A ＂Dressed＂ Ensemble Kalman Filter Using the Hybrid Coordinate Ocean Model in the Pacific

The computational cost required by the Ensemble Kalman Filter (EnKF) is much larger than that of some simpler assimilation schemes, such as Optimal Interpolation (OI) or three-dimension variational assimilation (3DVAR). Ensemble optimal interpolation (EnOI), a crudely simplified implementation of EnKF, is sometimes used as a substitute in some oceanic applications and requires much less computational time than EnKF. In this paper, to compromise between computational cost and dynamic covariance, we use the idea of ``dressing' a small size dynamical ensemble with a larger number of static ensembles in order to form an approximate dynamic covariance. The term ``dressing' means that a dynamical ensemble seed from model runs is perturbed by adding the anomalies of some static ensembles. This dressing EnKF (DrEnKF for short) scheme is tested in assimilation of real altimetry data in the Pacific using the HYbrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) over a four-year period. Ten dynamical ensemble seeds are each dressed by 10 static ensemble members selected from a 100-member static ensemble. Results are compared to two EnKF assimilation runs that use 10 and 100 dynamical ensemble members. Both temperature and salinity fields from the DrEnKF and the EnKF are compared to observations from Argo floats and an OI SST dataset. The results show that the DrEnKF and the 100-member EnKF yield similar root mean square errors (RMSE) at every model level. Error covariance matrices from the DrEnKF and the 100-member EnKF are also compared and show good agreement.     

长江口自适应网格的构造与水流和泥沙冲淤的数值模拟的初步研究

随着沿海经济带的开发利用,河口海岸动力学问题,如航道淤积、河口演变、港湾建设及污染物的排放和扩散等,日益引起人们的重视.数值模拟方法是研究这些海岸环境问题的理想工具之一,但由于河口区域的海岸线和河岸线的形状非常复杂,加上众多的岛屿,给模式网格的划分造成很大的困难.为此,我们将自适应网格的生成方法应用于河口港湾的数值模拟研究,以长江口和杭州湾的水动力学模拟为例,该法较好地克服了均匀网格拟合边界的困难,得到了较合理的计算结果.     

贵州盘县峨眉山玄武岩系顶部凝灰岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄:对峨眉山大火成岩省与生物大规模灭绝关系的约束

在20世纪90年代,有学者认为峨眉山大火成岩省(Emeishan Large Igneous Province, ELIP)大规模火山活动与二叠-三叠系之交(Permian-Triassic Boundary, P-TB)的生物大灭绝事件在时间上有耦合关系,随后的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素测年结果也显示峨眉山大火成岩省是晚二叠世形成的。但是,近些年大量的SHRIMP U-Pb测年结果表明,ELIP大规模火山喷发约在~260Ma;因此有研究认为,ELIP火山活动与中二叠世瓜德卢普期末(end-Guadalupian)的生物灭绝事件在时间上联系更加紧密。至于P-T界线生物大灭绝,现在多数学者认为是,由于西伯利亚大火成岩省火山强烈活动释放大量气体和火山灰所造成环境变化引起的。最近,我们在ELIP东部的贵州盘县峨眉山玄武岩系剖面中发现顶部发育厚度达近百米的凝灰岩层,其LA-ICP-MS U-Pb法测年结果为251.0±1.0Ma,与浙江煤山剖面中二叠系-三叠系边界处黏土层或火山灰层的锆石U-Pb年龄接近。因此,峨眉山玄武岩喷发结束的时间应该在P-T边界,与西伯利亚大火成岩省的主体喷发时间一致。新的测年结果暗示了ELIP火山活动与地球历史上最大的一次生物灭绝事件(P-T边界)可能存在着成因联系。     

一个三维变分海洋资料同化系统的设计和初步应用

介绍了新完成的一个基于三维变分方法的通用海洋资料同化系统OVALS(Ocean Variational Analysis System)的设计方案和在热带太平洋海洋资料同化中的初步应用. OVALS可以同化常规的现场海洋温盐观测资料和卫星高度计资料, 其中在海面高度资料同化中引入了一个新的基于三维变分的同化方案, 该方案考虑了背景场误差的垂直相关性和非线性的温-盐关系. 非线性的温-盐关系是通过将三维变分方法中的线性平衡约束方案推广到非线性的情况来实现的, 从而通过同化高度计资料来直接调整模式的温度和盐度场. 另外, OVALS还可以同化近年来投入运行的国际ARGO漂流浮标的温、盐廓线资料以及其他海温和盐度资料, 如船报海温资料和一些浮标阵列资料等. 利用OVALS和大洋环流模式在热带太平洋进行了21 a的同化试验. 试验结果表明, 同化系统通过对各种海洋资料的同化, 可以有效改进对海洋温度和盐度的估计, 其在420 m深度以浅的上层海洋的月平均温、盐度估计误差分别为0.63℃和0.34 psu.     

