Multi-year Simulations and Experimental Seasonal Predictions for Rainy Seasons in China by Using a Nested Regional Climate Model (RegCM_NCC). Part Ⅰ: Sensitivity Study

A modified version of the NCAR/RegCM2 has been developed at the National Climate Center (NCC), China Meteorological Administration, through a series of sensitivity experiments and multi-year simulations and hindcasts, with a special emphasis on the adequate choice of physical parameterization schemes suitable for the East Asian monsoon climate. This regional climate model is nested with the NCC/IAP (Institute of Atmospheric Physics) T63 coupled GCM to make an experimental seasonal prediction for China and East Asia. The four-year (2001 to 2004) prediction results are encouraging. This paper is the first part of a two-part paper, and it mainly describes the sensitivity study of the physical process parameterization represented in the model. The systematic errors produced by the different physical parameterization schemes such as the land surface processes, convective precipitation, cloud-radiation transfer process, boundary layer process and large-scale terrain features have been identified based on multi-year and extreme flooding event simulations. A number of comparative experiments has shown that the mass flux scheme (MFS) and Betts-Miller scheme (BM) for convective precipitation, the LPMI (land surface process model I) and LPMII (land surface process model Ⅱ) for the land surface process, the CCM3 radiation transfer scheme for cloud-radiation transfer processes, the TKE (turbulent kinetic energy) scheme for the boundary layer processes and the topography treatment schemes for the Tibetan Plateau are suitable for simulations and prediction of the East Asia monsoon climate in rainy seasons. Based on the above sensitivity study, a modified version of the RegCM2 (RegCM_NCC) has been set up for climate simulations and seasonal predictions.     

裂隙-管道介质泉流域水文地质模拟试验

为了深入认识岩溶泉流域的流量过程影响因素和作用机制,以西南岩溶泉流域水文地质概念模型为原型,建立了实验室尺度下的裂隙-管道介质物理模型和数值模型。选取补给雨强、泉口直径、落水洞与开采井的位置作为影响因子,模拟了泉流量过程。试验结果表明:单次降水试验可以观测得到泉流量增加、平稳波动和衰减共三个阶段;同一泉口直径条件下,补给强度对泉流量衰减系数的影响极小,直径为3,4,5,7 mm的泉口直径对应的衰减系数分别为0.003 6,0.006 7,0.011 5,0.012 9,泉口直径与衰减系数呈近似对数关系;落水洞汇流水量占泉流量的比例远大于裂隙;2~3 mm是微小裂隙与较大裂隙的过渡区域,两种类型的介质泉流量过程差异明显;开采井分别位于泉口附近、模型中间位置和落水洞时,泉流量衰减系数依次减小。     

龙羊峡水库年入库径流的Markov预测模型

Markov预测技术是应用Markov链的相关预测的基本原理与方法来研究分析时间序列的变化规律,并预测其未来变化趋势的一种预报方法,适用于随机波动较大的预报问题。根据Markov链原理,提出了一个用于龙羊峡水库年平均入库径流预报的离散随机过程模型。实测资料的验证结果表明,这种模型计算精度较高,具有良好应用价值。     

SOME NEW UNDERSTANDINGS OF LAND-SURFACE PROCESSES IN ARID AREA FROM THE HEIFE*

The survey for the HEIFE(Atmosphere-Land Surface Processes Experiment at Heihe River Basin,Western China) is given in the paper.The following basic subjects for land-surface processes in arid areas are studied:(1) the general characteristics of the energy budget on ground surface in arid areas;(2) the parameterization of the land surface processes;(3) the interaction between oasis and its desert circumstances,a special phenomenon in arid areas.The analysis shows that the sensible heat flux in the surface energy budget is in the majority,and the latent heat flux may be neglected.The influence of atmospheric stratification stability on the turbulent transfer of energy and substance must be considered in parameterization of land surface processes in arid areas.The "cold island effect" phenomenon in oasis and the "humidity inversion" phenomenon in desert near oasis are the result of the interaction between them.The results would improve the understanding of land surface processes in arid areas.     

