陕西区域性暴雨过程的精细化客观识别及特征分析

采用2009—2021年陕西省内国家气象站以及区域气象观测站逐日降水资料,以某日出现暴雨站数至少占总站数的4%为识别条件,以降水强度、暴雨范围和持续时间建立综合强度评估指标,此区域暴雨过程识别方法与传统方法相比更加客观,基于此方法的识别结果分析陕西区域性暴雨过程的变化特征。结果表明:陕西区域性暴雨过程出现在4—10月,59.4%出现在夏季,最多发生在7月,33%出现在秋季,最多发生在9月。近13 a首次区域性暴雨出现日期呈提前趋势,平均每年提前1.5 d;末次日期呈缓慢推后趋势,平均每年推后0.7 d。暴雨过程频次平均每年8.2次,其中夏季4.8次,秋季2.7次;暴雨过程频次呈增加趋势,平均每年增加0.3次,夏季增加明显,秋季不显著。覆盖范围呈减小趋势,暴雨站数占比平均每年减少0.1%,局地性增强。76.4%的区域性暴雨过程持续1 d。区域性暴雨频次与陕西特色气候事件密切相关,夏季区域性暴雨多对应初夏汛雨强、伏旱弱,秋季区域性暴雨多对应秋淋强。     

西咸与西汉高速公路降水时空变化特征

利用2014—2020年西安—咸阳机场高速公路(简称西咸高速公路)和西安—汉中高速公路(简称西汉高速公路)交通气象站和临近国家自动气象站的逐小时降水资料,分析了西咸、西汉高速公路降水的时空分布特征。结果表明:西咸、西汉高速公路年降水量和降水日数由北向南逐渐递增。夜雨量大于昼雨量,夜雨出现的时间长、强度大。5—10月降水量占全年的69%~91%,其中6、9月偏高较多。5—10月小雨降水日数最多,暴雨日数最少,暴雨月平均降水量和降水强度的最大值均出现在7、8月。西咸、西汉高速公路为夜间至清晨和午后降水峰值型。西汉高速短时强降水发生频次较多,而西咸高速公路的极端强降水发生频次明显多于西汉高速,各公路点1 h最大降水量均发生在7、8月。21:00—01:00高速公路的降水量和强度偏大,且西汉高速公路多为山路,滑坡、泥石流等灾害发生的风险增大,尤其发生在夜间,危害更大。     

盖州青石岭震群重复地震尾波Qc值变化特征

选取营口台和岫岩台记录的2012~2017年辽宁盖州青石岭M_L≥2.5地震波形资料,利用波形互相关方法拾取青石岭震群重复地震序列,并采用Sato单次散射模型计算单台记录的重复地震序列尾波Q_c值对频率的依赖关系及随时间的变化。结合盖州青石岭震群地区的地震活动特征可知,Q_c值变化所反映的区域应力变化与中强地震具有一定相关性;盖州地区在M_L≥4.0地震后Q_c值波动明显,存在局部调整并恢复的特点,局部应力积累不足以孕育更大的地震,而是以多次中等地震的形式释放局部积累的能量。     

天山南北前陆冲断带构造滑脱层分布差异及对圈闭样式的控制作用

天山南北前陆冲断带具有较强的差异变形特征,滑脱层的差异对前陆冲断带变形特征及圈闭样式的影响较大,对于天山南北油气勘探具有重要意义。以地震资料解释为基础,通过断距测量、缩短量统计及平衡剖面复原等手段,对天山南北前陆冲断带构造变形差异进行研究,取得如下认识:(1)天山南北前陆冲断带滑脱层性质不同,库车前陆冲断带以古近系膏盐岩为滑脱层,分层变形特征显著;准噶尔盆地南缘前陆冲断带深层断层多穿过滑脱层,分层性差;(2)天山南北前陆冲断带新生代构造变形差异明显,库车前陆冲断带在该时期的平均缩短率为12.1%,准噶尔盆地南缘前陆冲断带的平均缩短率为9.93%,库车前陆冲断带的新生代变形强度比准噶尔盆地南缘前陆冲断带更强;(3)受滑脱层差异的影响,库车前陆冲断带滑脱层上下平均断距总体大于准噶尔盆地南缘前陆冲断带,且库车前陆冲断带的缩短量呈现“单段多峰”复杂的变化趋势,这是准噶尔盆地南缘前陆冲断带没有的特点,表明库车前陆冲断带滑脱层塑性和分层能力比准噶尔盆地南缘前陆冲断带强;(4)基于天山南北前陆冲断带断层活动和滑脱层差异的影响,准噶尔盆地南缘前陆冲断带以岩性—构造的复合圈闭为主,而库车前陆冲断带以盐下大型构造圈闭为主,岩性—构造圈闭为辅。准噶尔盆地南缘前陆冲断带深层和库车前陆冲断带的侏罗系—三叠系煤层、泥岩层等滑脱层控制的岩性—构造圈闭是未来油气勘探的有利目标。     

