Assessment of 2DH and pseudo‐3D modelling platforms in a large saline aquatic system: Lake Urmia,Iran

The main objective of this paper is to provide comparative quantitative examinations on the capabilities of two‐dimensional horizontal and pseudo‐three‐dimensional (3D) modelling approaches for simulating spatial and temporal variability of the flow and salinity in Lake Urmia, Iran. The water quality in the lake has been an environmentally important subject partly because this shallow hypersaline aquatic ecosystem is considered to be one of the largest natural habitats of a unique multicellular organism, Artemia urmiana. This brine shrimp is the major food source for many of the protected and rare shorebirds that visit the lake. A. urmiana can grow and survive in certain ranges of salinity, and their disappearance could lead to an alteration of existing equilibria. The lake has also experienced considerable man‐made changes during the past three decades. A newly built crossing embankment almost divided the lake into two northern and southern halves. A relatively small opening of 1.25 km in the new embankment provides water connections between the two halves. As a result, the flow and salinity regimes have been significantly changed. This might have had adverse serious impacts on the lake ecosystem. In the current study, the two‐dimensional horizontal hydrodynamic model has been found to provide reasonable predictions for the flow regime in the lake, whereas its salinity predictions have not been consistent with the field observations. The pseudo‐3D model has produced results fairly close to the salinity measurements and its temporal and spatial variations. The pseudo‐3D model has been used for evaluating the embankment effects on the lake hydrodynamics and on the salinity conditions. The effectiveness of introducing a different number or length of openings in the embankment for restoring the pre‐embankment conditions has also been examined. These remedy options have been found not to offer substantial improvements to the lake's existing ecosystem. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

The impact of boreal autumn SST anomalies over the South Pacific on boreal winter precipitation over East Asia

The possible mechanism behind the variability in the dipole pattern of boreal winter precipitation over East Asia is analyzed in this study. The results show that the SST anomalies(SSTAs) over the South Pacific Ocean(SPO) in boreal autumn are closely related to the variability in the dipole pattern of boreal winter precipitation over East Asia. The physical link between the boreal autumn SPO SSTAs and the boreal winter East Asian precipitation dipole pattern is shown to mainly be the seasonal persistence of the SPO SSTAs themselves. The seasonal persistence of the SPO SSTAs can memorize and transport the signal of the boreal autumn SSTAs to the following winter, and then stimulates a meridional teleconnection pattern from the SH to the NH, resulting in a meridional dipole pattern of atmospheric circulation over East Asia in boreal winter. As a major influencing factor, this dipole pattern of the atmospheric circulation can finally lead to the anomalous precipitation dipole pattern over East Asia in boreal winter. These observed physical processes are further confirmed in this study through numerical simulation. The evidence from this study, showing the impact of the SPO SSTAs in boreal autumn,not only deepens our understanding of the variability in East Asian boreal winter precipitation, but also provides a potentially useful predictor for precipitation in the region.     

渤、黄、东海夏季环流的三维斜压模型

基于拉格朗日时均观点描述环流，建立起潮流与准定常流共同占优势系统中的陆浅海环流模型，并诊断计算了夏季渤、黄、东海的三维环流图。模拟结果较好地再现了渤、黄、东海主要流系的特征。对照冬季结果，对渤、黄、东海环流的季节变化做了阐述。从环流垂向分量的分布图上，可发现渐闽近海、长江口外存在较明显的上升流区。另外，对夏季渤、黄、东海的热盐环流和潮致余流分别进行了模拟，发现它们均能在黄海构成一逆时针向的五流系统，这对形成和维持夏季黄海冷水团的存在有重要作用。热盐环流的模拟结果表明，黄海冷水团环流含有“热成流”的成分；通过Lagrange余流的计算发现环绕黄河冷水团的环流还含有“潮成流”的成分。     

山东平邑石膏矿矿难大口径救援钻孔施工技术

2015年“12.25”平邑矿难钻孔救援是我国首例通过钻孔救生的成功案例。由于地层不断坍塌变形,导致了复杂地层条件的产生,给救援钻孔的施工带来极大困难。针对这一特殊情况,采用空气反循环钻井工艺技术,处理钻孔事故时采用气举反循环工艺技术。总结了大口径钻孔施工经验,对今后施工大口径救援钻孔提出有待改进的问题和建议。     

线性准地转模型中副热带环流对潜热加热的定常响应I.基本性质及特征分析

利用线性理论模型进行解析和模拟是大气科学的重要基础研究方法之一, 其简单明了, 解释了如Rossby波形成等重要的环流现象。近年, 有研究 (Chen et al., 2001) 运用定常线性准地转模型研究副热带高压的形成, 在相似加热强迫下, 其结果与理论研究和GCM的研究不同。本文运用该模型系统研究了由季风降水产生的潜热加热所激发的副热带定常波的结构特征, 以理解其结果与GCM不一致的原因。研究表明基本流对热强迫的定常波的结构有重要的影响: (1) 当基本流为东风或为零时, 定常波在垂直方向上表现为第一斜压结构, 波动振幅随东风的增大而减小; (2) 当基本流为西风时, 呈现向上的传播特征, 振幅随高度的升高而增大。而且存在一个临界风速Uc(约3 m/s), 此时, 波动振幅最强; 基本流的平流作用具有非对称性, 西风时平流作用远远强于东风。由此揭示了该线性模型解的本质: 加热在热源区所激发的经向地转涡度输送必须能够平衡加热的位涡制造和纬向位涡平流; 基本流的经向和垂直方向的变化使得气旋和反气旋中心偏向热源中心北侧, 并进一步发现当基本流为夏季亚洲季风区纬向平均的纬向风场时, 线性模型的解中位于中低层的反气旋中心显著抬升, 而不出现在地面上, 与完整的大气环流模式的结果接近。说明即使在线性模式中, 洋面副高的形成也不能完全用季风潜热加热来解释; 另外, 静力稳定度对热强迫的副热带环流的影响也很重要, 使热源的强迫作用放大。     

