FGOALS/RegCM动力降尺度对南亚夏季气候变化的预估

基于CORDEX计划的试验设计,利用区域气候模式Reg CM3对全球模式FGOALS-g2在RCP8.5情景下的预估结果进行动力降尺度,预估了南亚地区未来近期(2016~2035年)和远期(2080~2099年)的夏季气候变化特征。结果显示,未来两个时段的气候变化空间分布类似,只是远期的变化幅度更大。具体表现为:高低空急流减弱,低空急流中心向北移动。南亚地区整体降水减少,但其北部降水显著增加。降水变化的空间分布主要受降水频率的控制,且降水频率随强度分布的变化表现出明显的地域差异。降水的未来变化特征与水汽输送的变化有密切联系。在区域模式中,受低空急流减弱和北移的影响,水汽输送减弱,对应降水减少。而在全球模式中,虽然季风环流也在减弱,但可降水量增加起主导作用,使得预估的水汽输送增强、降水量增加。     

CMIP5气候模式对中国未来气候变化的预估和应用

气候模式是研究气候系统和气候变化的有力工具,其模拟结果是进行气候预测和气候变化风险评估的重要数据基础。随着全球气候变暖速度加快,地表生态环境、水文动态循环过程、社会经济发展等都受到其影响,进而影响到人类的生产和生活。利用气候模式对未来气候变化特征进行评估和预测,可为人类调整发展策略以适应气候变化提供科学依据。通过汇总CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)模式在气候变化方面的相关研究,综述了CMIP5气候模式在农业生产、水文动态监控以及其他领域中的应用,最后指出了CMIP5气候模式在模拟预估未来气候变化上存在的不足,并展望了CMIP5气候模式在未来的应用。     

高分辨率光学遥感影像核线提取

高分辨率卫星的发展使遥感影像的广泛应用成为可能,在摄影测量领域具有重要意义的核线是高分辨率光学遥感影像应用的基础。本文基于有理函数作为通用的几何模型研究线阵CCD影像的理论依据,在一种新的有理函数反演模型基础上,确定像点的虚拟物方点,利用核线投影轨迹生成算法获得核线在左右影像范围内的走向和形状,结合3组不同传感器获取的不同地区的遥感数据进行了本文方法的验证,证明其有效性,证明本文方法可以快速高效地实现核线提取。     

基于CMIP5模式的中国地区未来高温灾害风险预估

本文利用CMIP5中22个全球气候模式模拟结果和相关社会经济数据,对RCP8.5情景下中国未来近期（2016-2035年）、中期（2046-2065年）、远期（2080-2099年）3个时段高温灾害风险的变化趋势进行了定量预估。结果表明：中国未来不同时期高温致灾危险度可能逐步增加;未来不同时期高温风险也趋于升高。III级及以上的高温灾害风险等级范围将增大,特别是东北三省、内蒙古、陕西、宁夏、贵州、福建等省（区）处于高风险等级的面积明显增大,山东、河北、河南、安徽在近期将出现V级高温灾害风险,中期和远期V级高温灾害风险将扩展到江苏、湖南、湖北、江西、四川、广西和广东等省（区）。     

不同气候变化情景下中国血吸虫病传播的范围与强度预估

旨在采用区域气候模型PRECIS模拟的A2、B2两种温室气体排放情景下,预估2050年时段(2046—2050年)和2070年时段(2066—2070年)我国血吸虫病的传播范围和强度的变化状况。结果表明,相对2005年时段(1991—2005年),2050年和2070年时段A2、B2情景下血吸虫病分布范围的北界线出现北移,在中国东部尤其是江苏和安徽省境内北移明显。2050年时段,A2、B2情景下的血吸虫病潜在北界线分布相似。长江、洞庭湖及鄱阳湖周围的血吸虫传播指数明显上升,以洞庭湖周围与湖北省内的长江沿线区域上升更加明显。2070年时段,A2情景下血吸虫病潜在北界线的北移趋势明显大于B2情景,进入到山东省境内。血吸虫传播指数进一步增加,A2情景增加的幅度明显大于B2情景。总之,在未考虑将来的适应措施与其他环境因素对血吸虫病传播影响的前提下,A2、B2情景下的血吸虫病的流行区分布和传播指数都将发生明显变化,其中A2情景对我国血吸虫病流行的影响程度大于B2情景。     

