CoLM 模拟土壤温度和湿度最敏感参数的研究

合理的参数估计是提高陆面模式模拟能力的关键,而其过高的维数极大地增加了合理估计的难度。参数的敏感性分析,旨在针对目标变量找出最敏感的参数,从而实现在有限计算机资源条件下,对参数进行合理估计。本文以Common Land Model(CoLM)为研究对象,利用Morris 方法定性地从40 个参数中筛选出影响土壤温度和土壤湿度的敏感参数,并通过Sobol' 方法从敏感性顺序和各敏感参数的累积贡献率两个方面,对Morris 方法分析结果进行验证。在此基础上,本研究还利用Sobol' 方法对已筛选的参数做定量敏感性分析,最终确定参数的主效应、交互效应和总效应。研究结果表明,Morris 方法可以基于少量样本实现复杂的陆面模式的参数筛选,而Sobol' 方法的结果又从定量的角度描述了每个敏感参数对模型响应的影响程度,并且两种方法结论一致。     

孟加拉湾风暴Mala登陆期间地形敏感试验

孟加拉湾是全球8个热带气旋易发生的地区之一。孟加拉湾风暴向偏北和偏东方向移动,会对中国青藏高原和西南地区形成重大影响,而孟加拉湾风暴的移动方向受到青藏高原和云贵高原大地形的影响很大。为了分析大地形对孟加拉湾风暴路径、结构变化和降水分布的作用和影响,文中利用WRF模式对2006年4月29—30日孟加拉湾风暴Mala的登陆过程进行数值模拟研究。试验结果表明:模拟风暴中心的路径和强度与实况虽有一定误差,但移动趋势均为东北方向,强度误差较小,表明WRF模式对本个例的模拟可以参考。通过不同地形高度敏感试验,分析风暴在登陆前后分别在全地形、半地形和零地形高度情况下的移动路径和速度、环流结构、动力结构以及在云南省产生的降水分布和强度。结果表明:风暴登陆前,大地形对风暴结构有间接影响,使高层出现倾斜。在风暴登陆过程中,地形的阻挡和摩擦作用能较明显影响风暴的移动路径和速度。风暴登陆后,地形抬升使风暴强度减弱,移动速度加快;结构由基本对称变为非对称,且斜压结构明显。地形对降水存在双重作用,一方面地形抬升使风暴产生的降水增加,另一方面地形摩擦使风暴强度减弱从而减少降水。     

高纬度强对流与对流层上层水汽变化关系的数值模拟研究

应用WRF中尺度模式模拟了发生在黑龙江省西南部的一次区域性暴雨过程,通过云微物理参数化方案的敏感性试验,分析了对流云体中水汽垂直输送特征.结果表明:强对流活动使对流层上层局地水汽平均增加10倍以上,对流活动对于水汽的垂直输送以及对高层水汽含量的改变具有非常显著的作用.云微物理参数化方案,对于整个对流层水汽通量密度变化趋势有较好的表现.在不同方案中,0.5 ～9 km水汽通量密度及24 h总水汽垂直输送量,随高度变化差异较大.这是由平均垂直速度对不同方案敏感性造成的,不同的参数化方案,水汽通量最大值间最多相差可达27.9％.在不同的方案中,对流层上层加湿作用持续时间和对流层上层平均水汽混合比的最大值较敏感:对流活动可造成模拟区域对流层上层增湿持续16 ～20 h不等;对流层上层平均水汽混合比的最大值差异明显,最大可达15.8％.进行24 h平均后,上述物理量对方案的敏感性可减小到8.3％.所以,云微物理方案的不确定性对于暴雨过程的时间尺度是不可忽视的.     

横断山区近代气候变化的研究

横断山地处我国西南的藏东、川西和滇西北一带,境内地形复杂,平均海拔在3000米以上。长期以来,由于资料短缺,对该地区历史时期气候变化研究甚少。经实地考察,作者获取若干树木年轮标本,辅以其它类型资料,对该地区最近数百年来的温度、降水变化及气候类型演替,予以初步分析。并论及气候变化的振幅与周期性。     

UNCERTAINTY AND SENSITIVITY ANALYSES OF SEDIMENT TRANSPORT FORMULAS

ＵＮＣＥＲＴＡＩＮＴＹＡＮＤＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹＡＮＡＬＹＳＥＳＯＦＳＥＤＩＭＥＮＴＴＲＡＮＳＰＯＲＴＦＯＲＭＵＬＡＳＫｅｈＣｈｉａＹＥＨ１ａｎｄＳｅｎＬｏｎｇＤＥＮＧ２ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｒａｎｄｏｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ...     

