Anomaly feature of seasonal frozen soil variations on the Qinghai-Tibet Plateau

The seasonal frozen soil on the Qinghai-Tibet Plateau has strong response to climate change, and its freezing-thawing process also affects East Asia climate. In this paper, the freezing soil maximum depth of 46 stations covering 1961–1999 on the plateau is analyzed by rotated experience orthogonal function (REOF). The results show that there are four main frozen anomaly regions on the plateau, i.e., the northeastern, southeastern and southern parts of the plateau and Qaidam Basin. The freezing soil depths of the annual anomaly regions in the above representative stations show that there are different changing trends. The main trend, except for the Qaidam Basin, has been decreasing since the 1980s, a sign of the climate warming. Compared with the 1980s, on the average, the maximum soil depth decreased by about 0.02 m, 0.05 m and 0.14 m in the northeastern, southeastern and southern parts of the plateau, but increased by about 0.57 m in the Qaidam Basin during the 1990s. It means there are different responses to climate system in the above areas. The spectrum analysis reveals different change cycles: in higher frequency there is an about 2-year long cycle in Qaidam Basin and southern part of the plateau in the four representative areas whereas in lower frequency there is an about 14-year long cycle in all the four representative areas due to the combined influence of different soil textures and solutes in four areas.     

北半球夏季５００hPa候平均高度场异常持续性的分析

本文应用环流持续性异常判据和旋转主分量分析方法，对１９５１—１９８６年间夏季北半球５００hPa逐候平均高度场进行了计算分析，探讨夏季持续性环流异常的地理分布及持续期的基本特征。结果表明:前１１项旋转主分量的主要高荷载中心，与持续异常的高频数中心或其邻近区域大都基本吻合；候平均环流异常的持续性略高于马尔柯夫过程。但某些区域季节性环流异常及多年趋势性环流异常，通常是由某些环流系统或作用中心多次替换、反复出现的持续性异常所组成的。夏季副热带系统是这类异常的重要组成部分。     

西北地区近40年6～9月降水的异常特征分析

利用西北 (区 ) 1 6 8个测站 1 96 1～ 2 0 0 0年 6～ 9月月平均降水与温度资料 ,运用EOF、REOF、小波分析等诊断方法分析了近 4 0年 6～ 9月降水异常特征 ,同时分析了旱涝变化。结果表明 :(1 )西北区 6～ 9月降水受大尺度天气系统影响 ,降水空间异常分为 7个气候异常区 ;(2 )各异常区代表站降水的时间演变特征、不同年代所盛行的主要周期均有所差异 ;(3)渭水流域区、高原区旱涝变化位相基本一致 ,进入 90年代 ,变干是各区平均气候变化的普遍特征     

江西省早稻雨洗花灾害时空变化及分区

雨洗花灾害是江西省早稻的主要农业气象灾害之一。基于1981-2017年江西省早稻种植区81个气象站逐日降水量资料和14个水稻观测站发育期和产量资料,利用旋转经验正交函数分解（REOF）等方法,探讨江西省早稻雨洗花灾害的时空变化和分区特征并得到典型场。结果表明:江西省早稻雨洗花灾害发生频率总体呈东北高、西南低,赣北南部高、两侧低的分布特征,高值区位于萍乡北部、宜春南部、新余、南昌、抚州北部至赣东北地区,发生频率在60%以上,低值区位于赣州和吉安西南部,发生频率低于40%。轻度雨洗花灾害持续影响江西省大部分地区,且自1992年以来呈现发生频率增加、影响范围扩大的趋势;重度灾害主要发生在赣东北,经历了两个活跃期和两个低发期。根据REOF分析结果,可将江西省早稻雨洗花灾害划分为赣北南部、赣中、赣东北、赣南和赣北北部5个区域。赣东北为重度雨洗花灾害高风险区,赣北南部为轻度雨洗花灾害高风险区,赣中、赣北北部为轻度雨洗花灾害次高风险区,赣南为雨洗花灾害低风险区。     

ROTATED COMPLEX EMPIRICAL ORTHOGONAL FUNCTION(RCEOF)ANALYSIS-PART Ⅱ:THEORY AND EXAMPLES*

The numerical solving and the program designing of the rotated complex empirical orthogonal function(RCEOF) are discussed.Some examples of RCEOF are also presented.     

Rainfall and land management effects on erosion and soil properties in traditional Brazilian tobacco plantations

No-tillage and inter-crops have been progressively introduced into traditional Brazilian tobacco plantations. However, there is a lack of information about their impact on soil erosion rates and soil properties. We studied 10 experimental plots in Paraná (Brazil) that rotated from no-tillage tobacco to two different inter-crop types (black beans and oats) and conventionally tilled tobacco to quantify erosion rates from September 2014 to February 2016. The results show that soil loss (18 Mg ha^?1) and runoff coefficient (8.3%) were higher under conventional tillage tobacco than under no-tillage tobacco (3.4 Mg ha^?1 and 0.6%). Bulk density was higher at the end of the cropping cycle than at the beginning. We concluded that conventional crops increased soil erosion, and the use of inter-crops and no-tillage is highly recommended for soil and water conservation. The findings should be valid for other regions that have similar cropping systems and environmental conditions.     

