浙中一次强对流天气动力热力场和雷达回波特征分析

利用NCEP再分析资料、常规气象观测和区域自动站观测资料、闪电及多普勒雷达天气资料,对2013年5月29日浙中局地强对流天气过程的环境场、触发机制和雷达回波特征进行了分析。结果表明：局地强对流天气是在东北冷涡背景下产生的;高空冷平流南侵、低层暖平流北上,有利于大气对流不稳定度进一步加大;在热力不稳定能量增长储存条件下,冷空气、地面辐合线与中低层切变线是强对流天气的重要触发机制,地面辐合线对强对流天气还具有组织作用;沿等熵面移动的较大位涡有利于超级单体风暴的发生和发展;初夏0 ℃层高度偏高,但在满足强烈位势不稳定、中等风垂直切变以及低层充足水汽条件下仍可以导致局地小冰雹的产生;地面大风过程是低空暖湿气流入流在快要进入上升气流区时受到上升气流区的抽吸作用而加速导致生成的;多个回波强核被中气旋组织在一起,形成超级单体风暴造成了局地强风雹天气。     

超长La Ni?a事件背景下东亚夏季风的季节内变化:1999～2000年和1984～1985年的对比分析

基于多种再分析资料和观测资料,对比分析了两次超长La Ni?a事件中东亚夏季风的季节内变化。选取的两次事件分别发生在1984～1985年和1999～2000年,但强度有明显差异,其中前者为中等强度事件,而后者则为强事件。在两次事件过程中,暖池对流偏强,西太平洋副热带高压（副高）偏东偏弱,但季节内变化有很大差异。对强事件而言,6月对流开始发展,异常值在7月达到最大,8月稍弱,这与La Ni?a年合成结果一致,表明La Ni?a信号主导了东亚夏季风的季节内变化。与此不同的是,在1984～1985年事件中,6月和8月对流偏强,7月偏弱,呈双峰型异常变化。分析表明,当前一个月海温偏高时,后一个月对流偏强,减弱了太阳辐射,造成局地海温降低,偏低的海温又反过来抑制了后一个月的对流发展,暖池地区局地海气相互作用在中等强度La Ni?a事件中起到关键作用。因此,在两次超长La Ni?a事件中,东亚夏季风的季节内变化过程和影响因子有很大差异。此外,由于副高偏东,中国东部夏季降水总体上偏少。     

边界层参数化方案在“灰色区域”尺度下的适用性评估

随着数值预报模式分辨率的提高,当模式网格距与含能湍涡的长度尺度相当时,模式动力过程可解析一部分湍流运动,而剩余的湍流运动仍需参数化,此时便产生了湍流参数化的“灰色区域”问题。对传统的PBL（Planetary Boundary Layer）方案在“灰色区域”下的适用性评估,是改进PBL方案以使其能够适应分辨率变化的前提和基础。本研究基于干对流边界层的大涡模拟试验,比较了WRF（Weather Research and Forecast Model）模式中四种常用的边界层参数化方案[YSU（Yonsei University）、MYJ（Mellor-Yamada-Janjic）、MYNN2.5（Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino Level 2.5）、MYNN3）]在“灰色区域”尺度下的表现。研究表明,混合层内总热通量对所使用的参数化方案和水平分辨率均不敏感。不同参数化方案中次网格与网格通量的比例表现出对水平网格距不同的依赖性。局地PBL方案（MYJ、MYNN2.5）在混合层内的平均位温随网格距减小而增大,次网格通量随网格距减小而减小,较参考湍流场对次网格通量有所低估。YSU方案的非局地项几乎不随水平格距改变而变化,对次网格通量的表征并未表现出较强的分辨率依赖性,且过强的非局地次网格输送使混合层内温度层结呈弱稳定,抑制了可分辨湍流输送,不易于激发次级环流。MYNN3方案的非局地次网格通量（负梯度输送项）随网格距减小而减小,使其对次网格通量的表征具有较好的分辨率依赖性。PBL方案在“灰色区域”尺度下的适用性与具体分辨率有关。以分辨率500 m为例,四种PBL方案中不存在一种最佳方案,能对边界层的热力结构和湍流统计特征均有准确的描述。     

Rainfall effect on wind waves and the turbulence beneath air-sea interface

Rainfall effects on wind waves and turbulence are investigated through the laboratory experiments in a large wind-wave tank. It is found that the wind waves are damped as a whole at low wind speeds, but are enhanced at high wind speeds. This dual effect of rain on the wind waves increases with the increase of rain rate, while the influence of rainfall-area length is not observable. At the low wind speed, the corresponding turbulence in terms of the turbulent kinetic energy （TKE） dissipation rate is significantly enhanced by rain- fall as the waves are damped severely. At the high wind speed, the augment of the TKE dissipation rate is suppressed while the wind waves are enhanced simultaneously. In the field, however, rainfall usually hin- ders the development of waves. In order to explain this contradiction of rainfall effect on waves, a possibility about energy transfer from turbulence to waves in case of the spectral peak of waves overlapping the inertial subrange of turbulence is assumed. It can be applied to interpret the damping phenomenon of gas trans- fer velocity in the laboratory experiments, and the variation of the TKE dissipation rates near sea surface compared with the law of wall.     