土壤-植被-大气系统水分能量传输模拟和验证

本文建立了包括地下水的土壤－植被－大气系统水分能量传输综合模型,并对模型中冠层动量湍流交换反梯度传输现象的描述进行了改进。在此基础上,依据冠层内动量和热量的交换以及辐射传输过程,同时求解地表、冠层能量平衡方程,进而模拟饱和－非饱和土壤的水热传输。用浅地下水地区冬小麦田间试验资料对模型进行验证,结果表明,系统能量平衡各分量和土壤含水量的模拟与观测结果相当一致。模型敏感性分析发现,叶面积指数对总蒸散量的影响随叶面积指数的增加而逐渐减弱;叶片最小气孔阻力对总蒸散量的影响,在该阻力较小时更显著;地下水位对蒸散量的影响在它小于１．５ｍ时不显著,而在１．５～１．７５ｍ之间时,蒸散减小较快,主要由于土壤蒸发减小显著,冠层蒸腾稍有增加。     

阿克苏河灌区作物需水量对气候变化的敏感性分析

阿克苏河灌区是中纬度干旱区典型的绿洲灌溉系统,同时也是新疆第二大灌区,了解灌区作物需水量可为灌区种植结构调整、水资源优化配置提供科学依据。本研究基于联合国粮农组织(FAO)的Penman-Monteith蒸散发模型,结合作物系数法估算了阿克苏灌区作物需水量的时空变化及其对气候因子和作物种植结构的敏感性。结果表明,1960—2015年阿克苏灌区多年平均作物需水量为586 mm,且呈显著上升趋势,上升速率为38.43 mm/10 a。随着气候变化和作物种植结构的改变,1990—2015年间作物需水量急剧增加,增加速率高达99.37 mm/10 a。对于不同作物类型,果林的需水量最大,高达829.8 mm,其次是棉花、水稻和玉米,小麦需水量最低。阿克苏灌区的作物需水量对日最高气温和日照时数较为敏感,而对最低气温、风速和水汽压的敏感度较低。当日最高气温升高2℃时,作物需水量增加4%,当日照时数增加10%时,作物需水量将增加3.2%。另外,作物需水量对作物种植结构非常敏感,当果林的种植面积比例增加10%时,作物需水量增加了12.1%。     

Fluvial transport as a natural luminescence sensitiser of quartz

The optically stimulated luminescence (OSL) sensitivity of quartz sampled from the bed of the Castlereagh River in inland New South Wales increases linearly with distance downstream, through both a proportional increase in the number of luminescent grains and increases in the sensitivity of individual grains. It is argued that downstream transport provides numerous opportunities for repeated irradiation and bleaching which combine to increase sensitivity of the quartz grains. Individual quartz grains collected from the uppermost sampling site on the Castlereagh River increase in sensitivity in response to repeated cycles of laboratory irradiation, heating and illumination, providing an explanatory analogue. Furthermore, initially non-luminescent grains are shown to be ‘switched on’ by this same laboratory treatment. We conclude that downstream increases in the luminescence sensitivity of quartz observed in the Castlereagh River are due to intrinsic changes within the quartz and not due to any macro changes in the grains, for example polishing, or abrasion and loss of non-luminescent grains. We also infer that the high OSL sensitivity of sedimentary quartz from Australia is due to the predominance of environments which provide numerous opportunities for repeated irradiation, illumination and heating. Observation of the change in luminescence sensitivity of quartz bedload has the potential to provide additional information on the nature of bedload transport processes. Data from the Castlereagh River indicate that the rate of bedload transport is approximately constant along the 325 km sampled reach.     

致密砂岩储层速敏效应形成机理及其分布规律研究——以库车坳陷东部阿合组为例

库车坳陷东部下侏罗统阿合组是典型的致密储层,由于储层自身（特）低孔（特）低渗的物性特征,极易引发较强的敏感性。本文通过岩石薄片和扫描电镜的显微观察,结合X衍射测试分析和致密储层敏感性流动实验评价,从运移微粒的成因、 含量和孔喉特征等角度,分析了研究区产生速敏效应的内在因素; 结合速敏效应的实验评价,梳理引发研究层段速敏效应平面差异的主控因素,认为研究层段内广泛发育由刚性颗粒崩解而形成微小颗粒的含量以及孔喉大小和连通性好坏,是造成上述速敏效应平面差异的主控因素。通过对研究区速敏效应形成机理的具体分析和评价,为下一步的钻探和开采提供了切实可行的储层保护和改造建议。