Simultaneous transport of water and solutes under transient unsaturated flow conditions — A case study

The imbalance between incoming and outgoing salt causes salinization of soils and sub-soils that result in increasing the salinity of stream-flows and agriculture land. This salinization is a serious environmental hazard particularly in semi-arid and arid lands. In order to estimate the magnitude of the hazard posed by salinity, it is important to understand and identify the processes that control salt movement from the soil surface through the root zone to the ground water and stream flows. In the present study, Malaprabha sub-basin (up to dam site) has been selected which has two distinct climatic zones, sub-humid (upstream of Khanapur) and semi-arid region (downstream of Khanapur). In the upstream, both surface and ground waters are used for irrigation, whereas in the downstream mostly groundwater is used. Both soils and ground waters are more saline in downstream parts of the study area. In this study we characterized the soil salinity and groundwater quality in both areas. An attempt is also made to model the distribution of potassium concentration in the soil profile in response to varying irrigation conditions using the SWIM (Soil-Water Infiltration and Movement) model. Fair agreement was obtained between predicted and measured results indicating the applicability of the model.     

地中蒸渗计水分运移机理及其监测误差分析

对地中蒸渗计与自然潜水水分运移机理存在的差异及误差进行了分析。结果表明：地中蒸渗计与自然潜水在水位动态、水分存储、水分运移等方面存在一定的差异，使得利用地中蒸渗计监测的潜水蒸发量、降雨入渗补给量与自然潜水的实际情况产生了一定的误差，这种误差随着潜水埋深的变化而变化，潜水埋深越浅，误差越大，潜水埋深越深，误差越小。特别对于潜水埋深小于1．5m的地中蒸渗计，使用其资料时一定要作适当的技术处理，如果直接引用，将会给计算成果带来较大的误差。     

深水沉积层序特点及构成要素

本文在回顾当前国际上深水沉积研究热点的基础上,结合在墨西哥湾深水研究的成果系统描述了深水沉积的定义、形成机理、深水沉积层序及深水沉积构成要素的特点.深水沉积主要是在重力流作用下深水环境的沉积,主要形成于相对水平面下降和早期上升的时期,主要分布在低位体系域中.深水层序以凝缩段为边界,块状搬运沉积最早形成并直接位于层序界面上,其上被河道-天然堤沉积所覆盖.典型深水沉积的要素主要由河道、天然堤及越岸沉积、板状砂、块状搬运沉积等构成,这些沉积要素时空上有序地分布.深水河道是物源的主要通道和沉积的重要场所,从上游至下游河道弯曲度增加,能量逐渐减弱.侧向迁移明显,垂向上由富砂的顺直河道演化为相对富泥的弯曲河道.天然堤及越岸沉积以泥质为主,天然堤沿河道呈楔状分布,其近端砂岩含量高,地层厚且倾角较陡;远端砂岩含量低,地层薄且平缓,侧向连续性好但垂向连续性差.板状砂主要为深水扇前缘非限制性沉积,可分为块型和层型.块型侧向连续性好,同时垂向连通性高.层型侧向连续性好,垂向连通性差.块状搬运沉积主要是低水位期坡上沉积物失稳形成的各类滑塌体及碎屑流,其对下伏地层侵蚀明显,分布广泛,变形构造常见,可作为油气良好的封盖层.     

南亚高压次季节尺度东西振荡对我国长江流域降水及水汽输送的影响

使用常规资料及HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model)模式,分析了早夏和晚夏期间南亚高压次季节尺度异常偏东事件和异常偏西事件发生时,我国长江流域降水及水汽输送异常特征。结果表明:早夏期间当南亚高压异常东伸时,西太平洋副热带高压可西伸至我国东南沿岸,此时,降水正异常场主要位于我国东部地区,表现为江淮区域降水异常偏多;而晚夏期间当南亚高压异常东伸时,西太平洋副热带高压的西脊点更偏东,降水正异常区位置比早夏偏西,表现为四川盆地的降水异常偏多。早夏期间,与南亚高压异常偏西事件相比,南亚高压异常偏东事件有利于更多的水汽从南方的水汽源地输送到我国江淮区域,加上此时江淮流域存在异常上升运动,动力和水汽条件共同使得江淮流域降水偏多。晚夏四川盆地地区有类似的结论。     

