基于雷达资料四维变分同化及云模式的中尺度对流系统数值临近预报试验

基于雷达资料快速刷新四维变分同化(RR4DVar)初始化的三维数值云模式,利用京津冀6部新一代多普勒天气雷达和区域自动气象站观测资料,针对2013年7月4日出现在京津冀平原地区的中尺度对流系统(MCS),开展了数值临近预报试验。研究结果表明,充分考虑雷达观测信息的对流尺度数值临近预报具有很大的优势,但也存在不足:(1)模式能够较好地把握中尺度对流系统的组织发展和移动演变特征,对风暴回波带的走向和尺度特征有较好的预报,但对强回波的强度和位置预报存在一定偏差;(2)模式预报可以反映风暴系统的中小尺度扰动特征,对风暴冷池和出流边界(阵风锋)的发展变化均有较为合理的预报;(3)模式对强降水中心和雨带位置的预报有很大优势,能较好地预报弱降水雨带的分布形势和雨量,但对强降水落区的预报偏大;(4)模式对风暴造成的对流性强降水的预报准确率较高,对0.5—10 mm阈值的降水范围预报偏差比较合理,对10 mm以上降水范围的预报偏大,但是对弱降水风暴的弱回波较强回波的预报性能要好;(5)由于三维数值云模式对京津冀复杂地形的处理不够完善,对山前风场预报偏差较大,造成对山前风暴的发展演变和山前降水的预报偏差较大。     

GPS掩星资料三维变分同化对台风模式预报的改进试验

本文尝试了GPSRO COSMIC资料在中尺度数值模式中的应用,利用COSMIC资料受云和降水影响较小,且有高数据精度、高垂直分辨率等优点,以改善模式初始场,进而提高预报准确度。模式采用中尺度气象模式WRF V3.0.1版本及其三维变分同化系统3DVAR,利用NCEP再分析资料、GTS资料和COSMIC资料对2009年第8号台风"莫拉克"登陆台湾岛前到登陆台湾岛的过程进行了模拟试验,并对温度、露点温度、对流有效位能等要素进行了诊断分析。试验结果表明:该项试验成功将COSMIC资料同化进模式,加深对"莫拉克"热力结构特征的了解,有效改善台风降水和路径预报,其中仅屏东县单点降水预报提高600 mm左右,24 h预报路径误差提高80 km以上。同时对提高台风强度预报起到积极作用。     

四维集合变分同化方法在华南冬季暴雨模拟中的应用

利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式和基于本征正交分解的四维集合变分同化方法（POD-4DEnVar）,对2015年12月9日一次华南暴雨过程进行多普勒雷达资料同化试验,并与三维变分同化试验（WRF-3DVar）进行对比,讨论了POD-4DEnVar方法中局地化半径对模拟效果的敏感性。结果表明,比较不同化雷达资料的控制试验,WRF-3DVar和WRF-POD-4DEnVar试验的降水模拟结果得到明显改善,且WRF-POD-4DEnVar的降水强度更接近实况。两种同化方法通过改变不同的初始要素达到改进降水模拟效果的目的,3DVar方法通过调整初始风场,间接减弱暴雨发生的水汽条件,POD-4DEnVar方法则直接调整湿度场。在降水过程中,同化试验改变了冷空气活动和水汽通量辐合的模拟结果,从而改善降水的模拟效果。POD-4DEnVar方法对局地化半径比较敏感,随局地化半径增大,同化对风场和湿度场的影响范围扩大,当局地化半径取为200 km时,降水模拟的效果最好。      

分层流体中内孤立波在潜浮式竖直薄板上透射和反射

采用边缘层理论研究了两层流体系统中内孤立波在潜浮式竖直薄板上的透射和反射问题,提出了非线性演化方程的“初值”条件,分析了内孤立波与薄板非线性相互作用的效应。研究表明:流体层的密度比以及薄板伸入上下层的深度对于反射和透射波结构具有显著的影响,薄板伸入下层越深、密度差越小,则薄板阻碍孤立波透射的效率越高;透射波通常演化为单峰孤立波和迅速衰减的尾波,反射波演化为缓慢衰减的尾波列;对于具有小密度差的跃层结构,内孤立波在潜浮式竖直薄板上的透射及其演化近乎是无障碍的。     

