秦岭北麓一次冷锋触发的短时强降水成因分析

2015年8月3日秦岭北麓突发短时强降水,强度之大近年少有,并引发山洪造成人员伤亡。应用高空观测资料、地面加密资料、NCEP再分析资料,并结合风廓线雷达和多普勒天气雷达资料分析发现,此次降水过程具备较好的对流潜势及湿度条件,由冷锋系统触发,冷锋系统结构特点包括:锋区前近地面水汽含量18 g·kg~(-1),锋面上升运动处于下沉运动之上、自由对流高度以下,850 h Pa以下强冷平流造成该层浅薄逆温,锋前出现显著对流不稳定,均为对流性强降水发生创造有利条件。强冷平流带来水平锋生,对流不稳定产生垂直锋生,总体强锋生主要出现在对流层中下层,达到20×10~(-10)K·s~(-1)·m~(-1)。秦岭的阻挡作用使得冷锋过境转为偏西风,并与强降水正反馈形成超低空强西风带。偏西风与迎面山体配合对降水产生增幅作用,并为降水区带来水汽输送,但超低空西风较强容易破坏雷暴单体的垂直结构,又使得降水不能长时间维持。风廓线雷达能够探测到冷锋系统的精细化垂直风场结构,反映了冷锋的垂直结构信息,并较其他气象要素更能提前预判系统发展,具有较强的预报指示意义。     

乌鲁木齐机场恶劣天气影响起飞航班延误的量化研究

基于2014—2017年乌鲁木齐机场每半小时的航空例行天气报告(MATER)报文资料及历史航班信息数据,应用相关的数据分解预处理方法及决策树模型的搭建,建立了影响航班延误的气象因子数据库,量化了乌鲁木齐机场恶劣天气对起飞航班正常性影响的程度。结果表明:(1)2014—2017年,乌鲁木齐机场航班延误时间多集中在100 min以上,其次为50 min以下;冬季因天气原因引起的延误最为严重,夏季天气条件最为良好,春秋季节为过渡季节。(2)各季节的影响因子各有差异,秋冬季节主要影响因子均为低能见度和云高,但因子的决策顺序不同;春季风向、风速为主要决策因子,且东南大风影响下延误严重;西北大风影响下延误较轻,还需进一步判定天气因子。(3)提取出了无法起降性天气,在该类天气下航班延误严重,建议做好取消航班的准备;条件性起降天气,该类天气下航班延误较为严重,但也可依据飞机、机长等条件选择性放行;等待性起降天气,在该类天气下延误不严重,天气生消较快,航班可将飞行前工作准备就绪,等待起飞。     

有限元法在桩靴承载力计算中的应用

自升式钻井平台插桩是地基土在桩靴荷载作用下发生连续的塑性破坏的动态过程,当地基极限承载力等于桩靴荷载时插桩完成。经典土力学极限承载力理论对土体潜在滑动面做了假设,无法有效分析土体内部的破坏过程。本研究应用有限元法（FEM ）对插桩过程进行了模拟,得到地基土的破坏机制以及中间荷载下土体的应力、应变情况,通过和各理论公式计算的极限承载力进行对比分析,分析影响地基极限承载力的因素。研究表明,基础宽度与硬土层厚度的比值 B/H越大,下卧软土层越容易发生塑性破坏,极限承载力明显下降,当B/H＜0．286时,可以忽略下卧软土层对地基承载力的影响。     

最小光谱相关约束NMF的高光谱遥感图像混合像元分解

提出了一种最小化光谱相关度约束的非负矩阵分解方法。该方法根据高光谱遥感图像中端元之间具有不相关性这一特点,提出了一种光谱相关度函数。该函数度量光谱之间的相关程度,函数值越小,光谱间的相关度越小。通过联合最小化光谱相关度函数和非负矩阵分解误差函数,使获得的光谱之间具有最小的相关性,从而获得端元光谱以及组分图。模拟实验和真实实验证明了算法的有效性。     

陕西一次强对流天气过程的中尺度及雷达观测分析

利用中尺度天气图分析方法,结合雷达资料分析了2010年9月1日发生在陕西中部的一次强对流天气过程.结果表明:(1)在弱天气尺度系统影响下,天气尺度分析不足以判断强天气发生的潜势条件;(2)探空资料的中尺度及其综合图分析能够清楚地反映冷暖平流、干线、湿舌、显著流线及切变线的位置,是强对流天气分析的有效手段;(3)08:00地面温度、露点温度能较好地指示关中以北黄土高原上强对流发生的潜势条件,通过14:00地面资料加密分析,能清楚地看出地面冷锋的位置及冷暖、干湿空气的交汇区域,有利于确定强对流发生区域.(4)新生对流云主要位于地面干线附近,下垫面对对流云初生也有较大的影响.尽管陕西西南部有较多的新生对流云,但云顶延展高度较低,产生闪电、雷暴和冰雹等天气的几率较小.(5)对流云发展过程中形成的强天气指示回波对预警有重要的作用,此次冰雹天气发展过程中形成明显的“V”形缺口、回波穹窿及上冲云顶,中层与下层强回波中心的水平位移超过1 km,45 dBz强回波延伸高度超过7 km,这些指标对强对流天气预警有较好的指示意义.     

