Quantification of groundwater discharge into lakes using radon-222 as naturally occurring tracer

A case study was carried out with the aim to practically test whether estimates of groundwater discharge rates into dredging lakes can be made via an uncomplicated and straightforward technique using radon-222 as naturally-occurring groundwater tracer. Lake Ammelshainer See, a dredging, seepage lake, approximately 25 km east of Leipzig, Germany, was chosen as the investigation site. In order to evaluate changes in the spatial and temporal radon-222 patterns in the lake during different stages of stratification, sampling campaigns were conducted in April 2007 (well mixed stage) and in May 2007 (thermal stratification stage). Groundwater flow estimates were made using a radon mass balance approach accounting for all radon fluxes into and out of the lake and assuming steady-state conditions with respect to these radon fluxes. Once all positive and negative radon fluxes related to the lake water volume were determined, groundwater discharge was estimated by using the advective radon input and the radon activity concentration of the pore water as key parameters. The results showed that in case of a lake with a size and shape of Lake Ammelshainer See (530,000 m²) reasonable groundwater discharge estimates can be made by collection and analyzing just a few water samples and a few samples from the sediment layer.     

北京地区的台风降水特征研究

采用上海台风研究所1949-2006年台风降水和台风年鉴资料、中国FY-2卫星和日本气象厅TBB资料以及NCEP再分析资料,首先分析58年台风影响北京降水的气候特征,然后对8407号台风Freda和0509号台风Matsa影响下北京两次强度差异显著的降水过程进行对比研究.结果表明:(1)台风影响北京降水年均0.33次,出现在6-9月.降水过程多为大雨以上天气过程,持续时间一般2 d,最长可达5 d.(2)影响台风的活动范围大致为(20°-50°N,109°-128°E).路径主要包括西北行和转向东北行两类,并以前者居多.北京发生暴雨时,台风中心主要出现在江西-安徽-带、黄海或北京附近.(3)Freda对北京的影响发生在台风与西风槽相互作用过程中,而Matsa的影响表现为台风低压环流直接控制北京.两个台风均受冷空气影响而变性,具有明显的非对称结构,两次过程中北京位于台风不同的对流运动发展区域是造成降水强度差异的原因之一.(4)两次台风过程中北京均具有较好的水汽条件和对流不稳定层结,但动力抬升条件差异明显.Freda影响下北京具有较强的水平风垂直切变,偏南暖湿气流上升运动深厚.而Matsa影响下北京盛行偏北气流,中低层下沉运动显著,水汽抬升受到抑制.另外,北京西北高东南低的地形也是其台风降水产生差异的原因之一.在台风东侧,地形作为偏南气流的迎风坡可加强上升运动,而在台风西侧则作为偏北气流的背风坡增强下沉运动.     

西太平洋副热带高压和台风相互作用的数值试验研究

利用1958—1998年台风资料,对台风路径进行分类,挑选出3类常见路径作为研究对象,通过合成分析,证实不同的台风路径所对应的副热带高压(副高)形势不同。台风西行时,西太平洋副热带高压势力强大,呈东西向带状,台风沿着副高南部西行,副高在整个过程中西伸;转向路径时,副高开始呈东西向带状,随着台风的移动副高主体东退,在160°E附近中间断裂;北上路径的台风对应的副高主体偏东。在此基础上,利用气候模式R42L9在不同的初始场中加入相同的温度扰动,成功模拟出西行和北上路径的台风,验证了不同副高形态对台风路径的不同影响。对模拟结果的分析还发现,台风可以引起正压Rossby波向中高纬度的传播。由于背景流场不同,不同移动路径的台风其波动能量的传播路径也不同,从而对中高纬度环流和西太平洋副高产生不同的影响:与北上台风不同,西行台风在其西北方向激发出正变高,使西太平洋副高加强西伸。     

Implementation of a Coupled Atmosphere-Wave-Ocean Model in the Mediterranean Sea: Sensitivity of the Short Time Scale Evolution to the Air-Sea Coupling Mechanisms

In this study a coupled regional atmosphere-wave-ocean model has been implemented in the Mediterranean Sea and applied to the simulation of the atmospheric circulation and of the upper ocean structure on the short time scale range typical of regional meteorological predictions. The coupling accounts for the feedback of the upper ocean on the atmospheric circulation, that is for the variation of the SST (Sea Surface Temperature) during the development of the cyclones and for the dependence of the SSR (Sea Surface Roughness) on the wind-wave spectrum. The model can operate also in uncoupled mode, with prescribed SST and SSR computed using the Charnock formula (depending on wind speed only). Six case-studies, characterized by strong cyclones and intense air-sea interaction, have been analyzed. A sensitivity analysis is carried out by comparing uncoupled and coupled simulations, carried out including the SST and SSR-feedbacks both separately and simultaneously. The feedbacks have systematic effects on the atmospheric precipitation, on heat and momentum fluxes, and, consequently, on MLD (Mixed Layer Depth), SST, and SWH (Significant Wave Height). For all these quantities, except for SWH, the two feedbacks act in opposite directions. The effect of the SST feedback is larger on latent heat flux, precipitation, sea surface cooling, and, marginally, on mixed layer growth and it determines their reduction when the two feedbacks act simultaneously. The SSR and SST-feedbacks have comparable effect on the SWH field and they both contribute to the SWH reduction. Though the SLP (Sea Level Pressure) and Geopotential minima of single "fall" case-studies can be appreciably modified by the inclusion of the feedbacks, no systematic effect has been identified in these fields, presumably because of the intrinsic unpredictability of the atmospheric circulation.     

