广州金沙洲岩溶地面塌陷灾害预警预报研究

受武广客运专线金沙洲隧道施工抽排大量地下水的影响, 2007—2012年广州金沙洲发生了大规模岩溶地面塌陷、地面沉降地质灾害,造成了重大经济损失。为防治地质灾害,采用综合地质调查、地下水位监测、地面沉降监测、物探、钻探和试验等手段勘查和研究,建立了完善的地下水位和地面沉降监测网络。在此基础上,根据地质环境条件、岩溶发育程度和地质灾害分布特征进行岩溶塌陷易发性分区,选择地下水位变化量和地面沉降量这两个与岩溶塌陷最直接、最敏感和最重要的参数,从预警预报参数选择、时间尺度选取、判据分析计算、预警预报方法、模型系统的建立等方面进行研究,选取临界日综合地下水位变化量和临界日综合地面沉降量作为预警预报判据,结合三维地质结构模型建立岩溶塌陷预警预报模型系统。成功地预警预报了两起岩溶地面塌陷,取得较好的预报效果,说明该岩溶地面塌陷预警预报模型系统实用、有效,为金沙洲防灾减灾提供地质科学依据,为当地的社会稳定和经济可持续发展提供技术支撑。     

卫星遥感人工增雨作业条件 I: 对流云

利用卫星反演技术和云微物理分析方法,针对云微物理结构和降水形成过程探讨可播性、播撒方式,通过对不同类型对流云分析,归纳出4类可播云系,分析表明:1)重污染深厚对流云,当云底粒子有效半径小于7 μm、凝结增长带深厚、降水启动厚度大于20℃、碰并增长带薄、无雨胚带、晶化温度低于-30℃时,可播撒吸湿性核或播撒AgI.2)强上升冰雹云,若云外型强对流特征明显、各增长带增长缓慢、无雨胚带、晶化温度低于-30℃,且云顶附近存在明显的有效半径减小带,可播撒吸湿性核或播撒AgI.3)强上升强降水对流云,云底滴较大,通常大于10 μm,碰并增长较为充分,晶化温度低,一般低于-30℃,冰晶化延迟明显,冷云降水发展不充分,通过在0℃层附近播撒AgI促进冷云降水.4)污染性浅薄对流云,当云底有效半径小于10 μm、凝结增长带深厚、碰并增长带薄、无雨胚带、云顶有效半径小于14 μm、云厚3～6km,可播撒吸湿性核.     

A tree-ring based precipitation reconstruction for the Mohe region in the northern Greater Higgnan Mountains,China, since AD 1724

August–July precipitation has been reconstructed back to AD 1724 for the Mohe region in the northern Greater Higgnan Mountains, China, using Pinus sylvestris var. mongolica tree-ring width. The reconstruction explains 39% of the variance in the precipitation observed from AD 1960–2008. Some droughts noted in historical documents are precisely captured in our reconstruction. Wet periods occurred during the periods of AD 1734–1785, AD 1805–1830, AD 1863–1880, AD 1922–1961, and AD 1983–1998; while the periods of AD 1786–1804, AD 1831–1862, AD 1881–1921, and AD 1962–1982 were relatively dry. Power spectral and wavelet analyses demonstrated the existence of significant 24-yr, 12-yr, and 2-yr cycles of variability. The results of the spatial correlations suggest that our reconstruction contains climatic signals for the southern Stanovoy Range and the northern Greater Higgnan Mountains. The positive correlations between the new reconstructed precipitation series and two precipitation reconstructions indicate that our precipitation reconstruction captures broad-scale regional climatic variations. A comparison between the weakening tendency of summer monsoon and the dry period of our reconstruction reveals that the annual precipitation in the Mohe region is partly influenced by the East Asian Summer Monsoon.     

Mean Profiles of Moisture Fluxes in Snow-Filled Boundary Layers

Profiles of moisture fluxes have been examined for convective boundary layers containing clouds and snow, using data derived from aircraft measurements taken on four dates during the 1983/1984 University of Chicago lake-effect snow project. Flux profiles were derived from vertical stacks of aircraft cross-wind flight legs taken at various heights over Lake Michigan near the downwind shore. It was found that, if ice processes are taken into account, profiles of potential temperature and water content were very similar to those presented in past studies of convective boundary layers strongly heated from below. Profiles of total water content and equivalent potential temperature adjusted for ice were nearly invariant with height, except very near the top of the boundary layer, suggesting that internal boundary-layer mixing processes were rapid relative to the rates at which heat and vapour were transported into the boundary layer through entrainment and surface fluxes. Ice was found to play a significant, measurable role in boundary-layer moisture fluxes. It was estimated that 40 to 57% of the upward vapour flux was returned to the surface in the form of snow, converting about 45 to 64% of the surface latent heat flux into sensible heat in the snow-producing process. Assuming advective fluxes are relatively small (thought to be appropriate after the first few tens of km over the lake as suggested by past studies), the boundary layer was found to warm at a rate faster than could be explained by surface heat fluxes and latent heat releases alone, the remainder of the heating presumably coming from radiational processes and entrainment. Discussions of moisture phase change processes throughout the boundary layer and estimates of errors of these flux measurements are presented.     

汉江流域降水多时间尺度特性及其与环流因子的相关性分析

首先利用Morlet小波对汉江流域降水进行多时间尺度分析,然后分析主要周期下汉江流域降水与74个环流因子的相关性.结果表明:近50年,汉江流域降水有4,7和18年的主要周期,其中以18年的主要周期最为突出,降水呈现偏少的趋势,同时降水量与西太平洋副高面积指数、冷空气、东太平洋副高北界、北半球极涡中心位置等14个环流因子具有非常强的正相关,而与东亚槽位置、太平洋区极涡强度指数、亚洲区极涡强度指数有非常强的负相关.研究成果将为今后提高汉江流域降水预报水平和有效开展汉江流域及长江中下游防汛抗旱工作提供科学依据.     

