春季热带海温与北疆夏季极端降水的关系研究

基于1961—2017年北疆47站夏季逐日降水资料、NOAA海温资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用90%分位确定北疆夏季单站降水阈值,得出极端降水量,讨论了春季热带海温与北疆夏季极端降水的关系。结果表明：北疆夏季极端降水和春季热带印度洋（20° S~15° N,50°~110° E）及赤道东太平洋（15° S~15° N,90°~180° W）海温呈正相关,两个关键区春季热带海温异常偏暖时,北疆夏季极端降水偏多,仅春季热带印度洋关键区海温异常偏暖时,北疆西北地区夏季极端降水偏多。当春季热带印度洋和赤道东太平洋关键区海温同时异常偏暖时,200 hPa西风急流轴明显偏南,500 hPa西西伯利亚和中亚地区低值系统活跃,南方路径输送的水汽增加,有利于北疆夏季极端降水的发生;仅春季热带印度洋关键区海温异常偏暖时,200 hPa西风急流强度增强,500 hPa西西伯利亚地区低值系统活跃,配合偏东路径的水汽输送,北疆西北地区夏季极端降水偏多。     

钻井液连续循环钻井技术及自动化装备设计

钻井施工中,拆装钻杆需中止钻井液循环,但钻井液循环中止会导致孔内岩屑下沉、钻井液当量循环密度浮动变化,进而影响孔内安全。为避免上述情况的发生,钻井液不间断循环钻井技术的构想被提出。通过连续循环系统或连续循环接头进行钻井液分流,避开钻杆拆装部分,维持井内的钻井液循环,稳定钻井液当量循环密度。针对该技术原理,提出了一种自动化的钻井液不间断循环井口设备,通过背钳、自动钻井液切换系统和传扭动力卡瓦的配合,可实现钻井中拆卸、接装单根时钻井液不间断循环,有效避免因钻井液静置、沉砂过多导致的钻孔安全问题。     

浅海伸缩套管钻探工艺研究

浅海取心钻探中钻遇易坍塌地层时,需要下放套管封隔地层,保证泥浆循环,换径继续钻进。现有常规下套管方法为使用带有钻台层甲板和套管层甲板的钻井船进行下放套管作业,部分无套管层甲板钻井船在遇到必须下套管的工况时,需临时搭建套管层平台进行下放套管作业,但受钻机和钻具体积及质量的限制。为解决无套管层甲板的钻井船在海洋钻探取心时需要下入套管的难题,设计了一种海洋钻探下入多层套管的工艺方法,利用可伸缩套管及相关设备,在海底井口与小型钻井船之间建立泥浆上返通道,封隔不稳定地层,实现泥浆回收循环及钻具升沉补偿。在钻井过程中,伸缩套管还可以起到导向定位的作用,防止潮差水流流速变化影响钻具下入,为浅海钻井节省时间和成本。     

2013年北极最小海冰范围比2012年增加的原因分析

北极海冰范围从1979年有卫星观测资料以来呈现明显下降趋势,尤其是9月份。2012年9月北极海冰范围达到有观测记录以来的最小值,而2013年9月比2012年同期增加了60%。增加的区域主要在东西伯利亚海区、楚科奇海和波弗特海区。本文应用距平和经验模态分解方法,分析了美国国家冰雪数据中心的北极海冰卫星数据、欧洲预报中心的夏季底层大气环流数据和上层海洋的温度,指出2013年北极最小海冰范围比2012年在北冰洋太平洋扇区增加的原因,是由于表面气温(SAT)降低、海平面气压(SLP)升高、气旋式风场异常、表面空气中水汽含量(SH)降低以及海表面温度(SST)降低5个条件形成的冰-SAT、冰-SST和冰-汽(SH)3个正反馈机制共同作用造成的。     

南海十问

南海环流及其与世界大洋的联系带来许多重要的科学问题.本文前瞻性地提出了南海十个近期值得关注的重点研究方向,包括季风控制南海的通风问题、水团的形成和变性、海洋热盐及其质量平衡、环流能量学与海洋混合、中尺度涡、台风的海洋效应、深层海洋环流与古气候记录、南海与邻近大洋的相互作用、上升流与生态系统、以及对南海气候变化的响应.     

世界大洋中绝热运动导致的纬向翻转环流和纬向热输送

Zonal overturning circulation(ZOC) and its associated zonal heat flux(ZHF) are important components of the oceanic circulation and climate system, although these conceptions have not received adequate attentions.Heaving induced by inter-annual and decadal wind stress perturbations can give rise to anomalous ZOC and ZHF.Based on a simple reduced gravity model, the anomalous ZOC and ZHF induced by idealized heaving modes in the world oceans are studied. For example, in a Pacific-like model basin intensified equatorial easterly on decadal time scales can lead to a negative ZOC with a non-negligible magnitude(–0.3×106 m3/s) and a considerable westward ZHF with an amplitude of –11.2 TW. Thus, anomalous ZOC and ZHF may consist of a major part of climate signals on decadal time scales and thus play an important role in the oceanic circulation and climate change.     

