CoLM模式地表温度变分同化研究

本文采用变分方法对通用陆面模式 (CoLM) 中的地表温度进行同化.同化伴随约束条件采用CoLM模式中的地表及植被能量平衡方程,调节因子采用裸土及植被蒸发比.采用美国通量网 (AmeriFlux) 中的Bonville站数据对同化方法进行了单点验证,验证结果表明同化后地表温度以及蒸散结果更加接近于实测值.选取中国华北地区对同化方法进行区域验证,结果显示每天仅采用白天一次观测值对地表温度进行同化的方法是有效的.通过对同化前后地表温度误差直方图比较可以发现,在有MODIS观测值的区域,同化后白天地表温度误差大大降低,同时,同化后地表蒸散空间分布图也发生了变化.单点验证以及区域验证结果都表明了变分同化方法是可靠的.变分同化方法可以改进陆面模式模拟结果,对于地表过程研究中的植被生态、水文等研究具有重要意义,同时,陆面模式可以与数值预报模式进行耦合,改进数值预报结果.     

云对中国区域卫星观测臭氧总量精度影响的检验分析

根据卫星和地基观测, 比较了我国香河、 昆明、 瓦里关和龙凤山四个站点臭氧总量自1979年以来的变化。卫星与地基观测的臭氧总量长期趋势比较一致, 表明臭氧总量均有下降趋势, 但是卫星与地基各自观测的结果仍存在着显著的差别。为研究卫星与地基臭氧总量的差别, 以地基观测臭氧总量为参考, 检验云对历史TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer) 和GOME (Global Ozone Monitoring Experiment) 臭氧总量精度的影响。结果显示: 云 (云量或云顶高度) 增加了卫星臭氧总量误差, 降低数据精度。随着地面云量的增加, TOMS、 GOME臭氧总量相对误差在上述四个地点呈现明显的上升趋势 (瓦里关最为明显), 但最大变化幅度没有超过2.0%。TOMS臭氧总量相对误差随地面云量变化呈现区域性特点, 香河与龙凤山 (代表着中纬度高臭氧总量区域)、 昆明与瓦里关 (代表中、 低纬度高原低臭氧总量区域) 分别为两个变化特点接近的区域。GOME臭氧总量相对误差与云之间关系的区域特征不明显。利用卫星遥测FRESCO (Fast Retrieval Scheme for Clouds from the Oxygen A\|band) 云信息检验GOME卫星臭氧总量精度的表明, 只有当云量大于5成后GOME臭氧总量才显示出相对误差增加的现象, 但无明显趋势; 随着FRESCO云顶高度的增加, GOME臭氧相对误差在香河、 瓦里关均呈现明显的上升趋势并有3%左右幅度的变化。TOMS臭氧总量相对误差随着地面有效反射率的增加而增大, 且误差幅度超过2%; TOMS\|N7臭氧总量比TOMS\|EP约高2.0%~3.0%。分析还表明, 云内和云以下臭氧柱浓度在反演的卫星臭氧总量中的贡献很可能被高估了。     

基于FSS的高分辨率模式华北对流预报能力评估

目前高分辨率数值预报模式已具有一定的对流系统结构和演变特征预报能力,但对其预报能力的客观评估仍存在较多不足。选取2017年7—9月华北地区在不同天气系统背景下、具有不同组织模态的7次对流天气个例,使用模糊检验方法中的分数技巧评分（fraction skill score,简称FSS）指标评估不同高分辨率模式（包括快速更新同化GRAPES_Meso,GRAPES_3 km及华东区域中尺度模式）对中小尺度对流过程的预报能力。结果表明:分数技巧评分能够实现当模式预报存在位移和强度偏差时仍然给出有价值的评分结果,其优势还在于可以给出表征模式空间位移偏差尺度的预报技巧尺度信息;所用3个模式的雷达回波强度预报均偏弱,当回波强度小于44 dBZ时,华东区域中尺度模式预报最接近实况,而对于44 dBZ以上的较强回波,GRAPES_3 km模式预报偏差最小;采用百分位阈值（通过升序排列求出预报和实况数列的相同百分位数作为其相应的阈值）进行检验发现,对于预报难度更大的高阈值、小尺度的对流事件,GRAPES_3 km模式预报能力更强。     

