“16·7”华北极端强降水特征及天气学成因分析

2016年7月19-20日华北出现了当年入汛以来最强降水过程。此次降水过程为一次影响范围广、累积雨量大、持续时间长的极端强降水过程,其强度较"96·8"强,仅次于"63·8"。以暖云降水为主,短时强降水特征明显,局地小时雨强强、且具有明显的地形降水特征。此次强降水发生在南亚高压东伸加强、副热带高压西伸北抬、中高纬度西风带低涡系统发展的环流背景下,黄淮气旋、西南和东南低空急流的异常发展以及水汽的异常充沛表明此次强降水过程动力抬升和水汽条件非常有利。强降水过程表现出明显的阶段特征,主要分为两个阶段:19日凌晨至白天为高空槽前偏东风导致的地形强降水、19日夜间至20日为黄淮气旋系统北侧螺旋雨带造成的强降水。第一阶段的降水主要与高空槽前偏东风/东南风急流的发展有直接关系。这一阶段对流降水旺盛,中层弱干冷平流以及低层强暖平流是对流不稳定能量的维持机制,强降水形成的冷堆与局地地形作用产生的中尺度锋生过程为对流持续新生提供了有利条件。第二阶段的降水主要与低涡切断和黄淮气旋的强烈发展有关。该阶段降水对流相对较弱,黄淮气旋进入华北以后移动缓慢,从而造成降水持续时间较长。     

华北平原一次中尺度对流系统分析

2002年6月1日在华北平原发生了β尺度的中尺度对流系统(MβCSs)。利用气象常规资料的客观分析产品对这次过程进行了分析,结果表明．在高空东北冷涡影响下,华北平原的东北方向出现急流,MβCSs发生在急流右侧的风速切变区中;由于高空正涡度平流、低空负涡度平流的共同作用,高空辐散,低空辐合,使对流层中层的上升运动得以维持;华北平原低空水汽通量辐合．有源源不断的水汽供应;高层总能量减少,低层总能量增加,使华北平原在垂直方向有大量的不稳定能量积聚。以上分析表明：华北平原具备了对流产生的动力和热力条件。该文揭示了MβCSs产生的原因,并为以后进一步做好MβCSs的预报总结了经验。     

天津机场地区冻雨天气分析

利用气象常规资料，对天津机场地区1979～2002年出现的3次冻雨天气进行对比分析，找出了冻雨发生的天气形势特点和大气垂直结构特征：地面受低压控制，高空处在槽前，有明显的增温现象，槽前西南暖湿气流强盛，存在低空急流；850hPa到地面存在逆温层；700～500hPa之间有冰晶层，冰晶层内的温度为-10～-14℃：850hPa附近为暖层，暖层底部的高度在1．0～2．0km左右，暖层的厚度大约为1．0～2．0km，暖层内的温度大约为0～2℃；从地面到1．0～2．0km的高度存在冷层，冷层内温度大约为0～-2℃。以2002年12月13～14日的冻雨天气为代表个例，利用客观分析产品进行诊断分析，总结出冻雨天气预报的着眼点，为冻雨天气预报提供参考。     

边界层湍流输送的若干问题和大气线性热力学

总结了大气线性热力学基本理论,讨论了大气边界层的能量和物质输送交叉耦合效应,还讨论了大气系统动力过程和热力过程的交叉耦合效应。分析指出：由于动力过程和热力过程的交叉耦合效应,导致大气边界层能量和物质输送过程除了湍流输送外,还应包括大气辐散和辐合运动对能量和物质的输送。非均匀下垫面大气边界层和对流边界层辐散和辐合运动对能量和物质输送是重要的。在这个基础上,讨论了非均匀下垫面和对流边界层地表能量的平衡问题,非均匀下垫面和对流边界层陆面过程边界层参数化等问题。这些研究不仅丰富了大气边界层物理理论,而且为克服当前大气边界层物理应用中所遇到的困难提供了理论依据。     

The Control Of Coherent Eddies In Vegetation Canopies: Streamwise Structure Spacing, Canopy Shear Scale And Atmospheric Stability

