梅雨降水季节预测的多方法比较

基于1961—2000年逐月降水观测资料和全球大气再分析资料,分析了6—7月长江中下游(108°～123°E,27°～33°N)梅雨的时空分布特征。通过观测诊断和数值试验确定了影响梅雨异常偏多的3个前期因子:4—5月平均的西北太平洋海平面气压正异常;3月至5月北大西洋海平面气压负变压倾向;1月至4月西伯利亚的2 m温度负倾向。利用这3个具有物理意义的影响因子构建了梅雨季节预测模型,该模型在训练期(1961—2000年)和独立预测期(2001—2022年)均具有显著的预测技巧(相关系数分别为0.79和0.77,均方根误差分别为0.59和0.68)。同时,基于相似的潜在预测因子,对比了利用偏最小二乘回归方法和5种机器学习方法(随机森林、轻量级梯度提升机、自适应提升、类别型特征提升、极端梯度提升)建立的预测模型的技巧。虽然训练期(1961—2000年)偏最小二乘回归和机器学习建模拟合效果更高,但在独立预测期(2001—2022年)上述模型的预测技巧显著降低(相关系数均低于0.44,均方根误差均大于0.93),出现了明显的过拟合问题。本研究强调梅雨的短期气候预测应建立在物理机制基础之上,而使用机器学习方法需谨慎。     

Environmental evolution of Gongwang Mountains during Holocene in northeastern Yunnan, China

This paper presents the study on two continuous glacio-lacustrine sedimentary deposits, Laotanfang （3 597 m） and Shibantang （3 689 m） located on the southern and northern sides of Hulifang peak in Yunan, China. Environmental change indexes are constructed for each deposit, based on grain size, geochemical and pollen analysis, environmental magnetic susceptibility, and 14C dating. The study of climatic environmental change since the Holocene epoch in this region shows that the climate fluctuated at different stages during the early Holocene, that is, the climate was cool and wet during 8.4-7. 7r ka, cold and wet during 7.7-6. 5 ka, cold and dry during 6. 5-4.7 ka, cool and wet during 4.7-2. 1 ka, warm and wet during 2. 1-1.0 ka, and warmer and wet since 1 ka. These findings reflect the overlapping influences of the southwest and southeast monsoons in different times during the Holocene in the north part of southwestern China are in accord with other Holocene climate change models in this part of China.     

黄渤海海区风速推算方法及效果评估

为了弥补海上风场监测数据不足,提高对黄渤海海上风场监测能力,针对不同大气环流形势,基于较为稳定的74个沿海和海岛站等陆基站2017—2020年风场观测资料,以及同时段具有一定连续性的21个浮标站和船舶站等海基站观测数据,采用多元线性回归方法,建立由陆基站推算海区风速的模型。利用2021年实况资料对推算结果进行检验评估。结果表明:分别针对全部风力等级和6级及以上大风建立的风速推算模型(以下分别简称CM模型和HM模型)均具有较高的可靠性,其中HM模型对大风推算的准确率更高;8种天气类型中共5种类型发生大风的概率高于60%,其中对西北高东南低类型的推算效果最好,对西高东低型、西南高东北低型和西北低东南高型的6～7级大风推算效果较好,对8级及以上大风的推算效果略差;不同海区大风的推算结果中,对黄渤海大部分海区推算的风速略偏小,仅对渤海西南部海区的部分站点推算的风速略偏大;对黄海北部海区风速推算的平均绝对误差最小(0.95 m·s^-1),对其他海区风速推算的平均绝对误差在1.32～1.70 m·s^-1;在海区观测不连续、不稳定的情况下,推算的风速能够对...     

