2021年9月通辽一次龙卷形成机理和雷达回波特征分析

2021年9月8日午后分别有两个EF1级龙卷对内蒙古通辽市科尔沁区左翼中旗、科尔沁区造成严重影响。为深入认识东北冷涡背景下内蒙古东南部平原地带龙卷的形成机理和特征,利用常规观测资料、ECMWF-ERA5的0.25°×0.25°再分析资料、多普勒雷达探测资料等对本次龙卷过程进行分析。结果表明：龙卷发生于东北冷涡底部、低空冷切南部的西南暖湿气流、地面辐合线南侧偏南气流中,龙卷发生前中低层有干空气入侵,增强大气对流不稳定度;较低的抬升凝结高度,低层位温随高度减小,0～3 km有较强的风垂直风切变、强的垂直上升运动,低层存在正垂直螺旋度大值中心,均是龙卷形成的有利条件;辐合线和干线相伴作用共同触发龙卷。通辽多普勒雷达探测出两龙卷钩状回波、入流缺口、有界弱回波区、气旋性风场辐合、中气旋特征;分析雷达数据反演的风场得出,龙卷发生在近地面辐合线附近的偏南气流中,位置在发展阶段钩状回波移向的东南侧、入流缺口附近;龙卷发生前中低层具有气旋性辐合,气旋性辐合中心逐渐下降,垂直方向上具有较强的垂直风切变,呈现低层辐合高层辐散特征;在低层和中低层的辐合中心接近时,龙卷形成并逐渐接地。     

MM5和ETA相似理论近地层方案对农田下垫面通量模拟比较研究

近地层湍流通量计算对于中尺度数值模式有重要意义, 湍流通量的参数化是当前大气边界层研究的重要课题之一。选择青藏高原东缘大理观象台边界层通量观测系统, 离线测试了WRF区域模式中的两种常用的近地层参数化方案(MM5相似理论非迭代方案A和ETA 相似理论迭代方案B), 并将参数化方案计算结果与边界层铁塔涡动相关法的观测值进行对比分析。在大理观象台观测场不同植被随季节交替的状况下, 根据边界层铁塔4层高度风速拟合, 发现近地层空气动力学粗糙度随季节变化特征明显。将拟合的空气动力学粗糙度输入模式参数化方案进行通量计算。结果表明:稳定度是影响近地层参数化方案精度的重要因素, 在不稳定条件下方案B低估了动量通量, 方案A优于方案B, 而在稳定条件下方案A低估了动量通量, 方案B优于方案A, 两种方案总体来看误差不大。对于大理边界层通量观测场地农田植被交替的环境条件, 不同季节下垫面植被类型的差异, 以及植被的稀疏对近地层参数化方案湍流通量计算结果的精度有显著影响。方案B考虑了空气动力学粗糙度z₀和热量粗糙度z_0h的差异, 不稳定条件下感热通量计算结果在裸土或稀少植被条件下明显优于方案A。针对方案B不稳定条件下感热通量计算结果在裸土下垫面仍出现高估的现象, 在使用了(Zeng, et al, 1998)提出的对于使用辐射地表温度在裸土下垫面时的订正方法后, 计算结果也有明显改善。     

基于机载激光雷达数据的老街基林场样地单木分割方法研究

机载激光雷达技术凭借着对森林冠层的穿透能力,在森林资源调查中显露出无可比拟的优势。针对林业雷达领域中的单木结构参数提取问题,本文基于局部最大值滤波算法和标记控制分水岭分割算法(Marked-Controlled Watered Segmentation, MCWS)提出了一种单木分割方法,并评价该方法在样地尺度上的单木分割效果,分析结果表明样地区域总体分割精度F为0.736;结合实测树高对反演树高进行相关性分析,拟合精度R²为0.907,表明本文方法能够较准确地提取单木树冠信息。     

WRF模式对青藏高原那曲地区大气边界层模拟适用性研究

采用WRF（Weather Research and Forecasting）模式4种边界层参数化方案对青藏高原那曲地区边界层特征进行了数值模拟,并利用"第三次青藏高原大气科学试验"在青藏高原那曲地区5个站点的观测资料对模拟结果进行验证,分析不同参数化方案在那曲地区的适用性。研究表明,YSU、MYJ、ACM2和BouLac方案对2 m气温和地表温度的模拟偏低。BouLac方案模拟的地表温度偏差较小。通过对能量平衡各分量的对比分析发现,温度模拟偏低可能是向下长波辐射模拟偏低以及感热通量和潜热通量交换过强导致的。对于边界层风、位温和相对湿度垂直结构的模拟,局地方案的模拟效果均优于非局地方案。BouLac方案对那曲地区近地层温度、边界层内位温和相对湿度的垂直分布模拟效果较好。      