2020年上半年“COVID-19”疫情期间气象条件变化对四川盆地城市污染物质量浓度影响初步分析

大气污染物质量浓度变化主要受气象条件和人为排放变化所控制。2020年上半年在“新冠”疫情影响背景条件下,四川盆地的六项主要污染物质量浓度较往年有不同程度的变化,为了区分这些变化受气象条件和人为排放变化各自的影响程度,开展了气象条件变化对四川盆地污染物质量浓度影响的初步分析。分析结果表明:2020年1～6月整体空气质量优于2019年同期。主要影响污染物浓度的气象参数中,成都平原、川东北地区平均风速与往年相当,川南地区平均风速低于往年。从2020年3月开始,盆地各个城市的总降水量明显偏少,其中5月降水偏少情况最为严重,对应的相对湿度在5月同比较低。平均温度2020年高于2019年,尤其是5、6月平均温度较往年偏高大约4～5°C。月日照总时长从3、4月开始明显长于往年。用固定污染源,改变初始气象条件的方法进行数值模拟结果表明,PM2.5和PM10相似,1、2月模拟结果低于2019年,3、4月高于往年,5、6月同比偏低,主要偏差区域在川南城市群。SO₂ 在1、2月气象条件有利于扩散,3月川东北不利扩散,其余月份差距不明显。NO₂在2月气象条件较为不利,CO不利的月份为4月。4月气象条件有利于臭氧扩散,而5、6月盆地气象条件对O₃污染过程起了较强的推动作用。定量分析各个城市污染物浓度贡献率表明,受疫情影响,除臭氧外的颗粒物和气体污染物在1~4月人为排放贡献为负,5、6月由于全面复工复产,导致盆地的污染物浓度也有所上升,人为排放贡献率也大幅增加。O₃由于人为排放增加与不利气象条件叠加,导致盆地O₃污染情况较为严重。     

S^2MP结构分析

Ｓ＾２ＭＰ是ＳＧＩ刚刚推出的新一代体系结构,既具有ＭＰＰ的可扩展性,又具有ＳＭＰ的可编程性。将两者的优势集于一身。将Ｓ＾２ＭＰ与历史上曾经出现的两种多机结构进行比较,指出了Ｓ＾２ＭＰ结构的特点,分析结果认为Ｓ＾２ＭＰ是当代ＭＩＮＭＤ机器最具代表性的结构。     

河湖沙冲淤和三角洲发育的长期数值模拟研究

本文利用一个二维的水动力学和泥沙冲淤动力学模式,对河床演变和三角洲的发育过程进行数值模拟研究。动力模式包括水流方程、悬沙输送方程和底床变化（含推移质运动）方程。数值积分格式采用ＩＡＰ平方守恒格式和分解算法,使计算既省时又长期稳定。对一个理想的河湖区域进行了长达５０年的数值积分。模拟结果肯定了曾庆存等以前得到的主要结论,并得到一些新的结论。研究表明：泥沙首先在河流入口处沉积,并逐渐向下游推进和向河槽两边延伸;随着泥沙的沉积,底床逐渐升高,在河槽中形成了一个沙岛;在沙岛上游,原河槽中沉积的泥沙又被冲刷,重新出现深河道;数值积分５０年后,人口处已形成一个巨大的冲积扇（水下三角洲）,并不断向下游扩展,三角洲（包括沙岛）的前缘十分陡峭;由于泥沙的沉积,河床抬升,水深变小,水流速度场在整个堆积扇上明显增大,并在三角洲前缘出现明显的绕岛环流和河流分叉现象。模拟结果还表明,在漫滩区泥沙只淤不冲,而在河槽中既有淤积又有冲刷。此外,由于泥沙的淤积,使得湖型水库的水流入口处（库尾）水位明显抬高（即所谓“翘尾巴”现象）。这些结果在定性上与有关湖泊型水库淤积的观测事实是相当符合的。     

气象计算网格平台资源监视模块的设计与实现

气象计算网格聚合的计算资源具有地理分布、系统异构、运行状况与使用负载各不相同等特点。气象计算网格平台软件系统的资源监视模块, 涉及了远程气象网格节点、资源状态信息获取、web展示等3个层次。资源状态信息获取层可分为轮询、收集、整理等功能, web展示通过资源地理视图和资源列表栏目实现。基于ARCON客户工具箱技术开发实现了资源信息轮询和收集功能。现已实现对国家级网格节点及北京、成都、广州、沈阳4个区域级中心网格节点和安徽省级网格节点的10个高性能计算机系统的集中监视。     

热液金矿金的溶解和迁移研究进展

Au-S和Au-Cl配合物是金在热液中迁移的2种主要形式。近中性含硫热液中主要为Au(HS)2-,而Au-S二次中性配合物(如Au(H2S)HS0)可能是酸性热液中金的主要迁移载体。低硫高盐度高温热液中金主要以AuCl2-形式迁移。一些高温环境(如火山喷气)下,金可能以中性配合物如AuCl0和AuS.(H2O)m等形式进入气相流体。金以胶体形式运移可解释一些金矿空间上的大规模均匀展布。金也可能与As和Sb形成Au-S-As及Au-S-Sb的复合配合物协同迁移。指出了解成矿事实、改进实验设备、完善热力学参数、反应动力学及金的气相、表面过程迁移机制等将是今后研究的主要方面。     

矿山修复湿地生态系统构建路径探索

由于城市发展的需要,多年来对庐山市东牯岭进行大量花岗岩开采,造成矿山北部及中部遗留下数十个矿坑和大量开采创面,山体水土流失和岩层风化情况严重,破坏了区域生态环境和景观风貌。通过现场调查评估,提出通过构建湿地生态系统进行矿山修复的思路,包括坑群的改造、排土场复绿、植草沟和截水坝等措施,再现山岭森林环境。以东牯岭原有信息和庐山作为参考样本,恢复森林沼泽系统,并建立适合本地植被与野生动物的栖息地环境。