人工生物土壤结皮对草本植物群落组成与多样性的影响

人工生物土壤结皮（Biological Soil Crusts, BSCs）指通过人工培养加速形成的BSCs,可用于沙化土地治理。目前关于人工BSCs的研究多在藻种选择与培养、接种方法优化及野外拓殖等方面,缺少其对荒漠生态系统功能恢复作用的研究。为探讨人工BSCs对草本植物多样性等荒漠生态系统功能恢复的影响,以腾格里沙漠东南缘人工BSCs与流沙为研究对象,对人工BSCs属性以及草本植物的组成、生长和多样性进行了研究。结果表明：人工BSCs样地共有9种草本植物,隶属于4科9属,其中苋科（Amaranthaceae）种数最多,其次为禾本科（Gramineae）,优势种为砂蓝刺头（Echinops gmelini）。对照组流沙的草本植物总盖度8%、生物量11.63 g·m^-2、丰富度0.71、多度1.00;人工BSCs草本植物的总盖度11%—19%、生物量80.00—179.70 g·m^-2、丰富度1.67—3.67、多度4.33—16.78。人工BSCs盖度与草本植物盖度为二次函数关系,而人工BSCs属性与草本植物的盖度、生物量、丰富度、多度均呈显著正相关关系。因此,人工BSCs形成与发育有利于草本植物的生长和多样性的恢复,加快了荒漠生态系统功能恢复。     

基于CiteSpace的国土空间用途分区研究进展

利用CiteSpace文献可视化软件和文献计量分析方法,分析1979—2020年CNKI期刊数据库中国国土空间用途分区研究的662篇相关文献,系统梳理其研究动态和发展脉络。结果发现：1）国土空间用途分区成果不断涌现,发文量总体呈上升趋势。总体可划分为土地用途分区（1992—2006年）、自然生态空间用途分区（2007—2017年）和国土空间用途分区（2018年至今）3个阶段,发文作者之间合作密切,形成具有规模的科研集群,“土地利用”这一关键词具有0.28的高中心性。2）国土空间用途分区研究政策导向性强,内容不断深化。分区理论、分区体系不断优化;研究方法从定性或定量转变为结合现代科学技术的应用;分区管制研究大多集中于现存问题发现、国外经验启示和分区实践研究3个方面。针对已有研究内容较为传统,科学验证研究不深,理论总结升华不够,以及对多学科融合和大数据的运用不足等问题,提出未来研究重点应包括：开展国土空间用途分区相关理论研究,深化生态空间、海洋空间与乡村建设空间用途分区研究,结合国土空间用途管制体系构建需求拓宽国土空间用途分区研究视角,基于多学科交叉融合开展方法与技术的创新应用等4个方面。     

川西义敦岛弧中生代典型花岗岩体矿物学、地球化学特征及岩浆来源探讨

义敦岛弧是位于松潘—甘孜褶皱带和羌塘地体之间的三叠纪火山岛弧。稻城岩体和海子山岩体分别为义敦岛弧上出露的晚三叠世和白垩纪花岗质岩体。结合岩石地球化学,以及偏光显微镜和电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)对上述岩体进行了系统的矿物学研究,结果表明:两个岩体的主要造岩矿物为斜长石(中长石—更长石),钾长石(正长石)、石英和黑云母(铁叶云母—铁质黑云母),副矿物为锆石、榍石、磁铁矿和磷灰石等;黑云母的成分表明两个岩体的源区均为壳幔混源。稻城岩体属高钾钙碱性系列,具过铝质特征的花岗岩,海子山岩体为高钾钙碱性—钾玄岩系列,同样具过铝质特征。根据锆元素饱和浓度温度计和稀土元素饱和浓度温度计对两个岩体进行了温度限定,稻城岩体岩浆形成的平均上限温度为783℃,海子山岩体岩浆形成时的平均上限温度为844℃。结合前人研究结果,笔者等认为稻城岩体为高分异I型花岗岩,可能为与扬子克拉通有关的晚古元古代至早中元古代的下地壳物质,在甘孜—理塘洋向西俯冲和闭合之后的弧—陆同碰撞背景下,因幔源岩浆的底侵作用而发生部分熔融,同时伴有少量的亏损地幔成分加入,因密度上升至中上—上地壳深度侵位,并且侵位后经历了快速的冷却过程,在侏罗纪之初冷却至300℃以下;海子山岩体为与俯冲有关的造山后伸展环境下形成的白垩纪A2型花岗岩,岩浆来源同样为地壳物质伴有少量地幔物质混合而成,且在地壳中侵位深度较浅,之后经历快速的冷却过程。     

利用多普勒雷达资料识别低空风切变和辐合线方法研究

该文研究了利用多普勒雷达径向速度资料识别低空风切变和辐合线的方法, 讨论了不同的计算“窗口”大小对资料预处理效果和梯度计算的影响, 并对几次强对流天气进行识别、分析。结果表明:预处理采取先中值滤波后滑动平均, 选择合适的“窗口”能在有效去除库间脉动的同时保持中尺度信息; 经过资料预处理后, 从径向速度计算的切变结果与径向速度中反映的中尺度结构比较一致, 能够从这些资料中自动提取辐合和切变的中尺度信息; 强降水回波与风切变高值区位置、变化趋势一致; 垂直切变能够提供径向风场的高低层配置信息; 利用径向速度资料可以实现对风切变和辐合线的自动识别, 为灾害性天气预警、预报提供重要的客观依据。     

两次飑线过程中短时强降水和冰雹强度差异及成因分析

利用常规观测资料、雷达反射率资料和NCEP/NCAR提供的FNL再分析资料,结合中尺度非静力模式(WRF)的模拟结果,分析了2009年6月3—6日两次飑线过程的环境背景、移动路径以及短时强降水和冰雹强度的差异及其产生的原因。结果表明:移动路径的差异主要由500 hPa以下引导气流不同造成。数值模拟和水汽试验得出,两次过程在垂直方向的水汽条件存在明显差异可能是短时强降水及冰雹强度不同的主要原因。700~850 hPa水汽的多少对霰(雹)比含水量的大小非常敏感,这一区域的水汽增多,则霰(雹)比含水量明显增加,反之,有明显减少。