An Overview of BCC Climate System Model Development and Application for Climate Change Studies

This paper reviews recent progress in the development of the Beijing Climate Center Climate System Model(BCC-CSM) and its four component models(atmosphere,land surface,ocean,and sea ice).Two recent versions are described:BCC-CSM1.1 with coarse resolution(approximately 2.8125°×2.8125°) and BCC-CSM1.1(m) with moderate resolution(approximately 1.125°×1.125°).Both versions are fully coupled climate-carbon cycle models that simulate the global terrestrial and oceanic carbon cycles and include dynamic vegetation.Both models well simulate the concentration and temporal evolution of atmospheric CO_2 during the 20th century with anthropogenic CO2 emissions prescribed.Simulations using these two versions of the BCC-CSM model have been contributed to the Coupled Model Intercomparison Project phase five(CMIP5) in support of the Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC) Fifth Assessment Report(AR5).These simulations are available for use by both national and international communities for investigating global climate change and for future climate projections.Simulations of the 20th century climate using BCC-CSMl.l and BCC-CSMl.l(m) are presented and validated,with particular focus on the spatial pattern and seasonal evolution of precipitation and surface air temperature on global and continental scales.Simulations of climate during the last millennium and projections of climate change during the next century are also presented and discussed.Both BCC-CSMl.l and BCC-CSMl.l(m) perform well when compared with other CMIP5 models.Preliminary analyses indicate that the higher resolution in BCC-CSM1.1(m) improves the simulation of mean climate relative to BCC-CSMl.l,particularly on regional scales.     

南海大洋钻探及海洋地质与地球物理前沿研究新突破

南海是西太平洋地区规模最大且具有代表性的边缘海盆地之一。经过近几十年的研究积累,尤其是通过实施5个国际大洋钻探航次(1999–2018年)与国家自然科学基金委“南海深海过程演变”重大研究计划(2011–2019年),我国科学家获得了大量宝贵的第一手资料,取得了一系列创新进展与重大突破,标志着南海海洋地质与地球物理研究正走向国际前沿。重要研究成果包括:(1)新提出南海是“板缘张裂”盆地,与经典的大西洋型陆缘模式不同;(2)大洋钻探首次获取了基底玄武岩样品,结合中国在南海首次深拖地磁测量实验,精确测定了南海海盆玄武岩年龄,揭示南海海盆从东向西分段扩张;(3)大洋钻探结果发现南海陆缘岩石圈减薄之初岩浆迅速出现,未发现缓慢破裂造成的蛇纹岩出露;(4)发现南海扩张结束后仍存在大量岩浆活动,可能受控于多种构造与地幔因素;(5)地球化学证据与地球动力学模拟都显示南海岩浆的形成受到周边俯冲带的影响。目前我国的海洋地球科学正在进入崭新的发展阶段,有望以南海为基点,开始拓展到周边大洋,通过主导大型研究计划以及建设我国大洋钻探平台,以提升我国在南海、西太平洋与印度洋海洋地质科学研究的实质性影响力与引领地位。     

A statistical predicting scheme of the intensity of the sth over the western North Pacific

By performing error analysis of the information from the 48-hr forecasting charts of the 500-hPa fields by the B model over eastern Asia in the period of July to September 1982 and expansions of the height fields of westerlies and the subtropical zone by use of the Chebyshev polynomial and EOF, respectively, a scheme is developed for predicting the synchronous STH coefficient (i. e. time coefficient) in terms of the Chebyshev one, thus making possible statistical forecasting of the 500-hPa subtropical field within 48 hr. Tests with independent samples indicate that, to a certain extent, this scheme can be used in operational prediction as a reference.     

辽宁盘锦荣兴港作业区MT19钻孔海洋沉积物粒度特征

使用激光粒度分析仪对辽宁盘锦荣兴港MT19钻孔6个样品进行分析,运用福克-沃德（Folk-Ward）图解法计算相关粒度参数并绘制输出粒度频率特征曲线。结果表明：盘锦荣兴港沉积物中黏土(d＜0.004 0 mm)的体积分数最小,平均值为8.49%;粉砂(0.004 0～0.063 mm)的体积分数较大,平均值为38.39%;砂(0.063～2.00 mm)的体积分数变化较大,平均值为53.13%。Shepard沉积物三角形分类图解表明,研究区沉积物类型多属于粉砂质黏土和黏土质粉砂;粒度频率曲线显示,除MT19-2-2号样品为主次三峰型外,其余均为主次双峰型,说明该区域在海进-海退过程中的某些时段沉积环境相似,出现了沉积物粒径组合及大小相似的情况。     