多种模式降水预报的稳定性特征研究

预报的稳定性是指对同一时段在不同时间发布的多时效预报结论的一致性,是模式预报质量的一个重要方面,较大的不稳定性会给使用者造成困扰。为深入了解业务常用模式的稳定性,使用相对标准偏差指标计算不同时效预报的降水量波动大小,并改进了Flip-Flop指数（改进后简称FFnorm）,计算多时效降水量预报变化趋势的翻转程度,衡量预报变化趋势的稳定性,对2种全球模式（ECMWF、NCEP-GFS）、3种区域模式（CMA-MESO、CMA-SH9、HHUPS-ST）,在中国6个气候分区中降水预报的稳定性进行对比分析,分为实况有降水和暴雨及以上降水2种情况进行了讨论。结果表明：实况有降水时,相对区域模式来说,全球模式的多时效降水预报的相对标准偏差较小,即模式降水量预报的波动较小;各模式对西南区的西部、东北区的东部以及华南区的南部预报的波动性相对较小,西北区的西部波动性较大。就多时效降水量预报变化趋势而言,2种情况下均为CMA-MESO、NCEP-GFS和 ECMWF的稳定性较好,其FFnorm指数小于HHUPS-ST和CMA-SH9模式,其中CMA-MESO对西南区、华南部分地区降水量预报变化趋势的稳定性较为突出;CMA-SH9的指数最大,多时效降水量预报变化趋势稳定性较差;各模式对长江中下游地区的FFnorm指数相对较大,多时效预报趋势的稳定性较差。有降水时,CMA-MESO随时效临近的降水量预报变化趋势稳定（单调递增、单调递减或不变）的频次最多,其次是NCEP-GFS,2种降水情况下,该2种模式的降水量预报均为随时效临近单调递增次数大于递减次数,且CMA-MESO单调递增特征尤其显著。以上特征能够为模式调试和预报决策提供参考。     

5月南极涛动对青藏高原西部夏季气温影响的诊断分析

青藏高原是全球气候变暖最敏感的地区之一,是北半球夏季最大的热源,其气候响应受到广泛关注。然而,有关南极涛动与青藏高原夏季气温的关系和机理知之甚少。为了研究南极涛动与青藏高原夏季气温的关系,基于1979—2020年英国东安哥拉大学气候研究中心（CRU）的逐月气温、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的逐月海表面温度和大气环流再分析数据以及南极涛动指数等数据,采用相关、回归、合成分析等方法进行研究。结果表明,北半球夏季青藏高原西部气温与5月南极涛动存在显著负相关,即当5月南极涛动异常偏弱时,夏季青藏高原西部气温异常偏高。其影响过程为,南极涛动为正位相时,在南印度洋中高纬地区出现“负-正-负”的经向“三极子”海温模态,该模态可持续到夏季,在印度洋形成异常的纬向-垂直环流,相应在热带西印度洋和东印度洋-海洋性大陆之间的降水异常导致热带正“偶极子”降水模态,通过该降水模态在青藏高原西部引起异常反气旋环流和下沉运动,有利于高原西部气温偏高。研究结果显示,海洋的热惯性在“延长”南极涛动影响过程中起着重要的桥梁作用,可为青藏高原夏季气温预测提供科学依据。     

济南四大泉群附近补给路径及补给比例研究

济南地区岩溶大泉是集供水、旅游、生态等功能于一体的重要自然资源,但随着经济社会的快速发展,人类活动影响不断增强,各岩溶大泉受到水质劣化、流量衰减的威胁。为了明确济南四大泉群附近主要补给路径,更加科学合理的保护泉水资源,文章采用流速流向定量分析、地下水流场分析、水化学同位素分析、聚类分析、三端元混合比计算等研究方法,分析了济南四大泉群主要补给路径,定量计算了各泉群补给路径贡献比例。研究表明,四大泉群的主要补给路径可划分为西部、南部、东南部补给路径,每个泉群受到不同补给路径的混合补给作用,其中趵突泉、黑虎泉、五龙潭、珍珠泉泉群的主要补给来源分别为南部补给路径（流量占比40.21%）、东南部补给路径（流量占比47.42%）、西部补给路径（流量占比47.13%）、南部补给路径（流量占比51.04%）,研究工作可为我国北方岩溶大泉成因机制和生态保护提供参考。     