西藏波密冰川覆盖区大型河流与断裂带地下水转化关系

川藏铁路波密段穿越冰川覆盖区,分布多条与断裂复合发育的大型河流,水量丰富,可与断裂共同构成构造高压涌水突泥灾害风险源。本文通过多期测流和对大气降水、冰川、河流和地下水水化学、同位素特征分析,研究了大型河流的流量变化特征和地表水与断裂带裂隙水的转化关系。结果表明:西藏波密冰川覆盖区河水主要接受冰川融水和大气降水补给。雨季河水的δ18O和δD值小于旱季,说明河水雨季和旱季的补给源结构不同。旱季气温低,以大气降水补给为主;雨季冰川融水量陡增,为主要补给源。断裂影响范围内的古乡沟、比通曲和龙冲曲河水流量较大,均超过4×104 m3/d,但年内流量波动幅度小于非断裂带影响范围的河流。河流可渗漏补给断裂带水。浅层循环断裂带水年龄5～10 a,中深层断裂带水年龄超过4000 a,水岩作用较充分。非断裂带影响范围的河流与基岩风化裂隙水存在较密切的水力联系和较频繁的相互转化。研究成果可为青藏高原东部冰川覆盖区铁路隧道高压涌水突泥灾害的早期识别和灾害防范措施制定提供参考。     

东昆仑开木棋河东花岗闪长岩及其暗色微粒包体成因:来自年代学和岩石地球化学的证据

本次研究以东昆仑西段开木棋河东地区的花岗闪长岩及其闪长质微粒包体为研究对象,开展年代学和地球化学研究,探究其成因机制和构造背景.岩石学研究发现,花岗闪长岩与微粒包体具有相似的矿物组成,但微粒包体发育石英和长石斑晶,具有明显的岩浆混合印记.LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析揭示,花岗闪长岩的结晶年龄为240.1±1.5 Ma,属中三叠世早期.暗色微粒包体w(SiO2) 54.89％～56.08％,平均55.66％,MgO相对较低;寄主花岗闪长岩与暗色包体LaN/YbN分别为6.77～13.41和5.01～7.79,δEu均＜1或接近1;二者均富集为大离子亲石元素Rb,K和不相容元素U,Th;寄主花岗闪长岩Nb/Ta均值为10.98,与地壳Nb/Ta平均值相近,Sr均值为334×10-6,Yb均值为1.63×10-6,表现为低Sr低Yb型,推测寄主花岗闪长岩起源于含角闪石—石榴石—辉石的高压麻粒岩熔融.暗色微粒包体Nb/Ta值为13.87～16.19,均值为14.8,Rb/Sr值为0.22～0.34,具有壳幔混源特征.综合区域地质资料,本次研究认为开木棋河东地区含暗色微粒包体的花岗闪长岩形成于俯冲—碰撞转换阶段,即中三叠世早期阿尼玛卿古特提斯洋俯冲闭合和巴颜喀拉与昆仑陆块发生碰撞的构造转换阶段.     

