Mid-Pliocene westerlies from PlioMIP simulations

The midlatitude westerlies are one of the major components of the global atmospheric circulation. They play an important role in midlatitude weather and climate, and are particularly significant in interpreting aeolian sediments. In this study, we analyzed the behavior and the possible mechanism involved in the change of the westerlies, mainly in terms of the jet stream position, in the mid-Pliocene warm period(3.3 to 3.0 million years ago) using simulations of 15 climate models from the Pliocene Model Intercomparison Project(Plio MIP). Compared to the reference period, the mid-Pliocene midlatitude westerlies generally shifted poleward(approximately 3.6 of latitude in the Northern Hemisphere and 1.9 of latitude in the Southern Hemisphere at 850 h Pa level) with a dipole pattern. The dipole pattern of the tropospheric zonal wind anomalies was closely related to the change of the tropospheric meridional temperature gradient as a result of thermal structure adjustment.The poleward shift of the midlatitude westerly jet corresponded to the poleward shift of the mean meridional circulation.The sea surface temperatures and sea ice may have affected the simulated temperature structure and zonal winds, causing the spread of the westerly anomalies in the mid-Pliocene between the atmosphere-only and coupled atmosphere–ocean general circulation model simulations.     

长江三角洲城市群对夏季降水影响机制的模拟研究

利用耦合了单层城市冠层模型UCM的中尺度模式WRF,对长江三角洲城市群夏季城市化效应进行了5 a(2003—2007年)高分辨数值模拟,并作了长江三角洲地区有无城市的对比试验。结果表明,城市化使得长三角城市群及其邻近地区,夏季近地层水汽混合比呈明显减少趋势,而850~700 h Pa层的水汽混合比有所增大。通过对比有与无城市各等级降水日所对应的2 m水汽混合比,得出小雨降水日对应的2 m水汽混合比差异与总降水日对应的差异最为接近。通过分析环流场、散度场和垂直速度场发现,水汽混合比的垂直变化是由于城市群的存在使得近地层辐合、850~700 h Pa层辐散的配置增强,以及在城市群上空增强了的垂直上升运动,从而增强城区对流活动,水汽的垂直输送也更为活跃,由此可能导致对流性降水的增加。     

Revisiting the size of nonspherical particles recorded by optical array probes with a new method based on the convex hull

In recent years, the Cloud Imaging Probe (CIP) and Precipitation Imaging Probe (PIP) produced by Droplet Measurement Technologies (DMT) have been introduced by a number of meteorological research and operation centers in China. The supporting software provided by DMT, i.e., PADS (Particle Analysis and Display System), cannot output detailed information on each individual particle, which definitely limits the in-depth utilization of cloud and precipitation particle image data in China. In this paper, particle-by-particle information was extracted by decompressing the CIP and PIP original particle image data, based on which a new definition of the dimension for nonspherical particles is proposed by using the area of the convex hull enclosing a particle to obtain the equivalent diameter of a circle with equal area. Based on the data detected during one flight in Inner Mongolia, the particle size distribution obtained using the new particle size definition and that used by the other four existing definitions are compared. The results show that the particle number concentration calculated using different particle size definitions can vary by up to an order of magnitude. The result obtained based on the new particle size definition is closest to that calculated with the area-equivalent diameter definition.摘要 国内许多气象部门已引进美国DMT公司的云粒子图像探头 (CIP) 和降水粒子图像探头 (PIP) . 由于其配套软件不能输出逐个粒子的详细信息, 在很大程度上限制了对云降水粒子图像探测数据的深入挖掘. 通过解析CIP和PIP原始数据, 提出了一种基于包围粒子凸多边形的面积求取粒子尺度的新定义. 利用在内蒙古的一次航测数据, 对比分析了基于新定义及已有的四种粒子尺度定义求取的粒子尺度谱分布.     

多变量干旱事件识别与频率计算方法

干旱持续时间久、影响范围大,时空连续性是干旱的基本特征,以往研究大多考虑单变量或双变量。通过给定阈值识别干旱斑块和判断两相邻时间干旱的连续性,提出了时空连续的干旱事件三维识别方法,用干旱历时、干旱面积、干旱烈度、干旱强度和干旱中心位置5个特征变量对一场干旱事件进行度量;提出了基于Copula函数的干旱历时-面积-烈度三变量频率分析方法。以中国西南地区为例,采用SPI(Standard Precipitation Index)干旱指标识别了近52年发生历时等于或大于3个月的干旱事件,一共78场,其中2009年8月至2010年6月最严重干旱事件的重现期为94年一遇。通过比较概率分布函数和Copula函数,表明在干旱频率分析时需要考虑干旱历时、面积、烈度3个特征变量。     

紫色土坡地泥岩裂隙潜流中的胶体迁移

为探求自然胶体迁移进入地下水的潜力,建立原位坡地径流观测场,研究了2013年夏季3场不同雨型降雨事件下,紫色土坡地(1 500 m2)泥岩裂隙潜流中自然胶体的迁移规律。结果表明:裂隙潜流中胶体对降雨的响应时间为30~90 min,比潜流对降雨的响应更迅速,且取决于坡地雨前干旱情况及降雨强度;胶体浓度峰早于潜流流量峰,峰值浓度相对背景浓度可增加1~2个数量级,最大雨强及雨型决定潜流流量和胶体浓度峰型。气液界面是胶体初始迁移响应的主要驱动因素,雨水混合土壤前期水对土壤介孔和大孔内壁胶体的剪切、裹携是胶体释放、分散与迁移的主要机制。因此,胶体辅助运移可能成为紫色土地区吸附性较强的污染物(如磷、疏水性农药等)的重要迁移方式。     