有限区域变分四维同化系统的设计和试验

使用共轭码技术，构造了中尺度模式的伴随模式，研究了模式侧边界条件。基于伴随模式技术的原理，设计了伴随同化和Derber同化方法两套方案；下降算法采用共轭梯度法，使用准真实资料，进行子同化数值试验和预报试验。结果表明，两套同化方案都取得了一定的同化效果，Derber同化方法比伴随同化更令人满意。证明了变分同化是提高预报准确率的一种非常有效的手段。     

焦作市4-9月短期降水精细化预报系统

在降水时空变化研究的基础上,完成辖区降水区划;用计算机识别T213风场中槽线、切变线等影响系统,并按其相对于预报站方位,确定对其影响强度指数,组合预报因子,建立判别方程,制作分县0～12小时、12～24小时降水分级预报。经检验,系统对降水落区有较强预报能力。     

岩体工程质量分级应用研究

岩体质量评价采用的测试技术包括地质勘察、弹性波检测和室内岩石力学试验。结合水布垭水利枢纽大坝建基岩体工程质量评价实例,对岩体工程质量分级的应用进行了研究。     

华北地块南部断裂体系新构造活动特征

根据野外观察、测量与分析,特别是综合华北地块南部断裂体系第四纪活动性质的构造和地貌标志,表明现今华北地块南部NWWNW向断裂活动最为显著,主要表现为左旋走滑性质;在前新生代构造基础上发育的三门峡-鲁山-舞阳断裂带和新构造期发育的新乡-商丘断裂带是具有走滑性质的新生代壳内活动断裂。地球物理资料表明,在介休-新乡-溧阳和巴东-泉州-台湾地震带西北部的深部存在两个NW向构造带,在地幔可能汇聚为一条构造带。综合这些断裂及其所控断陷盆地的展布特征,明确了该区的NE向、NW向及近EW向断裂的运动学关系。即在应力应变基底格局的制约下,两个NW向构造带强烈的左旋走滑拉分运动作用下导致华北地块南部发育拉分盆地,NW向新断裂的形成和先存NNE、NW及近EW向断裂的复活,控制了新生代复杂的断裂或断块构造格局的形成。     

近45年华中地区不同级别强降水事件变化趋势

利用华中五省84个测站1961—2005年逐日降水资料,通过分位值法、趋势系数法、蒙特卡洛统计检验法、曼肯德尔法、小波分析等现代统计诊断方法,分析了华中地区不同级别强降水的时空变化趋势、突变和周期特征。结果表明:随着分位值减小,降水量、日数的平均值和均方差逐渐减小,变差系数逐渐增大;而强度的3项指标均逐渐增大;在空间分布上,降水量自河南向湖南和江西逐渐增大;日数自北向南逐渐增大;强度以湖北东部至江西北部的长江中下游一线以及湖南西北部局部地区为高值区;区域平均的降水量、日数和强度均呈增加趋势,但不同测站表现不同;降水量一致在1993年发生突变,呈增多趋势;日数在20世纪80年代末、90年代初发生突变;强度自1994年开始增强,21世纪后加强、减弱现象交替出现;降水量、日数和强度有12~14年的年代际变化和6~9年的短期变化。     

新疆矿床类型分级划分的探讨

矿床类型划分是矿床学研究的基础与核心,对指导生产实践具有重要的意义。上百年来,提出了多个矿床类型的划分方案,包括了矿床成因类型和工业类型,推动了矿床学发展。21世纪以来又有新的发展,其中一个重要方面是矿床类型四级分类系统的建立,其为矿床学的重要创新。