An analogy has been established between a plane mixing layer and the atmospheric flow near the top of a vegetation canopy. It is based on a common feature, a strong inflection in the mean velocity profile, responsible for hydrodynamical instabilities that set the pattern for the coherent eddies and determine the turbulence length scales. In an earlier study, this analogy was tested using a small data set from thirteen experiments, all in near-neutral conditions. It provided a good prediction of the streamwise spacing _w of the dominant canopy eddies (evaluated from time series of vertical velocity) that appears to depend on a shear length scale L_s = U(h)/U'(h), where h is canopy height, U is mean velocity and U' the vertical gradient dU/dz. The present analysis utilizes an extensive data set of approximately 700 thirty-minute runs, from six experiments on two forest sites and a maize crop, with a large range of stability conditions. _w was estimated for each run using the wavelet transform as an objective, automated detection method. First, the variations of _w and L_s with atmospheric stability are discussed. Neutral and unstable values exhibit a large scatter whereas in stable conditions both variables decrease with increasing stability. It is subsequently found that _w is directly related to L_s, in a way close to the neutral prediction _w /h = 8.1L_s/h.The Strouhal number S_tr = L_s /_w is then shown to vary with atmospheric stability, weakly in unstable conditions, more significantly in stable conditions. Altogether these results suggest that, to some extent, the plane mixing-layer analogy can be extended to non-neutral conditions. It is argued that the primary effect of atmospheric stability, at least in stable conditions, is to modify the shear length scale L_s through changes in U(h) and U'(h), which in turn determines the streamwise spacing of the active, coherent motions.     

可压二维大气中三类定常基态的稳定性分析

本文讨论了可压、绝热、无耗散的二维大气中三类定常基态的稳定性问题，并严格证明了这三类定常基态的稳定性性质是由基态的特征矩阵Λ的性质所决定的：ａ．若Λ在域Ｇ＋Γ内处处为正定矩阵，则基态是稳定的；ｂ．若Λ在域Ｇ＋Γ内非处处为半正定矩阵，则基态是不稳定的     

吉林省长白山天池新生代火山喷发作用及火山灾害的环境效应

通过对吉林省长白山天池火山的研究及１：５万区域地质调查资料,将区内新生代上新世以来的火山活动划分为４个火山喷发旋回及１３个火山喷发期,对爆发性火山作用划分了岩浆型、蒸气－岩浆型（岩浆－蒸气型）和蒸气型三种类型。火山喷发动力学机制的研究,对长白山天池火山的稳定性作出补步评价,在此基础上,对该区生代上新世以来的火山喷发作用及其引发的火山灾害的环境效应进行了论述。并对火山喷发作用所产生的积极环境效应,提出了合理开发和利用的建议。     

降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的边坡可靠度分析

土体饱和渗透系数表现为天然的变异性,为此基于Green-Ampt模型建立了考虑饱和渗透系数变异性的降雨入渗物理模型,并藉此模型确定了坡体湿润锋深度和含水率分布。然后结合无限长非饱和土边坡稳定模型得到解析形式的反映边坡稳定性的极限状态函数。采用Monte Carlo法对饱和渗透系数进行随机抽样并最终建立降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的边坡概率分析框架。针对一假想边坡,探讨了饱和渗透系数的变异系数、降雨持时和降雨强度对边坡破坏概率以及破坏发生时间概率分布的影响,结果表明：在降雨初期,边坡的破坏概率随饱和渗透系数变异性的增强而逐渐增加,但随着降雨的持续,破坏概率开始随变异性的增强而显著降低;滑坡最可能发生时间的大小并不受饱和渗透系数变异性的影响,而是直接取决于降雨强度;滑坡最可能发生时间所对应的概率却随变异性的增强而逐渐减小。     

两类双结构矩阵的标准型及其应用

给出2类双结构矩阵的标准型。作为应用,还利用新得出的标准型对这2类双结构矩阵特征值问题发展了结构算法,其中对第一类双结构矩阵特征值问题发展了只用实运算的结构算法。     

空间数据集成、检索和访问组件模型

为了解决空间数据集成、检索和访问的问题,从数据提供者和数据使用者2个角度出发,提出了建立具有统一集成、检索和访问接口的空间数据访问组件。该组件针对数据提供者提供统一的集成接口,实现了以ArcSDE为例的空间数据引擎和以REST服务为例的Web Service引擎,建立了针对第三方空间数据引擎和Web Service空间数据源集成方法。该组件内部构建了空间数据处理模块和Web Service数据处理模块,与空间数据集成接口相互协作完成集成并处理空间数据源的任务。同时,针对数据使用者提供了空间数据检索和访问功能,在空间数据检索接口中实现了基于要素的检索方法,能对集成后的空间数据进行快速的查询检索,达到空间数据共享、访问的目的。