1955—2014年华北地区低层气旋性风切变的变化趋势及成因

利用1955—2014年华北地区21站逐月降水观测资料、中国气象局国家气候中心环流指数资料和NCEP/NCAR再分析资料,统计分析近60 a华北地区低层气旋性风切变频次的变化趋势和突变、周期特征,并对其演变成因进行初步探讨。结果表明:近60 a来,华北地区低层气旋性风切变频次呈现显著减少趋势,风切变频次在1967年出现由多到少的明显突变,且在1955—1965年、1992—2000年间存在准3 a的振荡周期,而在1980—1992年间准4 a的振荡周期较显著,这与同期华北地区降水量的变化周期较吻合。华北地区低层气旋性风切变出现明显转折变化的原因主要是大气环流在前一年发生了较为显著的调整。     

北京一次短时局地大暴雨过程的特征及对云物理方案的敏感性数值模拟试验

云物理过程是云和降水形成的重要环节。本文针对2011年6月23日发生在北京地区的一次大暴雨过程进行了云降水与天气特征分析,并开展了WRF模式中10种不同云微物理方案对此次暴雨强度、落区和发生时间的敏感性数值模拟试验。研究结果表明,此次大暴雨是由多单体组织、合并形成深厚的中尺度对流系统,并具有明显的短时局地特征和有利的高低空、高低纬度大中尺度天气环流形势及强烈的水汽输送条件。暴雨强度、落区和发生时间的数值模拟结果对云物理方案非常敏感。不同云物理方案对累积降水量≥50 mm和≥100 mm的暴雨模拟的ETS评分显示,只有Thompson方案对此暴雨量级的评分均为正,其他方案的ETS评分均不理想,特别是对累积降水量≥100 mm的大暴雨模拟。在小时暴雨强度和发生时间方面,Thompson方案模拟效果也较好,其次是Lin方案和WSM6方案;对区域累积最大降水量和落区的模拟方面,Thompson方案和Morrison方案模拟的最大累积降水量更接近观测值,但在落区方面,一些具有完整云物理过程的单参数方案（Lin方案、WSM6方案）模拟效果较好,但模拟的最大降水量偏小。针对暖雨的双参数方案WDM6对区域平均降水模拟较好,但对暴雨极端降水模拟较差。对造成差异的原因分析表明,不同云物理方案的差异主要体现在雪和霰的参数化方面,由于采用的粒子谱分布、密度和末速度不同,导致云中粒子间的碰并和形成过程不同,大部分云物理方案模拟的霰含量高,雪含量低。这种云微物理过程的差异会导致云动力过程的反馈作用出现明显不同,但这种反馈作用的差异主要体现在降水粒子对上升气流的拖曳作用不同。尽管云中相变潜热过程对云动力过程具有很重要的影响,但不同云物理方案在相变潜热过程和温度廓线分布方面造成的差异并不明显。因此,云物理方案中考虑合理的粒子谱分布、形态和密度变化,有利于提高暴雨的模拟效果。     

中国市域尺度人为净氮磷输入及其空间异质性分析

为解析中国人为净氮输入(NANI)和人为净磷输入(NAPI)的来源和空间分布,本研究构建了中国市域NANI和NAPI模型,核算了2020年中国367个市域单元NANI和NAPI,并采用标准差椭圆方程和莫兰指数对其进行空间异质性分析。主要结论为：(1) 2020年中国NANI和NAPI分别为4 596.43 kg N/(km₂·a)和840.02 kg P/(km₂·a);(2)化肥施用是NANI和NAPI的主要贡献源,其中80.93%、89.65%的市域单元分别为其最大贡献源;(3)中国NANI和NAPI空间分布具有明显的聚集性和异质性,以胡焕庸线为界,东南部地区的NANI和NAPI明显高于西北部,聚集区域主要分布在华北平原地区。NANI和NAPI模型是一种定量评估区域内氮磷排放状态的模型,能够为中国氮磷污染重点区域的识别、污染治理等提供技术支撑。     

基于航空高光谱数据的近岸水体信息提取

近岸水体与人类生产、生活密切相关,航空高光谱遥感以其高分辨率、灵活等优点在环境监测中颇具潜力,尤其是在近岸水色、海岸带环境的实时监测中更具优势。基于与中国海监南海航空支队合作开展的航空高光谱遥感飞行实验资料,以湛江东海岛陆海区域为例,开展该海域水体遥感信息提取及分类研究。以不同地物遥感反射率信息为特征,通过光谱信息直方图进行了该海域水体信息提取方法探索。研究结果表明,湛江港及近海水体与陆地在近红外区域有较大区分度,直方图统计获得的最佳分离阈值可以很好地提取水体信息,但在水陆交界区域提取精度较低。在近红909.7 nm处,遥感反射率分割阈值为10.27%,水体提取精度为84%,kappa系数为0.686 2。