1605年海南岛琼州大地震及其发震构造的初步探讨

琼北地区铺前−清澜断裂是一条关系到1605年琼山7½级大地震发震构造判断的重要断裂。为准确厘定该断裂的最新活动特征,针对琼北地区第四纪玄武岩盖层和巨厚海相砂沉积等地质条件,采用大吨位震源的浅层人工地震勘探和小间距钻孔联合地质剖面探测相结合的方法,分别在海口江东三江镇岐山头村和东寨村展开探测。结果表明：(1) 铺前−清澜断裂断错了多个标志地层,最浅断错至全新统烟墩组淤泥层,上断点埋深10 m左右,钻探所揭示的断层面明显具有走滑兼具逆冲性质,是一条具有一定宽度、多分支、多期次活动的大规模断裂带;(2)钻孔联合地质剖面所揭示的地层深度范围内,被断错地层的位移量随着深度增加而加大,铺前−清澜断裂自8 346~7 153 a cal BP以来有过活动,全新世累计垂直位移量4~5 m,垂直位移速率为0.53~0.63 mm/a,推断其为1605年琼山大地震的发震断裂。本研究取得的铺前−清澜断裂全新世活动的新证据,为国土空间规划和区域地震危险性评价提供了科学依据。

     

莺歌海盆地中央泥底辟带气田水地球化学特征及其油气地质意义

以莺歌海盆地东方区和乐东区气田水样品水化学常规分析为切入点,利用气田水矿化度、水型、钠氯系数(变质系数)、脱硫系数,氯镁系数等参数,深入分析了两区气田水地球化学特征及水化学组合参数特征,并判识对比了两区气藏封闭程度及其保存条件。在此基础上,结合莺歌海盆地天然气成藏地质条件,重点剖析了两区气田水分布规律及成因控制因素,探讨了两区气田水与天然气运聚成藏之间的成因联系。强调指出,两区气田水具有相似的形成演化特征,天然气保存条件好,但对比两区气田水的水化学组合参数,乐东区天然气保存条件稍差于东方区;东方区气田水以NaHCO3水型占绝对优势,其分布规律与断裂系统存在密切联系。该区水文地质开启程度差,气藏盖层封闭性好,有利于天然气富集成藏。乐东区气田水类型多样,成因复杂,天然气保存条件较好但相对东方区稍差。两区气田水具分区分块分布规律,莺歌海盆地泥底辟及其伴生热流体活动对气田水成因及分布规律与天然气运聚成藏等均具有重要控制作用和影响。     

二维有限元大地电磁正演模拟在Matlab上的实现

Matlab高级语言开发平台对矩阵的计算简便快速,并且绘图输出文件方便。以这些特点为契机,在Matlab平台上,讨论利用有限单元法实现二维大地电磁正演的问题,推导出相应的公式,计算地表或海底视电阻率及相位,并与解析解以及主流方法结果对比,证实了本文方法的正确性。     

Identification of geologic contrasts from landscape dissection pattern: An application to the Cascade Range, Oregon, USA

This paper demonstrates the plausibility of inferring the spatial variability of geology from topographically derived landscape dissection patterns. This enables surveying large regions for spatial variability in geology, for which direct remote sensing is not feasible, by studying variability in dissection pattern, a feature extracted straight off from digital elevation model data. Dissection pattern is obtained automatically by a novel algorithm, especially designed to delineate the valleys with high accuracy in order to reflect spatial variability in dissection density. The dissection pattern is encapsulated by a continuous map of drainage density, a raster variable best suited for showing spatial variability of dissection. Such a map, constructed for the study area in the Cascade Range, Oregon, USA, shows a sharp discontinuity in the dissection pattern, indicating change in underlying geology. Possible factors controlling the dissection pattern such as climate, local and regional slopes, vegetation, and geology are examined, and geology has been found to be the dominant controlling factor. The dissection contrast coincides with the boundary between the Western and High Cascades, two geologic provinces with different rock ages and types. The older and less permeable Western Cascades are associated with denser dissection pattern, whereas the younger and more permeable High Cascades correspond to less dissected pattern. This new mapping method can be applied to locations where topography is the only readily available data, and the generated map could be used to extract previously unknown geologic or environmental information.