基于海温和环流特征量的江苏省小麦适播期预测

基于江苏省60个气象台站1961-2010年冬小麦冬前生长期间的气温资料,利用曼-肯德尔法（Mann-Kendall method）分析发现,小麦冬前生长期间日均气温及有效积温在全球气候变暖背景下均有明显的增暖趋势。同时根据江苏省各地区冬小麦有记录以来的农业气象资料分析可得,播期与冬前总积温、有效积温具有极显著的相关关系,尤以有效积温更为显著,均通过了0．001显著水平检验,故可利用冬前有效积温确定冬小麦适播期。在此基础上,根据海气相互作用原理以及500hPa大气环流特征量能表征天气形势和控制天气条件的这一特性,利用最优化因子相关技术对海温及环流特征量进行普查,从中挑选一批与冬前有效积温相关显著、稳定性强、因子相互独立、可靠的海温和环流特征量作为长期预报因子,建立冬前有效积温的海温模型和环流模型,其拟合效果和试报效果甚佳,可投入业务应用,提前1-2月预测冬前有效积温,从而确定冬小麦适播期。     

青藏高原地面加热及上空环流场与东侧旱涝预测的关系

应用奇异值分解(SVD)技术研究了青藏高原地面加热场与高原上空100 hPa高度场及其东侧川渝地区夏季降水场的时空联系和旱涝预测的关系.结果表明:地面加热场与高度场的第一模态代表了两场间的主要耦合特征,具有高度的时空相关;前期青藏高原地面加热场通过影响后期高原上空100 hPa高度场,导致未来高原东侧川渝地区夏季降水异常;加热场-高度场-降水场之间的这种非同步关系,反映了川渝地区旱涝灾害的影响因子和物理成因; 前期高原地面加热场与前期100 hPa高度场SVD第一模态的变化,是高原东侧地区未来夏季旱涝异常的预测信号.并由此提出了一种基于SVD技术的旱涝预测思路.     

5月青藏高原上空环流与北疆夏季降水的关系

基于1961—2016年5—8月西藏高原环流指数、NCEP再分析资料和新疆96个气象观测站点的降水资料,通过相关分析和合成分析,研究了5月青藏高原上空环流与北疆夏季降水的关系,以及两者之间可能影响的物理机制。结果表明:(1)5月西藏高原环流指数Ⅰ与北疆夏季降水有较好的相关性,相关系数为0.38;(2)5月西藏高原环流指数Ⅰ的强弱变化会影响500hPa的夏季环流特征、夏季地表至300 hPa的水汽通量输送,当指数偏强时,夏季环流形势的配置和水汽输送均有利于北疆夏季降水,反之,则不利于北疆夏季降水;(3)夏季西藏高原环流指数Ⅰ和北疆夏季降水、5月西藏高原环流指数Ⅰ的关系密切,并且5月西藏高原环流指数Ⅰ和青藏高原5月、夏季的感热通量有明显的负相关,通过高原的热力持续性作用,5月西藏高原环流指数Ⅰ的强弱可以影响北疆夏季降水的多少。     

1999年与2003年我国北方地区夏季气温异常原因初探

分析了1999年与2003年我国北方地区夏季气温的变化特点和同期大气环流主要特征。结果表明:中国夏季气温变化有明显的年代际特征,这一特征与亚洲上空大气环流的年代际变化紧密相关,表明我国北方地区夏季气温异常一个很重要的原因或许是缘于气候年代际变化。2003年夏季中高纬环流形势呈两槽两脊的配置,与近十几年气候态分布刚好相反,因而从气候年代际变化的特征来看,2003年为预示年代际气候转型的征兆。     

云南夏季旱涝与前期冬季环流变化的关系

夏季气候异常的前期信号特征分析一直是短期气候预测工作的重点。利用1948—2004年NCEP/NCAR月平均再分析资料、1961—2004年云南124个站的月平均降水和1948—2003年英国Hadley中心的月平均海温资料, 分析了云南夏季旱涝的时空特征, 探讨了云南夏季旱涝与前期大气环流和大气热力状态变化的关系, 发现云南夏季旱涝前冬12月—1月, 特别是1月东亚中高纬度地区的大气环流变化和赤道附近高低层大气的热力状态对云南夏季旱涝有重要的指示意义, 当前冬东亚大槽强 (弱), 冬季风强 (弱), 赤道附近高低层大气温度偏低 (高) 时, 后期云南夏季降水偏多 (少)。同时, 初步探讨了东亚冬夏季风环流变化的相互联系及热带海温变化的可能影响, 指出冬季到夏季印度洋和赤道西太平洋地区持续的海温异常有可能通过改变夏季海陆的热力对比, 进而影响夏季风活动和云南夏季降水的变化。