从水体到沉积物:探寻有机质的沉积过程及其意义

自然界中有机质分布广泛、类型多样且性质各异,不论在水体还是在沉积物(岩)中都扮演着重要的角色。因此,探讨各类型有机质聚集和沉积过程的差异性,对深化认识有机质沉积特征和演化规律具有重要的意义。生物体在生长过程中产生了许多有机质,包括生物体自身、生物残体、动物排泄物以及生物分泌的有机分子等,各类型有机质的性质差异极大。由于研究方法的不同,可将海洋中有机质划分为颗粒有机质(particulate organic matter,POM)和溶解有机质(dissolved organic matter,DOM),而DOM又可划分为胶体有机质(colloidal organic matter,COM)和真溶解有机质;从聚合体形式上看,又有海雪和悬浮体等存在形式。进一步分析发现有机质的形态包括生物体、生物残体、排泄物和有机质聚合体等,并且各类型有机质与无机矿物以不同的形式共存。此外,DOM与POM间存在一定的转化关系。这些性质和特征架起了不同类型有机质间聚集和沉积的桥梁。在沉积物(岩)中通过粒度或密度分级分离及孢粉相分析,也发现不同类型的有机质,如生物体、生物残体和无定形等,它们常与特定的无机矿物共生,如无定形多富集在黏粒级颗粒中,而生物体和生物残体多富集在粗颗粒中。进一步溯源发现沉积物(岩)中的各类有机质与生物有机质或海洋中有机质的类型极具相似性,这些特征展现各类型有机质在沉积过程中的差异性。综合有机质的形态、性质以及与矿物共生关系,认为有机质可通过机械沉积、化学沉积和生物沉积等3种不同的方式沉积保存,其中机械沉积的有机质以惰性的生物残体为主,化学沉积的有机质以活性极强的无定形为主,生物沉积有机质以活性较强的微生物和粘附物为主。有机质沉积方式及有机质特征、矿物—有机质间关系和保存条件的差异,决定了有机质的演化命运的不同,进而对有机质生烃以及碳循环产生重要的影响,因而应引起人们的高度关注。     

西部大开发与中国经济发展

在对中国西部的区域划分进行界定并阐述中国西部区域特征的基础上,对中国西部的开发进行了历史回顾,并对中国西部开发的历史背景和现实基础、中国西部开发的优势和制约条件进行分析,最后提出了中国西部开发的发展战略和政策措施.     

城市下垫面反照率变化对北京市热岛过程的影响——个例分析

随着城市的不断发展,城区地表反照率等下垫面物理特征和属性会发生明显的变化,进而会对城市热岛等大气环境形成影响.文中使用中国气象科学研究院开发的新一代数值天气预报模式(GRAPES),针对2004年10月北京一次重空气污染事件中的典型城市热岛过程,分别设计了两种数值试验方案(1) 对照试验,使用模式缺省的城区下垫面反照率参数,取值0.18;(2) 敏感性试验,参考同期中国科学院大气物理研究所铁塔280 m高度下垫面反照率观测事实,将北京区域城市类型下垫面反照率减小至0.15.通过对比两种试验方案在1 km水平分辨率下的24 h模拟结果,研究了城市下垫面反照率变化对北京地区城市热岛过程的影响.结果表明(1) GRAPES模式可成功模拟此次热岛过程中城区和郊区近地面温度的日变化趋势;(2)城市下垫面反照率的变化对城市热岛的发展非常重要,城市反照率下降0.03会使城市热岛强度增强0.8 ℃左右,结果也更接近实况.这说明随着城市发展引起的地表反照率减小有利于城市热岛强度增加;(3) 通过分析地表的长波辐射发现,在城市区域较小反照率情形下,城区的长波辐射始终比郊区大,有利于热岛的形成;同时也有利于城区近地层的风场辐合增加,对此次污染过程的发展是有利的.     

新疆城市化过程及机制分析

城市人则城市化研究的核心问题。在分析新疆城市化现状特征的基础上，围绕新疆城市发展的阶段和过程，采用多因素的灰色关联分析和比较分析等手段，对新疆1978－2000年间城市化发展过程进行分析和探讨，寻求并探索新疆城市化发展的特征、水平和演化机制。研究结果发现各因素与城市化的关联度不仅在横向上存在着指标间的差异，在纵向上显示出1990－2000间各指标与城市化的相关性明显高于1978－1989年间，部分指标与城市化关系发生了负向变化。表明近20多年来新疆城市化稳定发展，城市化系统条件（农村和城市的控制性次系统及整个社会经济文化）有一定的提高，体现了系统各因素与城市化发展的同向性以及区域发展的合理趋势，但整体薄弱的社会经济基础是新疆城市化落后的根本原因，产业结构升级转换仍将是新疆城市化的主要动力。     

弹性填料处理河道污水实验研究

采用弹性填料曝气生物膜法对污染的河道水体进行处理的实验研究,结果表明,在2m/h的流速、水温为16℃~18℃、气水比为1∶1的条件下,采用弹性填料的生物膜处理系统运转正常,不易发生堵塞或系统短流,系统此时的水力停留时间为3.5h左右,污水中的COD和NH3-N去除率稳定,其均值分别为49.4%和19.1%。     

大陆动力学演化与成矿研究: 历史与现状

地球动力学演化过程与成矿作用是当今矿床学研究的前沿。文章回顾了自20世纪60年代以来，有关大陆动力学演化与成矿的研究历史和当前的研究动向。综述了几个研究大阶段，即：海底喷流成矿作用、大陆边缘成矿作用、板内成矿作用及地质历史演化过程的大陆汇聚或增生与多期次成矿。同时，以华南地区为例，将大陆侧向和垂向增生作为切入点，阐述了华南世界级有色、稀有、贵金属成矿省在地质历史过程中的成矿作用，并提出在该成矿省进一步实现找矿突破的重要科学问题。