“96·8”特大暴雨和中尺度系统发展结构的非静力数值模拟

1996年8月3～5日(“96     

基于贝叶斯模型的器测、古气候重建与气候模拟数据的融合试验

气象部门馆藏的西部最早的器测气象资料始于20世纪30年代,不能满足建立20世纪以来中国气候变化序列的需求,而古气候重建或气候模拟资料则可以延伸到器测时代以前。为了探讨长序列多源气候资料序列融合方法,采用贝叶斯方法对中国北疆地区8条树轮气温重建资料、器测资料与国际耦合模式比较计划第5阶段（CMIP5）模式模拟资料进行了融合试验。首先利用器测资料对气温代用资料进行校验与网格重建,并以此作为贝叶斯模型的先验分布,然后,用泰勒图选出了该区域气候模拟效果最佳的几个模式;最后将网格重建和气候模拟序列用贝叶斯模型进行了融合试验。结果表明,贝叶斯融合模型能有效提取各种数据来源的有用信息进行融合,融合结果的长期变化（线性）趋势更接近器测气候序列,并在一定程度上提高了序列的精度,减小了结果的不确定性;并且,融合结果能够纠正先验分布及气候模拟数据的明显偏差,为长年代气候序列重建提供了一个可行的思路。      

一次梅雨锋暴雨过程的中尺度对比模拟分析

使用新一代细网格WRF中尺度数值模式和MM5（V3）模式,对2003年7月4～6日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟对比分析。结果表明：WRF和MM5都能较好的模拟这次暴雨过程雨带的分布和走向,而WRF能更好的模拟降水中心的位置和雨量;与暴雨过程相联系的低空急流和涡度场等分布特征的模拟,WRF模式亦优于MM5模式。此外,在云贵高原东麓山地,与WRF模式相比,MM5模式在低层模拟出虚假的低压环流,这可能与两模式所采用的垂直坐标差异有关。对WRF的模拟结果分析发现,700hPa湿位涡异常区与暴雨发生区对应很好。     

陕北地区奥陶纪马家沟组五段沉积时期岩相古地理演化*

陕北地区马家沟组五段沉积时期(简称马五期)沉积的碳酸盐岩地层是重要的天然气储集层。为明确各沉积期岩相古地理演化特征,在对周缘野外地质剖面考察、研究区内98口井的岩心观察、测井曲线形态分析的基础上,对陕北地区马家沟组马五₁₀—马五₁各亚段的岩相古地理演化特征进行了恢复。结果表明,马五₁₀—马五₁各亚段以海相碳酸盐岩台地沉积为主,包括局限台地、开阔台地和蒸发台地3种亚相,并进一步细分为: 云坪、膏云坪、含膏云坪、泥云坪、灰云坪、灰坪、颗粒滩、云灰坪、泥灰坪、膏盐湖等10种沉积微相;从马五₁₀到马五₁岩相古地理单元整体表现为自东向西的环带状分布特征,环带中心主要位于延长、延川和清涧一带,值得注意的是,马五₂沉积时期由于受南部较强构造抬升作用影响,古地理单元环带中心呈现出向西北挪移的特征,环带中心位于靖边、子长一带;马家沟组各沉积时期的旋回性环带沉积为储集层叠合发育奠定了物质基础,云坪、膏云坪、含膏云坪、颗粒滩微相易于形成有利储集空间,纵向上的马五₁₊₂、马五₄、马五₅、马五₇、马五₉亚段为该类相带较发育的层位,是区域勘探开发的重点领域。     

GRAPES与MM5产品业务应用质量对比

分别以GRAPES和MM5为核心建立中尺度数值预报业务系统,并对2006年6～8月温度和降水预报产品业务应用效果进行严格的检验。结果表明:GRAPES和MM5对黑龙江省都具有较强的预报能力,温度预报两者相当,24h降水预报GRAPES总体好于MM5,48h降水预报MM5总体好于GRAPES。两个中尺度数值预报业务系统的产品,对实现精细化预报有重要的作用,可以作为加工预报产品的基础。     

Fe-ZSM-5分子筛催化降解染料废水的研究

传统的Fenton均相亚铁盐催化剂处理染料废水,具有难以避免的二次污染和亚铁离子流失问题。分子筛催化剂相比传统催化剂具有高效环保的特点,在催化氧化染料废水领域有着良好的前景。本文通过液相离子交换法制备了Fe-ZSM-5非均相分子筛催化剂,替代传统的亚铁盐催化剂,应用X射线衍射对制备的Fe-ZSM-5分子筛催化剂进行表征,表明随离子交换次数的增加,Fe-ZSM-5催化剂负载的铁量上升,且较好地保持了分子筛结构,有利于提高亚铁离子的催化能力。通过实验确定了Fe-ZSM-5催化剂催化反应的最佳温度、pH值、Fe-ZSM-5的用量、反应时间等工艺参数,比较了Fe-ZSM-5催化剂和传统Fenton均相催化剂降解染料废水的脱色率和废水中铁离子的残留量,结果表明Fe-ZSM-5的脱色率达到98.5%,相比于Fenton均相催化剂的脱色率提升约3%;两种催化剂的铁离子残留量差别显著,Fe-ZSM-5催化剂处理的废水中只产生微量的Fe离子,可以认为Fe-ZSM-5非均相分子筛催化剂有效地解决了催化剂损耗和二次污染问题。     

