非绝热物理过程在模拟飑线系统中β尺度结构中的作用

利用经改进的中尺度模式，对一次飑线过程进行了多种对流参数化和显式水汽方案及地面加热过程的敏感性试验，结果表明中尺度对流性天气系统的成功预报，不仅取决于次网格尺度对流，而且取决于可分辨尺度相变过程及地面加热引起的边界层日变化。计入湿下沉的Ｆｒｉｔｓｃｈ－Ｃｈａｐｐｅｌｌ对流参数化方案和计入可分辨尺度凝结蒸发冻结融化等相变过程的预诊性显式方案的结合使用，对于真实模拟飑线等中尺度对流系统和减少或消除与中尺度涡旋及其降水过度加强相联系的类ＣＩＳＫ不稳定是十分必要和有效的。     

各种非绝热物理过程在中尺度模式中的作用

随着中尺度模式水平分辨率的不断提高,考虑加入尽可能合理的各种非绝热物理过程极为重要。如积云参数化需包括湿下沉气流、中上层的云卷出和非降水性浅对流。显式云物理方案需同时加入含有水相和冰相的预报方程,以计入水负荷、凝结蒸发、冻结融化和凝华升华的影响。本文首先从实测角度介绍上述物理过程在产生中β尺度环流结构的作用,然后通过一些敏感性数值试验来阐述它们如何帮助成功模拟不同的中尺度对流系统。这些物理过程的相对作用取决于网格距大小或可分辨尺度垂直运动的强度。当网格距在20～50 km之间,本文特别强调积云参数化和显式云物理方案的同时使用。最后对各种非绝热物理过程的耦合以及中尺度模式的局限性作了适当讨论。     

大气科学的世纪进展与未来展望

今天的大气科学已从20世纪初经验的阐述转变为既有理论基础又有客观定量化的一门数理学科,其发展步伐在近50年来不断加快。文章回顾了近百年来大气科学在探测、数值天气预报和气候研究3方面所取得的主要成就,并对大气科学在21世纪的潜在发展作一展望。大气探测、计算能力和信息输送方面的技术进步无疑是近代和未来大气科学迅速发展的巨大动力。这些技术进步促使数值模式分辨率在不断提高,越来越多的实测和卫星等遥感资料在通过反演和同化进入模式初始条件和全球气象分析场,模式物理过程和参数化逐步趋向现实,从而使全球和区域数值预报水平持续提高。同时对大量观测资料的统计分析和许多气候子系统耦合模式的若干试验,大大提高了对造成气候变化和影响的物理、动力机制的认识;特别是对全球气温变暖,其中人类活动的影响,以及ENSO的发生、发展和消亡的机制和过程的认识。近期数值天气预报则趋向于模式发展的统一、预报时效的增加和对有足够成员且有代表性的集合预报的日益重视。气候研究将致力于减少各物理和化学过程参数化、分辨率等因素在模式中的不确定性,逐步达到跨月、季节直至年代际气候变化的合理预测。可以预言在不久的将来,地球-空间系统各变量的观测和预报将逐步数字化、自动化,人们可提前3~5 d得知灾害性天气发生时间和地点的概率,人工影响天气等学科在21世纪将会有突破。同时,可以看到世界各国共同协作建立地球-空间综合观测系统,发展能“包罗万象”的地球-空间-减灾的统一模式。然后综合利用大量观测和模式资料,及时掌握地球-空间系统中的各尺度变化规律,以确保人类社会的持续发展。     

非对称型强飓风中的准平衡流特征分析

本文在论述飓风发生发展生命史过程中平衡、准平衡和非平衡态动力学特征的基础上,应用PV-ω方法,对具有非轴对称和长时间强度维持特征的飓风Bonnie（1998）进行了反演诊断分析,结果表明：基于非线性平衡模式的平衡流能够描述飓风水平涡旋场的基本特征,而加入准平衡ω方程得到的准平衡流能反映边界层入流、高层出流、眼墙区的剧烈倾斜上升运动和眼心区域的下沉运动.准平衡流描述了具有较长生命史组织化过程的强对流系统,而与其相联系的辐散运动与涡度同量级,证明了飓风准平衡流场具有涡散运动共存的特征,但在边界层顶的入流急流区和高层出流区仍存在高度非平衡态的超梯度流.利用反演的准平衡流场分析发现,当由环境风场低层到高层存在顺切变时,飓风内中尺度对流带移动方向的左侧,有利于强对流单体的发展和新对流单体的形成,右侧则相反,同时强气旋式旋转流场的作用,使得对流单体形成后随基本气流传播至对流减弱区,造成了飓风非对称结构的形成和维持.     