雅鲁藏布江河谷盛夏降水年际变化及其与环流的联系

基于近57 a （1961—2017年）西藏雅鲁藏布江中游河谷地区（简称雅江河谷）4个站（拉萨、日喀则、泽当和江孜）盛夏（7—8月）月平均降水和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用合成、相关分析等统计诊断方法,分析了雅江河谷盛夏降水的年际变化特征及其与大气环流的联系。结果表明：1）近57 a雅江河谷盛夏降水无显著线性趋势,降水主要以3～4 a显著周期的年际振荡为主。2）雅江河谷盛夏降水年际波动与区域内水汽收支的变化直接相关,其中印度半岛-东南亚异常反气旋引起的水汽输送通量和水汽在高原腹地辐合上升的动力过程是盛夏降水年际变化的主要原因。3）对流层中低层印度半岛-东南亚异常反气旋环流是该地区盛夏降水年际异常的重要水汽输送通道,该通道将西太平洋、南海和孟加拉湾等地水汽不断输送到高原,期间西太副高和伊朗高压等大尺度系统异常对水汽输送过程起到了重要作用,同时高原盛夏季风低压和南亚高压异常给水汽在高原腹地辐合抬升提供了动力条件。     

多普勒天气雷达站址视程的客观分析技术

开发了多普勒天气雷达候选站址视程的客观分析软件.该软件根据候选站及其四周一定范围内的地理信息, 十分快速地求算和自动绘制雷达单站的遮蔽角图、系列等射束高度图和多个雷达站Mercator或Lambert投影方式下的等射束高度拼图, 提供了分析和评价候选站雷达有效视程和相关雷达网共同覆盖效果以及定量应用雷达资料的客观工具.     

三维对流云对大气光化学组分的再分布作用及其化学效应

利用一个三维的冰雹云模式与化学组分输送模块耦合，得到云输送引起大气光化学组分的再分布，然后用一个包含详细气相化学反应机制的箱模式研究了云输送引起的气相体积分数的变化及其对大气化学系统产生的影响。结果表明，云输送后O3体积分数大于无云个例，但其后两天内两者的变化趋势相差不大；HNO3、NO2、NO3、PAN等的体积分数均明显高于无云个例，分别增长了87％、70％、62％和49％，其中NO2体积分数的增加主要由于云输送造成，而NO3、HNO3、PAN主要是输送对化学扰动的结果。两天内OH和HO2自由基体积分数比无云个例平均增长了13％和11％。     

夏季亚洲季风区对流层向平流层输送的源区、路径及其时间尺度的模拟研究

基于NCEP/NCAR分析资料和拉格朗日轨迹输送模式FLEXPART, 通过气块轨迹计算, 对2005年夏季亚洲季风区对流层向平流层输送 (Troposphere to Stratosphere Transport, 简称TST) 的近地层源区、 输送路径及其时间尺度问题进行了一些初步探讨。结果表明: (1) 夏季亚洲季风区TST两个主要的边界层源区, 一个是热带西太平洋地区; 另一个是青藏高原南部、 孟加拉湾以及印度半岛中北部等地区, 上述两个区域与夏季强对流的分布相一致。在对流层顶高度附近 (约16 km高度), 两个近地层源区的垂直输送贡献相当。但进一步分析发现, 穿越对流层顶高度的质量输送只有约10％能够进入20～22 km高度的平流层中, 且主要源于以青藏高原南侧为代表的南亚季风区 (约贡献75%), 这进一步强调了青藏高原及其周边区域在全球TST过程中的重要地位。 (2) 轨迹分析显示, 夏季亚洲季风区对流层进入平流层的 “入口区” 主要在 (25°N～35°N, 90°E～110°E) 区域的青藏高原及其周边区域。TST路径受对流层上层南亚高压闭合环流、 北半球副热带西风急流和赤道东风急流的共同控制。 (3) 亚洲季风区TST两个主要的过程, 一个是和夏季湿对流抬升直接联系的快速输送过程, 它可以使近地层大气在1～2天内输送到平流层中, 贡献了整个TST的10%～30%; 另一个是大气辐射加热所致的大尺度垂直输送, 该输送是一个相对的慢过程, 时间尺度一般为5～30天。此结果意味着, 源于地表的短生命周期的大气污染物可通过光化学反应过程对该区域平流层臭氧及其他大气痕量成分平衡产生重要影响。     

Consistency Problem with Tracer Advection in the Atmospheric Model GAMIL

The radon transport test, which is a widely used test case for atmospheric transport models, is carried out to evaluate the tracer advection schemes in the Grid-Point Atmospheric Model of IAP-LASG （GAMIL）. Two of the three available schemes in the model are found to be associated with significant biases in the polar regions and in the upper part of the atmosphere, which implies potentially large errors in the simulation of ozone-like tracers. Theoretical analyses show that inconsistency exists between the advection schemes and the discrete continuity equation in the dynamical core of GAMIL and consequently leads to spurious sources and sinks in the tracer transport equation. The impact of this type of inconsistency is demonstrated by idealized tests and identified as the cause of the aforementioned biases. Other potential effects of this inconsistency are also discussed. Results of this study provide some hints for choosing suitable advection schemes in the GAMIL model. At least for the polax-region-concentrated atmospheric components and the closely correlated chemical species, the Flux-Form Semi-Lagrangian advection scheme produces more reasonable simulations of the large-scale transport processes without significantly increasing the computational expense.