高频地波雷达海杂波的边界约束循环对消

在对海洋监视监测的过程中,高频地波雷达的船只目标检测能力与其对海杂波的抑制能力密切相关。但是,传统海杂波时域抑制方法存在目标回波参数与海杂波相近时难以区分其各自分量,对消时目标被误消除的问题。针对上述问题,本文提出了一种适用于高频地波雷达海杂波的边界约束循环对消方法。该方法综合海杂波频移理论和实际海杂波特性分析制定出边界条件,约束建模对消过程,实现海杂波分量的抑制。实测地波雷达数据和船舶自动识别系统(AIS)数据检验的结果表明,本文方法克服了传统方法的不足且信杂比改善更加稳定,能够更加有效地实现海杂波循环对消。     

地球大气纬向风系、副热带高压和太阳较差自转的形成机制

利用N S(Navier Stokes)方程和一个基本假设推导出星体大气平均纬向风和平均气压公式,根据公式讨论了地球大气纬向风系和平均气压以及副热带高压的成因并进行了数值模拟。结果发现,地球大气纬向风是大气微团密度与基准大气密度存在差异而形成的,大气微团的密度大于（小于）基准密度,则为西风（东风）;密度的差距越大,风速越强。在中高纬度地区大气微团吸收的太阳辐射少而向空间辐射多,导致其密度变大,因此在中高纬度盛行西风;而在低纬度地区,因为吸收的太阳辐射多使大气微团密度变小而盛行东风。夏季（冬季）太阳辐射增强（减弱）使得大气微团密度变小（增大）,进而导致中高纬度地区西风减弱（增强）和低纬度地区的东风加强（减弱）。风速的大小还与纬度的余弦成正比,这就使得最大西风带位于中纬度地区而不是大气微团密度最大的极地附近;也使得最大的东风不是发生在太阳直射点附近而是靠近赤道一侧。根据气压公式和大气密度的经向差异可以得出中高纬度区域气压随纬度的升高而减小的分布特征,而太阳辐射所造成低纬地区密度的减小是该区域气压大于中高纬度的主要原因;在赤道上纬度的正弦为零,使得气压在赤道上存在极小值,导致了赤道槽和副热带高压的形成,且太阳辐射越强、副热带高压越强。因为纬度正弦因子的存在,使得副高脊线总是位于太阳直射点的向极一侧。在假定太阳大气为理想气体的情况下,由N S方程推导出太阳大气自转角速度随纬度的变化公式,由此解释了太阳较差自转的成因在于低纬地区的大气微团密度大于高纬度,并且在赤道上大气微团的密度最大。该公式与观测得到的经验公式在略去高阶小项后一致。由此认为,太阳大气的运动在形成机制上与地球大气没有区别,不同的是在太阳表面没有象地球表面那样受太阳辐射的影响,N S方程是所有星体（包括恒星、行星）大气共同遵守的动力方程。     

2011年2月喀什冬季一次暴雪天气过程分析

应用常规观测资料,NCEP1??1?资料,静止卫星FY—2C红外云图和多普勒雷达资料,分析了2011年2月25—28日喀什地区暴雪天气的成因。结果表明: 此次暴雪是在冬季显著变暖的背景,中亚低槽、萨彦岭低涡共同影响下造成的喀什地区范围广、强度大的大降雪过程。中亚低槽先加深、后减弱北收持续影响是喀什长时间降雪的主要原因。海平面气压场上中亚、塔里木盆地存在强的气压梯度,利于暴雪出现。暴雪过程中有明显的低层辐合、高层辐散及低空偏东急流;高空西南气流、底层持久的偏东急流为大降水提供了充足的水汽。多普勒雷达的反射率因子回波图上表现为强的东西入流辐合区,平均径向速度图上也有明显的呈“S” 形零速度线,表明雷达上空风随高度顺转有暖平流存在。     

中亚低涡研究若干进展及问题

总结了50多年来中亚低涡研究及其对新疆天气影响的主要成果,从低涡定义、时空分布特征、生命史、活动规律及其对新疆极端天气的影响,以及低涡环流配置、相应水汽输送、三维动热力结构、长维持的物理成因进行了总结。由于新疆地区天气受到的关注和研究相对较少,近些年中亚干旱气候背景下的中亚天气学发展和预报预警技术研究与东部季风区差距日益加大,致使目前“丝绸之路”核心区建设气象防灾减灾的能力严重不足。提出了中亚低涡研究待解决的问题：中亚低涡背景下中尺度结构特征和演变规律、强对流天气物理模型和中尺度分析诊断量,中亚低涡造成强对流天气的关键影响因子和预报预警指标,这些问题的研究对推进中亚天气学、短期短时天气预报技术的发展,增强防灾减灾能力具有重要意义。