崩岗泥砂流粒度特性及流体类型分析——以广东五华县莲塘岗崩岗为例

崩岗泥砂流是降雨过程中在崩岗流域内形成的一种固液两相流,是崩岗侵蚀泥沙向外输移的主要方式,泥砂流流体类型的判别也是崩岗治理的依据之一。通过野外考察与现场采样,对崩岗泥砂流的粒度组成特性进行了分析。结果表明,泥砂流容重介于1.16~1.60 t/m3之间,含沙量为257.03~960.55 kg/m3,且均自沟道上部至下部逐渐降低。泥砂流浆体以粉砂和黏粒物质为主。随着容重的增加,粒度曲线由单峰型转变为与风化壳土体类似的双峰型,呈现无分选搬运的特点,且流体粒度逐渐粗化。泥砂流固体物质中值粒径与流体容重有较好的线性正相关关系。通过对泥砂流与泥石流和黄土丘陵沟壑区高含沙水流粒度特性的对比后发现,泥砂流属于高含沙水流向泥石流过渡的中间类型,但与泥石流具有更为密切的关系,可以认为泥砂流是广义泥石流的一个亚类,即崩岗型泥石流。     

崩岗地貌发育的土体物理性质及其土壤侵蚀意义——以广东五华县莲塘岗崩岗为例

崩岗集中发育在我国广东、福建等东南7省(自治区),面积约5万km2,是华南地区土壤侵蚀最严重的区域.崩岗是水力—重力复合侵蚀交替作用的产物,也是沟谷侵蚀发展的结果.崩岗主要发育在花岗岩厚层风化壳上,崩岗土体以高黏粒、低砾石含量的粗砂土为基本特征.崩岗崩积锥土体粒径自坡顶至坡脚由粗变细,反映出坡面流水的侵蚀和搬运过程.崩岗土体可蚀性强,可蚀性因子K值平均为0.26,比花岗岩红壤地区的平均K值高0.03 ～ 0.05.崩积锥坡脚K值大于坡顶,即坡脚可蚀性大于坡顶.崩岗崩壁和崩积锥土体的平均黏粒含量为10.13％,大于5％这一泥石流形成的必要条件.崩岗流域地形陡峻,一旦遭遇强降雨,有条件转化成“泥石流”.崩岗形成的“泥石流”平均中值粒径仅为常规泥石流的1/12,砾石含量仅为1/4.因此,崩岗型泥石流(即由崩岗转化成的“泥石流”)并不是通常意义上的泥石流,是广义泥石流大类中的一个新种——泥砂流.     

西藏扎布耶盐湖氧化硼含量空间分布遥感研究

利用Landsat-7多波段数据和氧化硼含量实测数据，在对数据进行预处理、波谱分析及相关分析等基础上，采用比值增强、主成分分析及彩色密度分割等处理方法，对浓度高、成分复杂的扎布耶盐湖氧化硼含量的空间分布进行了研究，揭示了扎布耶盐湖氧化硼含量的空间分布规律。     

1992年AndreW飓风的中尺度特征

根据PSU-NCAR中尺度模式(MM5)对1992年Andrew飓风数值试验的高分辨率输出资料,分析了Andrew飓风的中尺度特征,研究飓风中的眼区、眼壁区及螺旋性雨带区不同的热力学和动力学结构.轴对称的物理量分布展现了眼壁区区别于眼区和螺旋性雨带区的动力学特征,非对称的物理量分布则表明眼壁区的强风暴天气发生在飓风的西北侧区域,揭示了飓风眼壁区的强倾斜上升气流与外围的螺旋性雨带具有不同发展机制的天气学概念模型.     

1992年Andrew飓风眼壁区倾斜上升运动发展的可能机制——非线性对流对称不稳定

在1992年Andrew飓风数值试验输出高分辨资料的中尺度扰动结构分析基础上,对眼壁区倾斜上升运动进行了动力分析,指出存在一种非线性对流-对称不稳定的发展机理.梯度风不平衡是涡旋大气中提供对称不稳定的物理基础,并用模式资料诊断研究了倾斜上升气流存在的这种发展机理的可能.     

热带风暴Bilis（2006）登陆期间-波非对称降水分布成因的探讨

利用中尺度数值模式WRF-ARW对Bilis（2006）进行数值模拟,并进行地形和下垫面因素2个敏感性试验,诊断分析Bilis（2006）登陆期间-波非对称降水结构形成的动力因子。综合分析3个试验,结果表明环境垂直风切变对Bilis（2006）-波非对称降水结构形成的影响显著大于地形、登陆过程下垫面属性的改变和风暴移动速度的影响,冷空气的侵入对降水形成也有重要贡献。垂直切变的作用使顺切变左侧形成强降水,冷空气的作用与垂直切变的作用相互配合可能是顺切变方向和顺切变方向右侧强降水的主要成因。