带有复合摩擦阻尼系统的基础隔震结构分析

针对常规摩擦阻尼器的起滑力难以确定的问题,提出了复合摩擦阻尼系统（CFDS）,它由非线性硬弹簧和摩擦阻尼器串联而成。当地震较小时,摩擦阻尼器处于附着状态,非线性硬弹簧发挥作用,防止隔震层位移过大;当地震较大时,非线性硬弹簧的变形则保持不变,摩擦阻尼器处于滑动状态,通过摩擦阻尼耗散能量。建立了带有复合摩擦阻尼系统的基础隔震结构的运动方程,指出摩擦阻尼器处于附着和滑移2种状态下边界条件。据此研究了常规强震和近断层脉冲型地震动作用下复合摩擦阻尼装置对橡胶隔震结构的减震效果。仿真分析表明：安装复合摩擦阻尼系统,在显著降低隔震层位移的同时,对上部结构的层间位移和加速度均有一定的减震效果;并且,在整个运动过程中,摩擦阻尼器会在附着和滑移2种状态之间来回切换。详细研究了复合摩擦阻尼系统的３个参数对隔震结构的减震效果。结果表明：在不同地震波作用下,由于摩擦阻尼系统参数的变化导致隔震结构地震响应的变化趋势是不同的,因此最优参数的取值与输入地震波类型和地面加速度峰值有关,并且不存在使隔震层位移和上部结构加速度同时达到最小的最优参数,因此需要设定合适的控制目标以确定适当的阻尼系统参数。     

山东省青岛市灵山岛下白垩统中发现鱼类和叶肢介化石

山东省青岛市灵山岛下白垩统沉积岩地层首次发现鱼类和叶肢介化石。鱼类化石为Lecoptera sinensis Woodward(中华狼鳍鱼);叶肢介化石为Yanjiestheria Chen(延吉叶肢介属),分为4个种。该鱼化石属于热河生物群的典型分子,和该叶肢介属在胶莱盆地中广泛分布,属于早白垩世陆相河湖动物群。两类化石同层保存,化石保存完整,属于原地埋藏,所以含这些化石的地层应属于陆相沉积,而与海相沉积关系不大。这套地层因岩性和沉积环境与胶莱盆地南部地区的莱阳群法家茔组(K_1f)非常接近,建议使用法家茔组之名,而不使用因被认为是海相浊流沉积而命名的"灵山岛组"。     

一种基于物性数据的深部三维地质建模方法

地质采样信息不足是制约深部三维地质建模的重要因素, 深部物性探测数据由于其易于获取而能够有效形成可视化模型.结合这一特点, 在地质调查项目工作中探索出了一种基于物性探测数据的三维地质建模方法.它首先利用岩石样品物性测量实验数据提取出物性参数及其对应地质属性的映射关系, 然后将不同地球物理方法所获取到的物性数据进行综合建模并解释, 最后将解释后的可视化模型转换为地质三维模型.实践证明, 该方法能够针对性地解决项目中的一些深部地质三维建模问题.      

对偶四元数法在稳健点云配准中的应用

针对点云特征点含有粗差的问题,提出了基于对偶四元数的稳健点云配准方法。遵循加权最小二乘原则构建了基于对偶四元数的稳健点云配准模型,运用拉格朗日乘数法推导了旋转矩阵和平移向量求解公式,研究了新权计算与坐标转换迭代步骤。实例证明,该方法能够有效识别并剔除粗差,提高点云配准精度。     

上海城市热岛与热浪协同作用及其影响因子

在全球变暖的背景下,热浪变得更加频繁。城市地区由于城市热岛效应在热浪事件中承受更大的风险。然而城市热岛与热浪之间的相互作用还少有研究。利用2016-2017年两个夏季（6-8月）上海城、郊气象站逐时气温、风速、相对湿度资料、城区徐家汇和郊区奉贤涡动相关通量观测资料对比分析了热浪和非热浪期间城市热岛强度的差异,并利用一个平流扩散解析模型揭示了城市热岛与热浪相互作用的物理机制。结果表明,热浪期间的城市热岛强度相比非热浪期间明显增强,且白天增强大于夜间,显示出城市热岛与热浪之间的协同效应。热浪期间城、郊相对湿度比值相对非热浪期间明显减小,表明热浪期间城区地表相对郊区变得更干,从而抑制了蒸发作用,加剧了城市热岛强度;平均风速也明显减小,平流降温效应减弱,对城市热岛强度起正反馈效应。热浪期间城区净辐射通量的增加大于郊区,使城区获得更大地表辐射输入;由于城区更少的植被覆盖和更多的不透水下垫面,热浪期间城区潜热通量略有降低,而郊区明显增加;城区感热通量增幅则大于郊区,这种感热和潜热通量分配的改变也加剧了城市热岛强度。本研究对城市如何应对加剧的热风险具有重要的科学指示意义。