外源与孤波的相互作用对阻塞形成的影响

利用准地转涡度方程导出包括外源和摩擦耗散的强迫广义KdV-Burgers方程,分析表明,外源和耗散的存在是孤波质量和能量变化的原因,耗散使孤波质量和能量随时间呈指数减小。数值计算结果指出,移动性孤波和外源的相互作用,使孤波移速减小,振幅增大;在无耗散情况下,失谐参数α较小时,由于孤波迅速离开外源强迫区,因此不利于阻塞的形成;小耗散的存在,迫使相互作用过程中孤波在外源强迫区附近来回振荡传播,大大增加相互作用时间,可能是造成外源区附近局地阻塞的一种重要机制。     

CO2和O3浓度倍增及其交互作用对大豆影响的试验研究

以大豆“中黄-14”为试验材料, 利用OTC-1型农田开顶式气室, 首次模拟研究单独CO₂和O₃浓度倍增及其交互作用对大豆生物量、产量及其构成因子、同化产物分配形式和收获指数的影响。与未通CO₂和O₃的处理相比, 单独CO₂浓度倍增对生物量、产量、荚果串数、荚数、籽粒数、籽粒重具有正效应, O₃为明显的负效应, 通气时段越长效果越明显; 持续的CO₂浓度和O₃浓度倍增交互作用表现为CO₂的影响大于O₃; CO₂和O₃交互作用逐渐达到浓度倍增的处理, 由于O₃剂量逐渐累积和阶段性增加, 对大豆刺激逐渐增强, 最终O₃的负效应与CO₂的正效应相近。单独O₃浓度倍增抑制光合产物向根和籽粒的输送, 向叶茎的输送明显增强, 使根冠比 (RSR)、子粒与茎杆比 (GCR) 明显下降, 长期作用可使大豆收获指数 (HI) 减小, 叶重比 (LWR) 显著增加, 且随通气时间的延长影响增大; CO₂浓度倍增及其交互作用对RSR、LWR、GCR和HI影响相对较小, 仅在±10%左右。     

重力波对一次雹暴天气过程演变的影响

利用北京地区雷达、风廓线仪和稠密的自动站观测资料,对2005年5月31日午后多次出现雹暴现象的飑线天气过程进行了中小尺度诊断研究,揭示了雹暴系统的发生、发展和再生过程与地面气象要素分布之间的关系,重点分析了重力波对雹暴单体、雹暴群演变、移动的影响.结果表明:(1)在有利于强对流发生的大气环流背景下,由地形、强雹暴产生的重力波,不仅催生新的风暴单体,而且对风暴单体的移动、发展或减弱产生直接影响;(2)不同强迫源(地形、强雹暴)引发的、具有不同振幅、波长和波动周期的中尺度重力波之间通过复杂的相互作用过程对多个风暴单体的演变产生了重要影响,有利于雹暴群的形成.     

长江三角洲夏季海陆风与热岛环流的相互作用及城市化的影响

用三维中尺度模式研究长江三角洲夏季海陆风与城市热岛环流的相互作用,白天由于东海海风和太湖湖风环流与上海市热岛环流相互增强,最大垂直速度可达６．２ｃｍ／ｓ;夜间则相反,由于海风（包括长江江风）与湖风的对撞,因而在上海到江阴市沿江出现一条水平辐合带,如果上海周围地区随着经济发展,大片农田被城市下垫面所取代,而使绿地覆盖率下降到１５％以下,则睡季夜间地面气温可上升３℃,两个增温中心分别在苏州和嘉兴附近,     

双热带气旋相互作用的研究

采用无基本气流的无辐散正压模式模拟了双热带气旋的运动。应用非对称理论研究了双热带气旋的相互作用。双热带气旋中的每个热带气旋主要由通过其中心的非对称气流（即通风气流）作用而移动。这股非对称气流是由其自身的线性和非线性效应产生的非对称涡旋与其配对热带气旋形成的非对称涡旋相叠加而引起的。     

热带气旋的登陆及其与中纬度环流系统相互作用的研究

热带气旋的主要灾害往往在登陆前后造成，登陆问题是当今热带气旋 研究的重点。热带气旋与中纬度环流系统相互作用，不仅影响热带气旋的结构和强度变化， 也对中纬度地区天气产生重大影响。西风槽强度的变化可使热带气旋的降水突然 增幅３０％。环境场的急剧调整常引起热带气旋运动突变，在弱环境场中，热带气旋的异常运 动与非对称结构关系紧密。中纬度系统对热带气旋的非对称结构有重要影响。另一方面，热 带气旋向极移动过程中携带了大量可供中纬度地区降水的水汽，在气旋性切变的环境场中， 热带气旋还向环境场输送能量，并激发和增强中纬度气旋性环流系统的发展，触发严重的灾 害性天气。热带气旋有时也会截断低纬向中纬度的水汽输送及中纬度波动的能量频散，９５％ 左右的南海热带气旋对梅雨有显著影响，其中约８６％的热带气旋会导致梅雨减弱中断甚至结 束。