北京地区一次空气重污染过程的气象条件模拟参数化敏感性试验

气象预报是影响大气重污染预报精度的关键所在。针对2016年12月16～21日北京市一次重污染过程,开展了中尺度气象模式WRF的参数化方案配置敏感性试验。对微物理过程、长波辐射过程、短波辐射过程、陆面过程、边界层过程、近地面过程以及积云对流参数化过程进行组合优选,共设计51组参数化方案组合,分析不同模拟方案下北京市8个气象站点温度、相对湿度、10 m风速的模拟精度及其敏感性。试验结果表明:温度模拟对长波过程参数化方案最为敏感,集合离散度达2.4～7.4°C,再次是短波过程参数化方案;相对湿度模拟也对长波过程参数化方案最敏感,再次是陆面过程;风速模拟对不同过程参数化方案的敏感性程度差异不大。通过模拟结果与观测的统计对比,优选出模拟误差最小的方案组合为Lin微物理方案、RRTMG长波方案、RRTMG短波方案、Tiedtke积云对流方案、Noah陆面方案、MYNN 3rd边界层方案和MYNN近地面方案,并将其与集合平均、基准方案进行对比。对于集合平均来说,其温度模拟与观测相关系数为0.69,高于基准方案,其模拟偏差与均方根误差比基准方案低25%和11%;集合平均的相对湿度和风速模拟相比基准方案变化较小。与集合平均相比,优选方案能同时改进温度、相对湿度和风速模拟,使温度模拟偏差和均方根误差比基准方案下降35%和17%,使相对湿度模拟偏差和均方根误差下降43%和13%,使风速模拟偏差和均方根误差下降33%和24%。以上结果表明,参数化方案的敏感性试验和优选能显著减小重污染期间气象要素的模拟误差,重污染预报改进需重点关注参数化方案模拟上的不确定性。本研究也发现MYNN3rd边界层方案在这次重污染过程的气象要素模拟上具有良好性能,可为未来重污染预报改进提供参考。     

孟加拉湾风暴Mala登陆期间地形敏感试验

孟加拉湾是全球8个热带气旋易发生的地区之一。孟加拉湾风暴向偏北和偏东方向移动,会对中国青藏高原和西南地区形成重大影响,而孟加拉湾风暴的移动方向受到青藏高原和云贵高原大地形的影响很大。为了分析大地形对孟加拉湾风暴路径、结构变化和降水分布的作用和影响,文中利用WRF模式对2006年4月29—30日孟加拉湾风暴Mala的登陆过程进行数值模拟研究。试验结果表明:模拟风暴中心的路径和强度与实况虽有一定误差,但移动趋势均为东北方向,强度误差较小,表明WRF模式对本个例的模拟可以参考。通过不同地形高度敏感试验,分析风暴在登陆前后分别在全地形、半地形和零地形高度情况下的移动路径和速度、环流结构、动力结构以及在云南省产生的降水分布和强度。结果表明:风暴登陆前,大地形对风暴结构有间接影响,使高层出现倾斜。在风暴登陆过程中,地形的阻挡和摩擦作用能较明显影响风暴的移动路径和速度。风暴登陆后,地形抬升使风暴强度减弱,移动速度加快;结构由基本对称变为非对称,且斜压结构明显。地形对降水存在双重作用,一方面地形抬升使风暴产生的降水增加,另一方面地形摩擦使风暴强度减弱从而减少降水。     

基阶与高阶瑞利波联合反演研究

研究了六层层状介质模型瑞利波基阶和高模式波相速度对横波速度、深度的敏感性,结果表明：基阶波较高模式波对7 m以内浅部地层的横波速度更敏感,敏感性频带在10～25 Hz范围内,峰值频带集中在18 Hz左右;高模式波较基阶波对深部地层的横波速度更敏感,敏感性频带宽,峰值分散.基阶波对浅层的敏感性和高模式波穿透深度更深的特点为近地表岩土层二维横波速度结构的联合反演提供了前提条件.利用阻尼最小二乘SVD（Singular Value Decomposition）算法联合基阶与高模式波对理论模型和实例数据进行横波速度反演,反演结果表明联合反演增强了反演的稳定性,提高了反演的精度.     

横断山区近代气候变化的研究

横断山地处我国西南的藏东、川西和滇西北一带,境内地形复杂,平均海拔在3000米以上。长期以来,由于资料短缺,对该地区历史时期气候变化研究甚少。经实地考察,作者获取若干树木年轮标本,辅以其它类型资料,对该地区最近数百年来的温度、降水变化及气候类型演替,予以初步分析。并论及气候变化的振幅与周期性。     

UNCERTAINTY AND SENSITIVITY ANALYSES OF SEDIMENT TRANSPORT FORMULAS

ＵＮＣＥＲＴＡＩＮＴＹＡＮＤＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹＡＮＡＬＹＳＥＳＯＦＳＥＤＩＭＥＮＴＴＲＡＮＳＰＯＲＴＦＯＲＭＵＬＡＳＫｅｈＣｈｉａＹＥＨ１ａｎｄＳｅｎＬｏｎｇＤＥＮＧ２ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｒａｎｄｏｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ...     