槽区岩相古地理与板块沉积学

槽区岩相古地理是大陆边缘地质中一项有待探索的综合研究领域,也是“八五”期间岩相古地理工作面临的新课题。由于槽区的自身特征决定了我们不能直接将台区岩相古地理工作的理论、实践和编图方法移植到槽区岩相古地理的研究中,因此,必须从槽区沉积地质特征探索其岩相古地理工作的理论与方法。下面是笔者等近年来在新疆北部泥盆纪活动大陆边缘进行槽区岩相古地理工作的点滴体会,意在抛砖引玉。     

洪水灾害分析与评估的综合集成方法

从系统论的观点出发,提出了洪水灾害复杂大系统的概念,讨论了该系统的组成特征及其高维性、动态性、复杂性等特征和基于定性与定量的综合集成方法,探讨了洪水灾害系统模拟、预测、评估与决策的综合分析方法。为进一步开展洪水灾害的管理与调控方法的研究奠定了基础,并将有利于促进资源、环境与社会的协调发展。     

利用矿物方解石进行水体除磷实验研究

为探索解决水体富营养化问题的新方法,利用矿物方解石对含磷溶液进行了除磷实验。实验结果表明,方解石晶芽可以促进磷的沉淀,降低溶液磷浓度;其降磷效果与溶液初始磷浓度有关,初始磷浓度为1.2mg/L,除磷率为12.68%,初始磷浓度为3mg/L,除磷率为69.94%,初始磷浓度为5mg/L,除磷率为88.48%;同样,实验温度升高,可使方解石降磷效果明显提高。经透射电子显微镜测试,除磷沉淀物没有明显的晶质体特征。     

东海盆地中、新生代盆架结构与构造演化

基于地貌、钻井、岩石测年和地震等资料,分析盆地地层分布、盆架结构、构造单元划分和裂陷迁移规律,结果表明东海盆地由台北坳陷、舟山隆起、浙东坳陷、钓鱼岛隆褶带和冲绳坳陷构成,是以新生代沉积为主、中生代沉积为辅的大型中、新生代叠合含油气盆地;古元古代变质岩系构成了盆地的基底。该盆地不仅是印度-太平洋前后相继的动力体系作用下形成的西太平洋沟-弧-盆构造体系域一部分,而且也是古亚洲洋动力体系作用下形成的古亚洲洋构造域和特提斯洋动力体系作用下形成的特提斯洋构造域一部分,晚侏罗世至早白垩世经历了构造体制转换,盆地格局发生重大变革,早白垩世以前主要受古亚洲-特提斯洋构造体制影响的强烈挤压造山和地壳增厚作用演变为早白垩世以来主要受太平洋构造体制控制的陆缘伸展裂陷和岩石圈减薄作用,经历侏罗纪古亚洲-特提斯构造体制大陆边缘拗陷和白垩纪以来太平洋构造体制弧后裂陷两大演化阶段。白垩纪以来太平洋构造体制的弧后裂陷演化阶段可细分为早白垩世至始新世裂陷期、渐新世至晚中新世拗陷期和中新世末至全新世裂陷期。     

岩土应变损伤变量测度研究

岩土材料变形破坏损伤测度关系到其稳定性计算结果的可靠性。在考虑了现有岩土损伤模型不完备性的基础上,分析了岩土材料的损伤值存在上限1的非可达性,提出了以应变对线弹性本构曲线的偏离量（差应变）与应变的比值作为损伤量度的方法。根据试验结果进行计算分析表明,其可对初始损伤和临界损伤进行准确计算。同时,根据岩石脆性破坏试验,指出岩石在由弹性阶段向非弹性阶段过渡时存在材料损伤度的陡增区间,其与岩石材料内部微裂纹的扩展与相互屏蔽作用有关,在这个区间岩石的应变和损伤会出现局部化集中。     

基于水热耦合的青藏高原分布式水文模型 ——Ⅱ.考虑冰川和冻土的尼洋河流域水循环过程模拟

尼洋河流域是雅鲁藏布江第四大支流,受冰川、积雪和冻土影响,水循环关系极其复杂。为深入研究该区域内的水文循环过程,本文在寒区水循环模型（WEP-COR）的基础上,针对青藏高原气候和地质特点,构建了耦合“积雪-土壤-砂砾石层”连续体和“积雪-冰川”水热过程模拟的青藏高原分布式水循环模型（WEP-QTP）。在尼洋河流域通过对2013—2016年的流量过程模拟发现,工布江达和泥曲站的逐月流量Nash-Sutcliffe效率系数分别达到0.810和0.752,比改进前的0.430和0.095有明显提升;以2015年为例,对比WEP-COR和WEP-QTP模型发现,WEP-QTP模型在汛期特别是主汛前（冻土融化期）模拟的流量过程不会出现较大的波动,模拟得到的逐日流量Nash-Sutcliffe效率系数相比WEP-COR从-0.67提高到0.54。模型增强了地下水含水层的调节作用,使得流量过程更加平稳且接近实测,研究结果表明,WEP-QTP模型适用于青藏高原的水文模拟。