Transport and delivery of suspended solids, nitrogen and phosphorus from various sources to freshwaters in the UK

Sources of nutrients and suspended solids (SS) are diverse in origin and dynamic with respect to their transport pathways and delivery to surface and groundwaters. Three broad source groups can be identified based on their hydrological and compositional characteristics. Consented discharges from point sources are generally continuous and highly concentrated relative to receiving waters while non-point (diffuse) sources are generally more dilute with SS and phosphorus in particular tending to have a high transport dependence upon hydrological (storm) events. A third group with properties that are intermediate include overflows from septic systems, seepages from farmyards or road/track runoff. This grouping automatically introduces a strong temporal and spatial variability in the relative contribution individual group sources make to the total quantity of nutrients and SS delivered to freshwaters. This spatial or temporal variability in either effluent volumes or composition is generally not considered when predicting impacts, which can be highly significant in headwater streams. Complete compositional data for individual sources (especially the intermediary group) are also often lacking when apportioning source contributions in catchments, being simply lumped into average export coefficients. Better definition of intermediary sources would help to more accurately define the relative contribution of different sources and enable cost-effective river basin management planning as required under the Water Framework Directive.     

Structured diffuse scattering, displacive flexibility and polymorphism in Ba-hexacelsian

 The results of a temperature-dependent electron diffraction study of the low frequency modes of distortion of Ba-hexacelsian and their relationship to the α-β polymorphic phase transition therein are presented. Cs- and Rb-doped Ba-hexacelsian specimens are also investigated. An extremely strong and characteristic diffuse intensity distribution in the form of polarized sheets of diffuse intensity perpendicular to the <1 1 0> directions is found for the high temperature polymorph and the doped specimens. The diffuse distribution appears to result from coupled tetrahedral rotation of <1 1 0> columns of corner-connected (Al,Si)O₄ tetrahedra about the [0 0 1] axis (uncorrelated from column to column as a result of the positioning of the rotation axes). Received: 25 January 1999 / Revised, accepted: 13 July 1999     

恩施渔塘坝富硒碳质岩石中硒的形态分析

湖北恩施渔塘坝是中国人群硒中毒爆发性流行的地区,也是恩施较为典型的高硒地区之一。其北部出露的富硒碳质岩石,通常认为是渔塘坝硒的主要来源。采用7步连续化学浸提技术,将富硒碳质岩石中硒分为水溶态、可交换态、有机态、元素态、酸性提取态、硫化物／硒化物态和残渣态硒,使用氢化物-原子荧光法测定了岩石总硒和硒形态。结果表明,碳质页岩和碳质硅质岩中硒主要以有机态、硫化物／硒化物态和可交换态硒为主,碳质泥岩中硒以有机态、元素态和硫化物／硒化物态硒为主。碳质泥岩中的水溶态硒显著低于碳质页岩和碳质硅质岩中的水溶态硒,但元素态硒的比例显著高于后两者,说明碳质泥岩是富硒碳质岩层中硒易于富集的场所。富硒碳质岩中的可利用态硒主要以Se^4＋为主,而非是Se^6＋和有机硒。可交换态和有机结合态硒中Se^4＋与岩石总硒的显著正相关关系表明,Se^4＋离子的分布影响着岩石总硒,有机质与粘土在硒富集的地球化学过程中承担了重要作用。     

