中尺度暖涡对热带气旋强度变化的影响及作用机制

基于两组理想化数值试验,对比研究了分布于热带气旋不同位置处的海洋中尺度暖涡所引发的热带气旋强度变化的时空特征。研究发现,热带气旋中心附近的暖涡对热带气旋强度有增强作用,而位于热带气旋外围的暖涡则会抑制热带气旋的发展。本研究将暖涡增强（减弱）热带气旋强度的区域称为内（外）区。随着时间的推移,内（外）区暖涡对热带气旋强度的增强（减弱）幅度逐渐减小（增大）,区域范围同步减小（增大）。内区暖涡增强了热带气旋的次级环流和结构对称性、增加了海气界面热通量,同时减弱了外围螺旋雨带,进而导致热带气旋强度增强;若暖涡在外区,其对热带气旋的作用相反,导致热带气旋强度减弱。由于理想化试验中热带气旋静止不动,因此研究结果可能只适用于传播速度较慢的热带气旋。本研究结果有助于更好地理解热带气旋和海洋中尺度暖涡之间的相互作用,并通过引入热带气旋外区暖涡的影响助力提高热带气旋强度预报工作。     

基于高分辨率风场的海洋近惯性能通量计算——时空特征及其影响因素

基于高分辨率CFSR(climate forecast system reanalysis)风场资料、气候态海洋混合层厚度资料和卫星高度计海面高度异常资料,本文估计了大气风场向全球海洋混合层的近惯性能通量和近惯性能量输入功率,并探究了混合层厚度、风场时间分辨率、经验衰减系数和中尺度涡旋涡度对近惯性能通量和能量输入功率的影响。浮标实测风场和流速表明,本文所用的风场和阻尼平板模型可用于估计风场向全球海洋的近惯性能通量。本文计算得到的大气向全球海洋输入近惯性能量的功率为0.56TW(1TW=10~(12)W),其中北半球贡献0.22TW,南半球贡献0.34TW。在时间上,风场的近惯性能通量呈现各个半球冬季最强、夏季最弱的特征,这和西风带风场的季节变化有关。在空间上,近惯性能通量的高值海域为南、北半球西风带海洋,尤其是南大洋。混合层厚度和风场空间不均匀性使得西风带近惯性能通量呈现纬向变化,即海盆西部强于海盆东部。风场时间分辨率对近惯性能通量的估计至关重要,低时间分辨率风场对近惯性能通量的低估达到13%—30%。阻尼平板模型中的经验衰减系数对近惯性能通量估计的影响不超过5%。中尺度涡旋涡度仅改变近惯性能通量的空间分布,而对全球近惯性能量输入功率的影响可以忽略。     

低高度极尖区位形的经验模式

地球极尖区是太阳风等离子体进入内磁层和电离层的一个重要“窗口”,但其总体结构长期以来尚未确定. 2008年3月8日两个连续亚暴期间,太阳风的整体变化范围较大,基于全球三维数值模拟我们建立了一个由行星际磁场(interplanetary magnetic field, IMF)B_Y、B_Z控制的低高度(1.1个地球半径高度)极尖区的预报模式.该模式由椭圆函数构造而成,拟合函数由极尖区位置和宽度控制并取决于IMF B_Y和B_Z.极尖区地磁纬度(geomagnetic latitude, MLAT)随着向北IMF B_Z的增加而增加,随着向南IMF B_Z的增加而明显降低.当B_Y=0时,磁地方时(magnetic local time, MLT)接近12,当IMF为东向(西向)时,极尖区中心将位于北半球下午(上午)侧. MLAT宽度随IMF B_Z从北转南而减小,MLT宽度随IMF B_Z从北转南而增大.通过...     

热层大气密度反演与建模研究进展

热层是位于地球表面大约90 km到近1 000 km的大气圈层,它与电离层和低层大气都存在着复杂的耦合关系;同时热层作为人类航天器空间活动的主要区域,其大气直接影响着各类低轨航天器的运行轨迹.近年来,热层大气观测资料的逐步增加推动了热层大气变化特性的研究和大气模式的发展.本文首先综述了基于多源卫星观测数据的热层大气密度反演算法.着重介绍了基于精密轨道数据以及加速度计数据反演密度的主要算法,以及各种反演策略的优缺点.总结了当前工程常用的MSIS、Jacchia以及DTM热层大气模式在数据源、算法实现过程及其适用范围等方面的异同.接着介绍了基于当前最新大气密度观测数据结合已有大气模式,应用多项式、稀疏矩阵拟合以及数据同化等技术的大气模式优化研究进展.最后概述了基于观测数据研究热层大气响应磁暴、耀斑以及日食等空间事件方面的科学进展.     