东亚夏季风变化机理的模拟和未来变化的预估:成绩和问题、机遇和挑战

东亚夏季风对于我国东部气候具有重要影响,呈现出多种时间尺度的变化特征。在理解东亚夏季风过去和当前的变化机理、预测和预估其未来变化等方面,气候系统模式发挥着不可替代的作用。但是当前的气候模式在东亚夏季风的模拟上尚存在诸多不足,这使得其模拟结果存在不确定性,既制约了我们对过去和当前季风变化机理的准确理解,又降低了未来预测预估结果的可信度。关于造成季风模拟偏差的原因,既涉及模式本身的性能问题,又与模拟系统的构建、强迫资料的误差、乃至我们当前对季风变化规律自身的认知水平有关。本文以时间尺度为序,从气候态、日变化、年际变率、年代际变率、长期气候变化和未来预估等季风学界关注的热点问题角度,本着总结成绩、归纳问题、寻找机遇、面对挑战的目的,从七个方面系统总结了当前气候模式的水平,归纳了其主要偏差特征,讨论了影响模式性能的可能因素。内容涉及模式分辨率和地形效应、对流和云辐射效应的作用、与季风相关的热带海气相互作用关键过程、内部变率（太平洋年代际振荡）、自然变率（太阳辐照度变化和火山气溶胶强迫）和人为辐射强迫（人为温室气体和气溶胶排放）对季风变化的不同影响、热力和动力过程及气候敏感度对季风环流（副高）和降水预估不确定性的影响等。最后从优化参数、实现场地观测和过程模拟的协同、发展高分辨和对流解析模式等角度,讨论了提升东亚夏季风模拟能力的技术途径。     

基于空间投影理论的RPC模型求解方法研究

利用遥感影像成像时的空间投影模型并顾及全球DEM建立了一组虚拟的三维控制点用于求解RPC模型,解决了严格成像模型未知或过于复杂难以建立,同时控制点数量严重不足时RPC模型的求解问题。试验证明该方法理论严密,精度较高。     

A stabilized extended finite element framework for hydraulic fracturing simulations

We present a stabilized extended finite element formulation to simulate the hydraulic fracturing process in an elasto‐plastic medium. The fracture propagation process is governed by a cohesive fracture model, where a trilinear traction‐separation law is used to describe normal contact, cohesion and strength softening on the fracture face. Fluid flow inside the fracture channel is governed by the lubrication equation, and the flow rate is related to the fluid pressure gradient by the ‘cubic’ law. Fluid leak off happens only in the normal direction and is assumed to be governed by the Carter's leak‐off model. We propose a ‘local’ U‐P (displacement‐pressure) formulation to discretize the fluid‐solid coupled system, where volume shape functions are used to interpolate the fluid pressure field on the fracture face. The ‘local’ U‐P approach is compatible with the extended finite element framework, and a separate mesh is not required to describe the fluid flow. The coupled system of equations is solved iteratively by the standard Newton‐Raphson method. We identify instability issues associated with the fluid flow inside the fracture channel, and use the polynomial pressure projection method to reduce the pressure oscillations resulting from the instability. Numerical examples demonstrate that the proposed framework is effective in modeling 3D hydraulic fracture propagation. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Projection of glacier runoff in Yarkant River basin and Beida River basin,Western China

Potential changes in glacier area, mass balance and runoff in the Yarkant River Basin (YRB) and Beida River Basin (BRB) are projected for the period from 2011 to 2050 employing the modified monthly degree‐day model forced by climate change projection. Future monthly air temperature and precipitation were derived from the simple average of 17, 16 and 17 General Circulation Model (GCM) projections following the A1B, A2 and B1 scenarios, respectively. These data were downscaled to each station employing the Delta method, which computes differences between current and future GCM simulations and adds these changes to observed time series. Model parameters calibrated with observations or results published in the literature between 1961 and 2006 were kept unchanged. Annual glacier runoff in YRB is projected to increase until 2050, and the total runoff over glacier area in 1970 is projected to increase by about 13%–35% during 2011–2050 relative to the average during 1961–2006. Annual glacier runoff and the total runoff over glacier area in 1970 in BRB is projected to increase initially and then to reach a tipping point during 2011–2030. There are prominent increases in summer, but only small increase in May and October of glacier runoff in YRB, and significant increases during late spring and early summer and significant decreases in July and late summer of glacier runoff in BRB. This study highlights the great differences among basins in their response to future climate warming. The specific runoff from areas exposed after glacier retreat relative to 1970 is projected to general increasing, which must be considered when evaluating the potential change of glacier runoff. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

汶川地震区映秀——卧龙公路边坡崩塌类型的赤平投影解法

汶川地震后,公路岩质边坡结构面发育,极易失稳形成崩塌。从发育的多组结构面中选取典型的结构面作为形成崩塌的控崩结构面,并通过对结构面所处边坡的工程地质条件分析得出控崩结构面的选取原则;考虑控崩结构面与边坡临空面的空间位置关系,运用赤平投影解法重点分析一组和两组控崩结构面与边坡临空面的图解关系;将震后公路边坡发生崩塌分为三种类型：滑移式、坠落式和倾倒式,结合边坡岩性、坡形、坡度、坡高等因素,得到了震后公路边坡崩塌三种类型的判据;将其应用到汶川地震后映秀—卧龙公路沿线边坡发育的典型崩塌中,得出的崩塌类型与实际相符。