈先减少后增加的变化趋势。水环境中添加0·01mg/L Cu2 就可对中华绒螯蟹代谢酶产生显著影响,并随着Cu2 浓度的增高,对中华绒螯蟹机体的影响逐渐加剧。表明代谢酶活力的变化可以灵敏地反映Cu2 的胁迫程度和毒性。