土壤-植被-大气系统水分能量传输模拟和验证

本文建立了包括地下水的土壤－植被－大气系统水分能量传输综合模型,并对模型中冠层动量湍流交换反梯度传输现象的描述进行了改进。在此基础上,依据冠层内动量和热量的交换以及辐射传输过程,同时求解地表、冠层能量平衡方程,进而模拟饱和－非饱和土壤的水热传输。用浅地下水地区冬小麦田间试验资料对模型进行验证,结果表明,系统能量平衡各分量和土壤含水量的模拟与观测结果相当一致。模型敏感性分析发现,叶面积指数对总蒸散量的影响随叶面积指数的增加而逐渐减弱;叶片最小气孔阻力对总蒸散量的影响,在该阻力较小时更显著;地下水位对蒸散量的影响在它小于１．５ｍ时不显著,而在１．５～１．７５ｍ之间时,蒸散减小较快,主要由于土壤蒸发减小显著,冠层蒸腾稍有增加。     

阿克苏河灌区作物需水量对气候变化的敏感性分析

阿克苏河灌区是中纬度干旱区典型的绿洲灌溉系统,同时也是新疆第二大灌区,了解灌区作物需水量可为灌区种植结构调整、水资源优化配置提供科学依据。本研究基于联合国粮农组织(FAO)的Penman-Monteith蒸散发模型,结合作物系数法估算了阿克苏灌区作物需水量的时空变化及其对气候因子和作物种植结构的敏感性。结果表明,1960—2015年阿克苏灌区多年平均作物需水量为586 mm,且呈显著上升趋势,上升速率为38.43 mm/10 a。随着气候变化和作物种植结构的改变,1990—2015年间作物需水量急剧增加,增加速率高达99.37 mm/10 a。对于不同作物类型,果林的需水量最大,高达829.8 mm,其次是棉花、水稻和玉米,小麦需水量最低。阿克苏灌区的作物需水量对日最高气温和日照时数较为敏感,而对最低气温、风速和水汽压的敏感度较低。当日最高气温升高2℃时,作物需水量增加4%,当日照时数增加10%时,作物需水量将增加3.2%。另外,作物需水量对作物种植结构非常敏感,当果林的种植面积比例增加10%时,作物需水量增加了12.1%。     

Fluvial transport as a natural luminescence sensitiser of quartz

The optically stimulated luminescence (OSL) sensitivity of quartz sampled from the bed of the Castlereagh River in inland New South Wales increases linearly with distance downstream, through both a proportional increase in the number of luminescent grains and increases in the sensitivity of individual grains. It is argued that downstream transport provides numerous opportunities for repeated irradiation and bleaching which combine to increase sensitivity of the quartz grains. Individual quartz grains collected from the uppermost sampling site on the Castlereagh River increase in sensitivity in response to repeated cycles of laboratory irradiation, heating and illumination, providing an explanatory analogue. Furthermore, initially non-luminescent grains are shown to be ‘switched on’ by this same laboratory treatment. We conclude that downstream increases in the luminescence sensitivity of quartz observed in the Castlereagh River are due to intrinsic changes within the quartz and not due to any macro changes in the grains, for example polishing, or abrasion and loss of non-luminescent grains. We also infer that the high OSL sensitivity of sedimentary quartz from Australia is due to the predominance of environments which provide numerous opportunities for repeated irradiation, illumination and heating. Observation of the change in luminescence sensitivity of quartz bedload has the potential to provide additional information on the nature of bedload transport processes. Data from the Castlereagh River indicate that the rate of bedload transport is approximately constant along the 325 km sampled reach.     

致密砂岩储层速敏效应形成机理及其分布规律研究——以库车坳陷东部阿合组为例

库车坳陷东部下侏罗统阿合组是典型的致密储层,由于储层自身（特）低孔（特）低渗的物性特征,极易引发较强的敏感性。本文通过岩石薄片和扫描电镜的显微观察,结合X衍射测试分析和致密储层敏感性流动实验评价,从运移微粒的成因、 含量和孔喉特征等角度,分析了研究区产生速敏效应的内在因素; 结合速敏效应的实验评价,梳理引发研究层段速敏效应平面差异的主控因素,认为研究层段内广泛发育由刚性颗粒崩解而形成微小颗粒的含量以及孔喉大小和连通性好坏,是造成上述速敏效应平面差异的主控因素。通过对研究区速敏效应形成机理的具体分析和评价,为下一步的钻探和开采提供了切实可行的储层保护和改造建议。