四川通江—南江—巴中地区长兴组—飞仙关组沉积模式

有关通江—南江—巴中地区长兴组—飞仙关组沉积模式及其空间分布的研究较少,并且较为粗略。以前认为该区发育开阔台地、缓坡和盆地等沉积相沉积,但对缓坡相尚未进行详细的划分,是否存在台地边缘礁滩相带未能提出明确的认识。因此,利用新的资料,开展长兴组—飞仙关组沉积相研究对通南巴地区的油气勘探具有非常重要的意义。本文在以往研究的基础上,利用地表露头和地震资料,初步建立了通南巴地区长兴组—飞仙关组沉积模式,认为该区存在台地边缘礁滩相带,建议油气勘探部门给予重视。     

古新世—始新世最热事件对地球表层循环的影响及其触发机制

古新世—始新世最热事件（PETM, Paleocene Eocene Thermal Maximum）是发生在古新世—始新世交界时的一次全球性的气候突变事件。它造成了大洋环流模式的突然倒转和海水盐度、大气湿度的迅速上升。海洋表层生态系统和陆地生态系统生产力迅速上升,许多属种的植物、动物、微生物生活范围向高纬区扩大;大洋底栖微生物发生集群灭绝。现代哺乳动物的主要属种（灵长类、奇蹄类及偶蹄类）产生,哺乳动物演化进程发生重大改变。地球表层碳循环系统发生不同程度的碳同位素负偏移,全球碳循环系统发生大规模搅动。对于PETM的触发机制,主流的观点认为是海底天然气水合物突然释放造成巨量甲烷迅速进入表层系统引发的碳循环系统内部反馈。而对于甲烷释放的原因,又存在着减压释放和热释放两种解释;此外还有科学家用岩浆作用和地外星体撞击来解释PETM的发生。     

Impact of 4DVAR assimilation of rainfall data on the simulation of mesoscale precipitation systems in a mei-yu heavy rainfall event

The multi-scale weather systems associated with a mei-yu front and the corresponding heavy precipitation during a particular heavy rainfall event that occurred on 4 5 July 2003 in east China were successfully simulated through rainfall assimilation using the PSU/NCAR non-hydrostatic, mesoscale, numerical model （MM5） and its four-dimensional, variational, data assimilation （4DVAR） system. For this case, the improvement of the process via the 4DVAR rainfall assimilation into the simulation of mesoscale precipitation systems is investigated. With the rainfall assimilation, the convection is triggered at the right location and time, and the evolution and spatial distribution of the mesoscale convective systems （MCSs） are also more correctly simulated. Through the interactions between MCSs and the weather systems at different scales, including the low-level jet and mei-yu front, the simulation of the entire mei-yu weather system is significantly improved, both during the data assimilation window and the subsequent 12-h period. The results suggest that the rainfall assimilation first provides positive impact at the convective scale and the influences are then propagated upscale to the meso- and sub-synoptic scales.
Through a set of sensitive experiments designed to evaluate the impact of different initial variables on the simulation of mei-yu heavy rainfall, it was found that the moisture field and meridional wind had the strongest effect during the convection initialization stage, however, after the convection was fully triggered, all of the variables at the initial condition seemed to have comparable importance.     

玉米深加工产业的循环经济模式研究

玉米深加工具有典型的替代能源及循环经济特征。目前玉米深加工行业面临的资源短缺和环境污染的双重制约。从促进经济与环境协调发展的角度,结合玉米深加工产业发展及环境治理现状,对玉米深加工产业的循环经济模式——玉米深加工生态产业园区建设进行了探索。通过对玉米深加工生态产业园上下游原料产业链的延伸、各环节废物的资源化分析、能源与水资源回收利用的设计和生态产业园区外围企业关系的研究,结果表明,通过实施清洁生产和延长产业链,构建闭合循环的玉米深加工生态产业链条,可实现资源、能源的有效节约和副产品、废弃物的综合利用,具有相应的环境、经济和社会效益,在增强企业绿色竞争力的同时可促进玉米深加工产业的可持续发展。该模式对吉林省及同类地区玉米深加工产业的可持续发展有指导和借鉴意义。     

GNSS-A直线测量模式及航迹组合优化分析

海底控制点的GNSS-A定位精度受到测量船相对于海底控制点的航迹影响,本文针对圆形测量模式垂向几何结构较弱的问题,给出了一种新的基于嵌套圆的直线测量模式的分析方法,研究了直线测量模式的参数可估性,并给出了直线测量模式得到唯一解的条件.同时,详细分析了圆形测量模式下要增加十字航迹的原因,推导出圆加十字测量模式下获得海底控制点最优三维点位精度的走航半径约为1.15倍水深.理论分析表明,在圆形测量模式下增加直线航迹能够有效增强其几何结构,提升定位效能.此外,针对是否存在唯一的最优航迹进行了思考,并给出了相应的见解.最后,利用深海实测数据验证了理论推导的结果,圆加十字测量模式较圆形测量模式对海底控制点定位的精度提升可达1.4 cm.     

全新世初期气候的数值模拟研究

本文尝试用一个完全耦合的大气-海洋-植被模式(Atmosphere-Ocean-Vegetation General Circulation Model, AOVGCM)模拟全新世初期的地球气候.模拟结果表明,耦合模式成功地再现了全新世初期复杂气候条件下的基本特征,为研究这一时期的气候状况提供了重要的模型支持.就全球平均而言,11ka BP冬季地表气温比现代约低1.6 K,夏季比现代低约0.3 K;大气温度从低层到高层有不同的表现,高层反映了太阳辐射的重要作用,而低层气候对下垫面（如冰川、植被和海洋等）的影响比较敏感.从区域分布来看,11 ka BP冬季大部地区比现在偏干,但热带太平洋和南半球少部地区降水偏多;夏季大部地区比现在偏湿,亚洲和非洲季风偏强,主要的季风区降水偏多.