西北干旱区一次阵风锋天气过程分析

利用银川新一代天气雷达观测资料和自动站实况资料,结合本地化非静力平衡中尺度数值预报MM5模式产品,对2004年6月7日银川地区一次区域大风天气过程进行了雷达气象学和中小尺度天气学背景分析。结果表明：这次突发短时大风天气由雷暴强烈下沉气流形成阵风锋引发。阵风锋导致风速增加、气温下降、相对湿度上升。阵风锋在对流云团减弱后仍向前推进,并继续维持30 min左右。阵风锋的长度超过40 km,宽3 km,主体顶高达1 500 m。当时空气层结不稳定,有利于对流运动发展。500 hPa冷空气因重力原因下泻,并与对流垂直环流的下沉气流相结合,是导致强烈下沉气流的根本原因。阵风锋东移过程中,冷气流受下垫面加热作用增暖变性,受地表磨擦而丧失动量;到达贺兰山麓后,环境大气温度随地形升高而下降,阵风锋前后的气温达到平衡而消失。宁夏本地化非静力平衡中尺度数值预报模式对此次阵风锋过程具有较好的模拟能力。     

基于CMIP5模式鄱阳湖流域未来参考作物蒸散量预估

预测未来气候情境下鄱阳湖流域参考作物蒸散量(Reference crop Evapotranspiration,ET0)的时空分布可为流域水资源的优化管理,为科学应对气候变化对农业生产的影响提供基础数据支撑.利用鄱阳湖流域14个气象站点1961-2014年逐日气象数据,采用Penman-Monteith公式计算出历史ET0;基于同期美国环境中心(NCEP)再分析数据及2006-2100年CMIP5中CNRM-CM5模式在RCP4. 5和RCP8. 5情景下的预测数据,经统计降尺度模型(statistical downscaling model,SDSM)模拟和偏差校正,预测流域未来ET0;通过Mann-Kendall检验、普通克里金插值和空间自相关法分析了流域1961-2100年ET0的时空演变特征.结果表明:NCEP再分析资料与流域ET0建立的逐步回归降尺度模型模拟效果较好,CNRMCM5模式降尺度模拟结果经偏差校正后,精度明显提高,适宜流域未来ET0的预估.鄱阳湖流域在基准期1961-2010年ET0整体上呈减小趋势,空间分布上呈南北高、中间低的特点,表现出明显的空间差异性.RCP4.5、RCP8.5情景下未来3个时期鄱阳湖流域ET0较基准期均呈不同程度的增加趋势,其空间分布整体表现为东高西低、局地略有突出;无论是在基准期或是未来情景下的3个时期,ET0均具有较强的空间自相关性.在RCP8.5情景下,鄱阳湖1961-2100年干旱指数呈现出较为明显的上升趋势,流域的干旱状况随时间加剧,2011-2100年间流域绝大部分地区由湿润区转为半湿润区,干旱指数自南向北递减,赣江流域将是鄱阳湖流域未来干旱风险的重点防范区.     

胶州湾浮游植物遗传多样性及其季节变化研究

分别于春、夏、秋三季提取了胶州湾浮游生物总DNA,用PCR方法扩增了浮游植物核酮糖1,5-二磷酸羧化/氧化酶大亚基(rbcL)基因片段,构建了三季节rbcL基因片段质粒文库.随机从各文库中选择约50个克隆,测定了这些克隆的序列.以氨基酸序列相同为标准,共获得59个分类操作单元(OTUs),其中春季特有的21个,夏季特有的13个,秋季特有的23个.有两个OTUs为春、夏季表层海水共有.基于OTU丰度计算的香农氏指数能反映遗传多样性水平.胶州湾春、夏、秋三季的香农氏指数分别为2.69,2.44和2.76,表明秋季胶州湾浮游植物遗传多样性最丰富.春、夏、秋三季浮游植物群落组成差异显著.除夏秋季有两个OTUs相同外,其他OTUs在季节间完全不同.表层海水浮游植物群落结构是动态的,随时间、空间的不同而变化.     

Intercomparison of CRA-Interim Precipitation Products with ERA5 and JRA-55

By using the hourly data from surface meteorological stations in China, the 3-hour precipitation data from CRA-Interim (Chinese Reanalysis-Interim), ERA5 (ECMWF Reanalysis 5) and JRA-55 (Japanese Reanalysis-55) are compared, both on the spatial-temporal distributions and on bias with observation precipitation in China. The results show that: (1) The three sets of reanalysis datasets can all reflect the basic spatial distribution characteristics of annual average precipitation in China. The simulation of topographic forced precipitation in complex terrain by CRA-interim is more detailed, while CRA-interim has larger negative bias in central and East China, and larger positive bias in southwest China. (2) In terms of seasonal precipitation, the three sets of reanalysis datasets overestimate the precipitation in the heavy rainfall zone of spring and summer, especially in southwest China. CRA interim’s location of the rain belt in the First Rainy Season in South China is west by south, the summer precipitation has positive bias in southwest and South China. (3) All of the reanalysis datasets can basically reflect the distribution difference of inter-annual variation of drought and flood, but the overall the CRA-Interim generally shows negative bias, while the ERA5 and JRA-55 exhibit positive bias. (4) For the diurnal variation of precipitation in summer, all the reanalysis datasets perform better in simulating the daytime precipitation than in the night, and bias of CRA-interim is less in southeast and northeast than elsewhere. (5) ERA5 generally performs the best on the evaluation of quantitative precipitation forecast, the JRA-55 is the next, followed by the CRA-Interim. CRA-Interim has higher missing rate and lower threat score for heavy rains; however, at the level of downpour, the CRA-Interim performs slightly better.