现代河流沉积物碎屑及矿物组分研究新进展

现代河流沉积物忠实地记录了流域盆地内的母岩、风化、搬运和沉积过程中的化学、物理过程以及人类活动的改造作用,是探索和验证源- 汇系统等理论的重要媒介。本文以全球现代河流砂组分数据库为基础,总结了碎屑组分、重矿物组分在不同大陆的分布特征,探讨了其在物源识别、源区贡献率计算、沉积物产生及搬运过程中气候- 构造等影响因素的评估、对源- 汇系统的研究启示等方面的应用。今后建议加强基于大数据的沉积物组分对气候- 构造- 人类活动的响应、沉积物产生及通量、高时间分辨率的沉积物组分变异性、不同物源定量化方法的差异等方面的研究。     

一次江淮强暴雨过程的湿有效能量及其收支特征

利用高分辨率的WRF模式模拟结果,采用基于格点的湿有效能量计算方案,对一次江淮梅雨期强暴雨发生发展过程中湿有效能量的时空演变特征进行分析,并从定性和定量的角度探讨了能量方程转换项、平流项和垂直输送项对强暴雨过程中湿有效能量的输送和积聚作用。结果表明,强暴雨过程中湿有效能量的时空特征与强暴雨发生发展具有良好的对应关系,对流层低层800 h Pa湿有效能量40×104J·h Pa-1·m-2的等值线范围和该等值线伸展至500 h Pa附近可作为判断强暴雨发生的必要条件。暴雨发生前2~3 h的能量快速积聚及其对暴雨区移向的引导,对强暴雨预报具有良好的指示作用。湿有效能量的水平和垂直输送及转换确保了能量的积聚和对流层中层能量的增加,为强暴雨的发生和维持提供了充足的能量。     

Evaluation of radar and automatic weather station data assimilation for a heavy rainfall event in southern China

To improve the accuracy of short-term(0–12 h) forecasts of severe weather in southern China, a real-time storm-scale forecasting system, the Hourly Assimilation and Prediction System(HAPS), has been implemented in Shenzhen, China. The forecasting system is characterized by combining the Advanced Research Weather Research and Forecasting(WRF-ARW)model and the Advanced Regional Prediction System(ARPS) three-dimensional variational data assimilation(3DVAR) package. It is capable of assimilating radar reflectivity and radial velocity data from multiple Doppler radars as well as surface automatic weather station(AWS) data. Experiments are designed to evaluate the impacts of data assimilation on quantitative precipitation forecasting(QPF) by studying a heavy rainfall event in southern China. The forecasts from these experiments are verified against radar, surface, and precipitation observations. Comparison of echo structure and accumulated precipitation suggests that radar data assimilation is useful in improving the short-term forecast by capturing the location and orientation of the band of accumulated rainfall. The assimilation of radar data improves the short-term precipitation forecast skill by up to9 hours by producing more convection. The slight but generally positive impact that surface AWS data has on the forecast of near-surface variables can last up to 6–9 hours. The assimilation of AWS observations alone has some benefit for improving the Fractions Skill Score(FSS) and bias scores; when radar data are assimilated, the additional AWS data may increase the degree of rainfall overprediction.     

福建省热带气旋暴雨突然增幅特征分析

利用2007—2013年福建省区域自动站和基本气象站小时降水观测资料,确定精细时空尺度上热带气旋暴雨突然增幅的阈值标准,分析暴雨突然增幅的时空分布特征及其与同期热带气旋之间的关系。结果表明:满足1 h、3 h和6 h暴雨突然增幅的热带气旋个例数随时间分辨率的降低而明显减少;3 h突增个例数主要出现在6—10月,且个例数和突增次数年分布总体呈上升趋势,突增次数日变化呈现"三峰型",高值区位于17—20时;暴雨突然增幅的热带气旋大多数在福建中南部沿海登陆,且不同的热带气旋中,强度较弱时发生突增次数较多,极值最大;暴雨突然增幅大多数发生在热带气旋登陆后24 h、距中心400 km内、西南方向,与登陆路径有关。对比分析了热带气旋登陆福建前后暴雨突然增幅的特征,发现登陆中部的热带气旋个数最多、暴雨突增次数也最多;热带气旋登陆后暴雨突增次数明显比登陆前多。     

论河南“75.8”特大暴雨的研究:回顾与评述

“75.8”河南特大暴雨的发生已经过去40年了,它在人们的记忆中留下深刻的印象。这场暴雨在1975年8月5—7日3 d之内在河南南部的局部地区降下了1605 mm的总雨量,1、3、6、12 h雨量均破中国降水的历史记录。由于水库垮坝,洪水夺走了该区约2万6千人的生命,经济损失巨大。在这40年间,中国的暴雨研究和预报都取得了重大的进展。其中一个重要原因是中国的气象和水文部门从这场空前强烈的大暴雨和大洪水事件中吸取了宝贵的经验教训,多年来,以这场超级大暴雨洪水为借鉴,不断促进和鼓励中国气象学家向暴雨研究和预报发展的更高目标前进。有感于此,回顾和评述了当年老一辈科学家在比较艰苦的条件下所进行的这次大暴雨的研究活动,以及所获得的卓越科学成果。即使从今天来看,其中不少成果也具有创新性的意义,在中国暴雨研究的发展史上,占有十分重要甚至里程碑式的地位。文中重点对其中的关键科学问题进行了评述,包括:(1)“75.8”特大暴雨的雨情和极值;(2)“75.8”特大暴雨发生的原因;(3)“75.8”特大暴雨的动力诊断;(4)暴雨中尺度分析;(5)地形对暴雨的增幅作用。希望以此纪念河南“75.8”特大暴雨发生40周年,并表达对参与此次研究活动的老一辈科学家深深的怀念和敬意。     