近50a三峡库区汛期极端降水事件的时空变化

利用三峡库区35个台站1961-2010年汛期(5-9月)的逐日降水量资料,首先定义不同台站的极端降水量阈值,统计各站近50 a逐年汛期极端降水事件的发生频次,进而分析其时空变化特征.结果表明:三峡库区汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态是主体一致性,同时存在东西和南北相反变化的差异.三峡库区汛期极端降水事件发生频次具有较大的空间差异,可分为具有不同变化特点的5个主要异常区.滑动t检验表明,三峡库区西南部区代表站巴南的极端降水事件在1974年后发生了一次由偏多转为偏少的突变,北部区代表站北碚在1981年后和1993年后分别发生了由偏少转为偏多和由偏多到偏少的突变,中部区代表站武隆在1984年后发生了一次由偏多转为偏少的突变.结合最大熵谱和功率谱分析表明,近50 a来各分区汛期极端降水事件发生频次的周期振荡不太一致,三峡库区东北部区代表站宜昌、北部区代表站北碚和中部区代表站武隆分别存在5、2.4和8.3 a的显著周期.     

等价各向异性介质一阶拟声波 方程正演模拟及其效率分析

为克服各向异性弹性波动方程正演模拟的局限,本文研究了各向异性介质拟声波方程的交错网格有限差分数值解法.首先,从VTI介质胡克定律和qP-qSV波频散关系两种思路出发,通过声假设近似,给出了两种不同形式的VTI介质一阶拟声波方程,并通过引入波场的伪速度分量,推导了一种新的VTI介质一阶应力-速度方程,并通过旋转坐标系将其推广到TTI介质中;其次,构造了一阶拟声波方程的交错网格高阶有限差分格式,并推导了相应的PML边界条件;最后,对本文方法中固有的qSV人为干扰波的产生机制和压制方法进行了简单讨论.数值结果表明:3种一阶拟声波方程在运动学和动力学上是等价的,相对于各向异性弹性波正演模拟,其节省了内存,提高了计算效率;各向异性因素会影响反射波旅行时和振幅等波场特征,在后续的处理、反演和解释中不可忽略;VTI介质HESS模型的逆时偏移结果也验证了本文方法的合理性.      

基于MPI的面波有限差分正演模拟

近年来,瑞利波波形反演技术因其避开了常规频散曲线计算,直接进行波场计算和反演不再受水平层状介质理论假设的限制,得到广大学者的高度重视。但瑞利波波形反演过程中需要不断进行波场正演和逆推计算。另外,由于浅地表速度较小,模拟计算时需要较小的网格间距才能避免数值频散,这无疑大大增加了正演模拟的计算量。对于这一问题,通常采用并行化设计来提高正演模拟的计算效率。本文基于消息传递接口（MPI）并行有限差分算法,以区域分解思路将模型区间分解成若干子区域,各区域互相通信,共同完成对模型的正演计算。并详细给出了区域分解、坐标转换、区域通信、波场合并等并行方案中的具体实现方法和实现步骤。通过对弹性模型、Kelvin黏弹性模型和标准线弹性固体（SLS）黏弹性模型不同并行方案的计算结果进行分析,验证了本文并行方案的可行性和有效性。并行计算结果表明,与单处理器计算时间相比,增加处理器数目可以明显减少计算时间,但随着处理器数目的增加,不同处理器之间的通信时间也增大;因此,并行时需要选择合适的处理器数目。对于黏弹性介质模型,SLS黏弹性模型的并行计算效率优于Kelvin黏弹性模型。     

Kelvin—Voigt黏弹性介质地震波场数值模拟与衰减特征

利用高阶交错网格有限差分模拟Kelvin-Voigt黏弹性介质中传播的地震波,同时将完全匹配层吸收边界条件引入到其边界处理中。数值模拟结果表明,完全匹配层吸收边界效果好,高阶有限差分能模拟得到的黏弹性介质波场精度较高。对模拟的黏弹性波场进行分析,表明介质的粘滞性使地震反射波的能量变弱,高频衰减明显,并比低频衰减得快,主频向低频方向移动,有效频带变窄,即降低了地震波的分辨率;并且反射转换波比反射纵波要衰减得快;而且还随着传播距离的增加,其峰值频率也逐渐降低。通过数值模拟分析具有不同的粘滞系数介质对地震波的吸收和衰减,结果表明随着粘滞系数的增大,地下介质对地震波的吸收衰减更明显。