水气混合洞塞泄流溶解氧输移扩散的数值计算

为研究水气二相混合洞塞泄流欠饱和溶解氧输移扩散行为特性,揭示气体体积分数、进口溶解氧浓度、雷诺数等流动特征参数和洞塞尺寸等几何参数对溶解氧浓度恢复的影响规律,开展了水气二相混合洞塞泄流溶解氧输移扩散的室内模型试验,观测流速、压力和溶解氧浓度分布。建立了水气二相混合洞塞泄流溶解氧输移扩散数学模型,并利用物理模型试验数据对数学模型进行了验证。利用验证后的数学模型,分别计算不同进口气体体积分数、溶解氧浓度、雷诺数、洞塞长度和洞塞直径条件下水气二相混合洞塞泄流溶解氧浓度恢复情况。结果发现:气体体积分数越大,进口溶解氧浓度与饱和溶解氧浓度差值越大,雷诺数越小,溶解氧浓度增量越大;洞塞长度越长,洞塞直径越小,溶解氧浓度增量越大。     

利用非线性NDSI模型进行积雪覆盖率反演研究

基于统计回归的积雪覆盖率反演方法适合提取大范围区域的积雪覆盖率,提出了基于归一化积雪指数(NDSI)的非线性积雪覆盖率回归模型,利用阿拉斯加、西伯利亚和内蒙古地区的样本数据进行回归分析,估计模型参数,并利用建立的回归模型提取天山地区和祁连山地区的积雪覆盖率进行了验证。结果显示,基于NDSI的非线性积雪覆盖率回归模型对样本数据的拟合度和利用模型提取的积雪覆盖率精度相对于线性模型均有一定的提高。     

近60年来南黄海沉积物高分辨率敏感粒级对东亚冬季风的响应

对南黄海中部泥质区F306柱状样的沉积物进行分析,运用粒径—标准偏差法,得出该孔敏感粒级组分为23.10~65.30 μm (5.44Φ~3.94Φ),其粒级的含量15.6%~22.3%,平均粒径38.5~41.4 μm (4.70Φ~4.59Φ),证明敏感粒级可以作为东亚冬季风的高分辨率替代指标,进一步阐明了敏感粒级作为东亚冬季风替代指标在更高分辨率上的可行性。根据敏感粒级沉积记录,在1950—1986年期间,将东亚冬季风分为强—弱—强3个阶段,指示了该阶段东亚冬季风存在近10年的周期。1986/1987为近60多年来东亚冬季风由强变弱的转折点,与东亚气候变化具有较好的对应关系,首次在中国东部海域中记录了此逆转事件,认为1986年后沉积物敏感粒级的变粗可能与长江物源变粗、东亚冬季风的减弱以及夏季风增强有关。     

2000～2014年西藏高原积雪覆盖时空变化

利用MODIS/Terra积雪产品MOD10A2较系统地分析了2000~2014年西藏高原(以下简称高原)积雪面积和覆盖率的时空变化特点,并与同期主要气象要素之间的关系进行了研究。主要结论如下:(1)高原平均积雪面积是19.0×10⁴km²,占整个高原面积的15.8%,其中冬季最大,为高原总面积的23%,其次是春季(22%)和秋季(16%),夏季最小(5%);(2)过去14a高原年平均积雪面积呈现微弱减少态势,其中秋冬两季积雪面积略显上升趋势,春季略有减少,夏季减少趋势显著,积雪面积变化与气温之间存在负相关关系,与同期降水量之间的关系不大;(3)2000~2014年,羌塘高原北部和西南喜马拉雅山脉积雪覆盖率增加趋势明显,而在那曲东南部、喜马拉雅山脉东段和阿里地区北部积雪覆盖率减少趋势明显;(4)高原积雪覆盖变率具有明显的空间差异,且由春秋两季主导,秋季年际变率要大于春季,高原中东部和周围高大山脉及其附近是高原积雪覆盖年际变率最大的区域,而雅鲁藏布江中下游谷地、藏东南干暖河谷以及藏北高原中西部是年际变率最小的地区;(5)积雪年际变率大值区是高原主要的牧区和雪灾频发区,是高原积雪监测和防灾减灾的重点。