甘肃武威市一次局地大到暴雨天气成因分析

利用常规天气图、FY-2D卫星云图、单站地面资料、NCEP再分析物理量场资料,对2013年8月6日发生在甘肃武威市对流性强降雨天气成因进行了诊断分析。结果表明:强降雨是在一定的大尺度环流背景下高低层天气系统共同作用下发生的,地面气象要素的剧烈变化是强对流天气能量的释放过程;湿度条件和水汽在本地辐合为大到暴雨提供了充沛的水汽;高层辐散、低层辐合以及强烈的上升气流是大到暴雨发生的动力条件;强烈的不稳定能量和不稳定层结是对流增强、雨强较大的必要条件;对流云团的发展和加强是降雨强度较大的直接原因。     

锦州湾沉积物重金属污染特征及基于三角模糊数的生态风险评价

在锦州湾海域采集了20个表层沉积物样品, 测定Pb、Cr、Zn、Cu、As、Hg等6种重金属含量。数据分析表明Hg变差系数最大, 存在较重的污染。区域分布特征分析表明, 除了重金属Cr外, 其他五种重金属元素在沉积物中的含量均具有明显的由近岸向远岸逐渐降低的趋势, 说明陆源输入可能是锦州湾重金属污染的主要原因。通过聚类分析, 将研究海域分成三个区域, 采用三角模糊数处理和表征重金属含量, 对其进行生态风险评价(取可信度A=0.90), 结果表明重金属污染顺序是: Hg>Zn>Cu>Pb>As>Cr, 其中Hg和Zn在三个区都达到高污染程度。由于Hg极高的生物毒性, 使得该海域的生态风险都达到了极高的水平。     

陕西省泾惠渠灌区土壤重金属地质累积指数评价

通过对陕西省泾惠渠灌区现场调查及土壤样品的采集,分析了灌区土壤中Hg、Cd、Cr、Pb、As、Cu、Zn等7种元素的含量,应用地质累积指数对灌区土壤进行了评价。结果表明：从区域分布看,阎良区、临潼区、高陵县所属采样点污染较严重;Hg污染最严重,地质累积指数为1.007～3.117,58%的采样点级别为3级,属中度污染到强污染,38%的采样点级别为2级,属中度污染;Zn污染程度次之,地质累积指数为-0.407～1.644,71%的采样点级别为1级,属无污染到中污染;Cd污染变异程度最大,地质累积指数为-2.705～3.312,70%的采样点级别0级,属无污染,但个别采样点达到了强污染;Cu的地质累积指数为-0.535～0.421,Pb为-1.119～-0.144,Cr为-1.005～-0.458,As为-0.562～0.077,除个别点外这些重金属污染级别皆为0级,属无污染。     

攀枝花市大气降尘的地球化学特征

运用ICP-MS和ICP-OES分析了攀枝花市不同时段不同地点大气降尘中重金属元素含量,并对大气降尘中重金属的地球化学特征进行了分析,得出以下结论:①攀枝花市大气尘中As、Co、Mn、Pb、Ti、V的含量,与四川省其他城市相比均偏高,Zn的含量相对较低;②Cd、Mn、Pb主要分布在冶炼区和石灰石矿区,Co、Cu、Ti主要分布在石灰石矿区,Cr和V主要分布在冶炼区,As在仁和河富集较为富集,Zn集中在排土场附近,Fe集中在冶炼区和煤矿区;③除Pb外,其余十种元素旱季含量基本都高于雨季,而雨季Pb的含量却明显高于旱季。通过主成份分析,得出了在攀枝花市大气降尘中,重金属元素的来源主要为矿山污染和开采过程中产生的废水、废气。     

高强度模拟酸雨量对珠三角地区潮土中重金属元素释放的影响

采用平均离子强度下30年雨量的模拟酸雨淋滤珠江三角洲潮土,电感耦合等离子体质谱法测定重金属元素,研究潮土0~90 cm处各节土壤柱中重金属镉、钴、铜、锌、铅、砷、钛、钒、铬、锰等元素的释放情况。研究表明,在高强度模拟酸雨淋滤下,潮土中重金属元素的释放情况存在较大差异。长期的酸雨淋滤,土壤中的镉、钴、铜、锌和铅在不同深度均有不同程度的淋失;砷、钛、钒、铬、锰等元素不会造成大量的淋失。利用这种差异可以评估重金属元素对环境的潜在影响,为农田生态系统的预警预测提供依据。