层状边坡滑动边界强度参数取值方法研究

滑坡滑带土强度参数取值的准确性,决定了滑坡稳定性计算的可靠程度。因此获得准确、可靠的滑动边界强度参数至关重要。然而在实际情况中,由于取样位置试样的代表性,以及试样转运过程中保存条件的限制,现场所取得的滑带土在室内试验得到的强度参数已经不能完全反映真实环境下的抗剪强度。因此考虑软弱夹层、滑带土各种物理和力学指标间存在必然联系,并表现出特定的规律性,尝试通过试验,揭示指标间的关联规律,并建立了相关性好的关系式,据此评价滑动边界的抗剪强度参数。     

桦甸油页岩半焦基础理化特性

油页岩半焦是油页岩干馏的主要副产物,半焦的合理利用是油页岩综合利用的基础。利用自建的实验台制备了吉林省桦甸3个矿区油页岩半焦样品,采用X射线衍射仪分析半焦样品的矿物组分,采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)测定了半焦样品中部分痕量元素的含量并分析其富集特性,采用热重分析仪详细研究了各半焦样品的燃烧特性,测定了油页岩半焦的灰分特性、比热、密度、导热系数、可磨性等物性参数。研究表明:桦甸油页岩半焦属于高灰分、低热值和具有中等程度结渣倾向的劣质燃料;半焦中含有较多的石英、方解石、伊蒙混层等矿物质;半焦中痕量元素含量相对较高,并且表现出强富砷特性。利用燃烧实验数据建立的半焦燃烧动力学模型表明,半焦燃烧反应在不同的温度范围内具有不同的反应级数。     

张家口地区应变参数变化及其特征研究

根据1988—2009年张家口伸缩仪3方向的线应变资料计算出最大主应变、最大剪应变以及主应变方向等平面应变参数,分析张家口地区的断层特征、张家口伸缩仪观测环境的变化,结合1988—2009年张家口地区Ms≥4.0级以上地震,研究张家口地区应变参数的变化特征。     

苏台庙地区砂岩型铀矿地震成像品质提升技术研究

苏台庙地区位于鄂尔多斯盆地北部,砂岩型铀矿资源储量丰富。地震勘探作为一种高精度地球物理勘查手段,被广泛应用于铀矿勘查。由于目标层埋深介于400～890 m之间,层位较浅,若将常规地震采集参数应用于铀矿勘查存在浅层有效覆盖次数不足,资料信噪比和分辨率偏低等问题,使得浅层成像不清晰。此外,研究区低速带厚度、速度变化较大,表层结构复杂,造成一定静校正问题,降低地震成像质量。为了提升该区地震资料成像品质,开展了采集参数优化设计、数据处理关键技术等方法探索。实践表明：采用小道距、合适的最大炮检距、高覆盖、可控震源强能量宽频激发、低频检波器接收的地震数据采集方案,结合高精度静校正、拓频处理等针对性处理方法,能够获得高品质、高分辨率地震剖面,为精确刻画小断裂提供了良好的数据基础,对研究区铀成矿环境的深入研究具有重要意义。     

Study on extracting alumina from fly ash by compound additive activation method

According to the chemical and mineral composition characteristics of the fly ash, alumina can be extracted from fly ash through the calcining method by using sodium carbonate and calcium carbonate additives. The effects on leaching rate of alumina have been investigated. The results showed that the fly ash can be activated effectively and the leaching rate of alumina can be improved to more than 92% through this method. The best process parameters were the ratio of raw materials, i.e. the material weight ratio of fly ash, calcium carbonate and sodium carbonate was 1.0：1.2：0.9. The activating temperature was 850℃-900℃, activating time was 3 h. This process has a potential application prospect and improves the value of comprehensive utilization of fly ash.     

山东高唐EF3级龙卷S波段双偏振雷达探测特征

利用济南CINRAD/SA-D双偏振天气雷达的探测数据,结合龙卷实地调查资料,对2021年7月11日发生在山东聊城高唐的一次EF3级龙卷风暴的雷达回波演变过程、龙卷风暴单体的结构及龙卷风暴的中气旋(M)、龙卷涡旋特征(TVS)和龙卷碎片特征(TDS)进行分析。结果表明:(1)龙卷发生在高空冷涡及地面气旋共同作用天气形势下,龙卷位于地面气旋中心东偏北方向约200 km处;螺旋状对流云带中2个较强对流单体合并发展,演变成超级单体风暴,其后部下沉气流较强,与强的入流共同作用,诱发了强龙卷。(2)风暴中中气旋的顶高大多在5~7 km之间;龙卷发生前中气旋最大切变平均值为19×10^(-3)s^(-1),龙卷维持期间,中气旋最大切变平均值达到51×10^(-3)s^(-1)。(3)高唐龙卷涡旋底层双偏振参量主要特征是大的水平极化反射率因子,小的甚至负的差分反射率ZDR,小的相关系数CC;TDS时间及空间特征是,底层CC都小于0.7,CC低值区的面积在龙卷生成后随时间明显增大,CC值底层最小,随高度逐渐增大;CC低值区的面积低层和顶层较大,中间层较小;龙卷生成后TDS最大高度随时间逐渐增高,龙卷最强时TDS最高达到4.8 km,之后逐渐降低;龙卷消散后,1.5°以上TDS的特征很快消失,0.5°仰角TDS特征继续维持了大约11 min。