鄂西恩施地区非饱和土降雨入渗规律

在分析鄂西恩施地区降雨特征的基础上,选取6组典型降雨条件,设计并进行了室内人工降雨土柱非饱和入渗试验。通过实测土体体积含水率,揭示了鄂西恩施地区非饱和土降雨入渗规律,获得了降雨入渗影响区体积含水率变化规律、入渗前锋运移规律以及降雨强度和历时对入渗的影响规律。通过GeoStudio软件对室内降雨试验进行了数值模拟,数值模拟结果与试验结果基本相同,进一步验证了降雨入渗规律。同时依据实测结果,分析了数值模拟的不足之处,为通过数值模拟方法研究非饱和土降雨入渗奠定了基础。     

城市非点源污染管理的制度、信息和决策支撑

城市非点源污染对中国水环境的威胁日益加剧。制度不健全、信息基础薄弱和缺少决策支撑是当前城市非点源污染管理的主要制约因素。短期内,改善城市非点源污染管理的首要任务是夯实信息基础。从长远来看,制度的完善是落实城市非点源污染管理的根本保障。发达国家在信息基础建设和制度设计方面的成果和经验对于中国城市非点源污染管理工作有重要的参考价值。此外,先进的决策支撑技术是管理获得预期成效的重要保障。国际上决策支撑技术研究的最新发展动态值得国内相关领域借鉴。     

降雨人渗补给规律的分析研究

浅层地下水资源计算中,降雨入渗补给系数是最基本的参数,而求解参数关键是确定降雨入渗补给量。从其土壤水下渗机理,包气带蓄水库容,降雨入渗补给系数方面分析研究,最后得出：包气带可容纳库容是降雨入渗补给量的极限值;降雨入渗补给系数因不同岩性、土壤前期含水量、降雨量等因素而变化;降雨入渗补给规律存在一个地下水最佳埋深。     

甘肃省舟曲8.7特大泥石流调查研究

本文通过对甘肃省舟曲县城后山三眼峪沟和罗家峪沟特大泥石流灾害的现场调查,从泥石流形成的地形、地质和降雨条件入手,分析了特大泥石流灾害的特征与成因:三眼峪沟和罗家峪沟泥石流形成区在2010年8月7日23～24时的1h降雨量达77.3mm,暴雨形成强大洪水依次冲毁两条沟内的天然堆石坝和人工拦挡坝,形成规模巨大的高容重黏性泥石流,泥石流冲出总量和泥沙总量分别为 144.2104m3和97.7104m3; 泥石流携带具有强大冲击力的巨石冲毁房屋5500余间; 在白龙江内形成长约550m,宽约70m,高约10m的堰塞坝并形成堰塞湖,堰塞湖回水长3km,使县城一半被淹; 泥石流造成1744人死亡和失踪。分析研究表明,三眼峪沟和罗家峪沟泥石流如果在近期遭遇强降雨还会暴发泥石流,但规模比87特大泥石流小;如果强降雨发生在数年后,暴发的泥石流规模比87特大泥石流略小;在20a或更长的时期内,没有发生新的地震影响下,在三眼峪沟和罗家峪沟经历一次大规模泥石流暴发后,泥石流的规模将回到汶川地震前的水平。     

八宝山断裂带浅部岩体水力耦合模型

八宝山断裂带是北京西部的一条活动断裂,观测表明其形变、地下水位和降水之间存在强相关性。从大灰厂观测站的断裂带条件和观测系统布置来判断,这种强相关性是浅部破碎岩体渗流-应力耦合机制的结果。断裂带浅部岩体可以分为无压区和承压区。降水能够直接入渗补给无压区,也能够渗入到承压区上部的上盘岩体风化带,从而同时影响断裂带和风化带的地下水位。一个7参数的线性水力耦合模型给出了与实测动态基本一致的垂向形变、地下水位模拟结果。模型分析表明观测到的垂向变形主要由无压区地下水位升降引起的膨胀和收缩变形构成,而上盘湿润或疏干引起的重量变化对垂向变形贡献很小。由于断裂带的地下水排泄基准面和水准基台值可能存在某种外在因素引起的变化,模型参数可能不够稳定,需要进一步调查研究。     

广东省1960～2007年降雨侵蚀力变化趋势分析

降雨侵蚀力反映由降雨引起的土壤侵蚀的潜在能力.本文利用广东省25个站点48年(1960～2007)的日雨量资料计算了各站的降雨侵蚀力,并用Mann-Kendall(M-K)非参数检验和克里格空间插值法分析了降雨侵蚀力的时空变化规律.结果表明:广东省降雨侵蚀力的空间分布呈沿海向内陆逐渐递减的趋势.全省大部分地区的年降雨侵蚀力呈现不明显上升趋势,且存在较明显的年代际和年际变化.降雨侵蚀力的年内分布特征和降雨量分布类似,呈"双峰型",主要集中在4～9月的雨季.对于季节序列,冬季、春季和夏季大部分地区的降雨侵蚀力有不同程度的上升,秋季全省几乎所有地区呈下降趋势.汛期的降雨侵蚀力变化特征与年降雨侵蚀力相似.