一次江淮气旋复杂降水相态特征及成因分析

本文应用常规探空资料、地面观测资料、欧洲中心细网格(0.25°×0.25°)数值预报初始场资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料分析了山东一次江淮气旋降雪过程的复杂相态特征,并初步分析了成因。结论如下:(1)山东省2014年2月16—17日的雨雪天气过程,降水相态多样性和相态转化复杂性是主要特点,表现为同一时刻雨、雪和雨夹雪三种相态共存,郯城站降水相态逆转(由雨夹雪转雨再转雪),鲁东南地区降雪同时鲁西南地区降雨的"东雪西雨"现象。(2)在系统发展不强的江淮气旋降雪过程中,鲁中山区相对高海拔地区夜间强烈的辐射降温和山脉迎风坡的动力抬升作用均会造成边界层温度的降低,后期对流层低层为东北风控制时,除鲁中山区外,其迎风坡东麓或东北麓(潍坊地区)出现固态降水可能性也较大,一般情况下,地面2 m温度为1~2℃,1 000 hPa温度为0℃左右,925 hPa温度为-3℃左右,可出现固液共存降水现象。(3)相态逆转现象的发生与江淮气旋发展阶段和气温日变化两个因素紧密相关。0℃层在925 hPa上下的状态是一种临界状态,可产生雨夹雪或雨,但0℃层高度下降不是由雨转雪的充分条件,还需考察冷平流发展情况。(4)当江淮气旋生成地偏东(位于长江口附近),且发展不强烈时,山东若受其影响产生降水,后期上游如有新系统发展,可能与气旋共同影响山东,造成复杂相态的江淮气旋降雪过程。     

近50年新疆气温和降水量变化及其与NAO指数的交叉小波谱分析

利用1961—2008年的逐日降水和气温资料,采用线性趋势、小波功率谱和交叉小波谱等方法分析了新疆降水和气温的变化,以及与北大西洋涛动(NAO)变化之间的关系。结果表明,近50年新疆存在降水增多和气温上升的趋势,有暖湿化现象,这与西北地区由暖干趋于暖湿的结论相一致。同时,新疆平均年降水量与NAO存在准2年和准6年周期,夏季降水量与NAO存在准3年和准5年周期,冬季降水量与NAO存在准3年周期。新疆年均气温与NAO存在准3年周期,夏季气温与NAO存在准3年周期,冬季气温与NAO存在准3年和准8年周期。新疆全年、冬季和夏季的降水与NAO的周期中,通过显著性检验的高值正相关大多集中在20世纪80年代;而气温与NAO的周期中,通过显著性检验的高值正相关也大多集中在80年代。     

2008年T213与德国降水数值预报产品对比检验

为了解各种数值预报的误差特点,更好地在预报过程中选择数值预报产品作为参考依据,将中国国家气象中心的T213降水预报与德国降水预报分别进行晴雨预报检验,对2008年5—8月东北地区降水资料进行对比分析。结果表明：两种模式24-120h预报正确率为60％-70％,随着预报时效的增加,正确率呈下降趋势,德国降水预报的正确率高于T213,两种预报漏报率均明显小于空报率,T213漏报率较低,为5％左右,德国降水预报空报率较低,为20％左右。对2008年4-6月出现东北冷涡过程的两种模式降水预报进行对比分析,发现德国降水预报正确率明显高于T213预报,对冷涡降水预报有一定的指示意义。     

主汛期降水量预测信号及方差权重方法的应用

为了制作四川盆地主汛期降水预报对相似方法作了改进,首先是根据四川盆地主汛期降水的前３个特征向量分别寻找有物理基础的前期信号作为预报因子,然后充分考虑各因子对总降水量贡献大小定义因子场的相似,确定相似年,最后引入“集成”的思想,由５个相似年的降水场得到预测年降水的定量客观预报。１９８１～１９９４共１４年的预报结果准确率高于当前业务预报水平。     

亚洲-太平洋涛动与中国南方地区1月降水异常的关系

利用NCEP、ERA-40再分析资料和中国160个观测站逐月降水资料,分析了同期和前期亚洲-太平洋涛动(APO)与中国南方地区冬季1月降水异常的关系,并讨论了相应的联系机制.研究发现,1月亚洲-太平洋涛动指数能够很好地反映同期中国南方地区降水异常.亚洲-太平洋涛动的异常变化可能影响对流层低层位势高度场,进而通过影响亚洲中、低纬度地区的对流层低层风场与中国南方地区降水紧密联系.当亚洲-太平洋涛动指数偏低(高)时,对应在东亚南部及其邻近海域对流层低层位势高度偏高(低),东太平洋位势高度偏低(高).相应地,南海以及华南沿海地区为异常西南(东北)风控制,且该异常风向北逐渐减弱,进而在中国南方地区辐合(辐散),这既有(不)利于暖湿气流向中国南方地区输送,同时也造成了该地区的水汽辐合(辐散),从而导致降水偏多(少).亚洲-太平洋涛动具有很好的持续性,上一年10月亚洲-太平洋涛动异常可一直持续至当年1月,表现出连续的显着相关特征.因此,其与中国南方地区1月降水异常也具有显着联系,可以作为指示1月中国南方地区降水多寡的一个前兆因子.