一次孤立单体雹暴过程“ZDR柱”演变特征分析

为了研究孤立单体内“Z_(DR)柱”(差分反射率因子柱)的演变特征,利用X波段双偏振雷达数据,结合地面观测资料与再分析资料对2018年5月8日的一次孤立单体降雹过程进行了分析,结果表明:(1)孤立单体发展阶段,“Z_(DR)柱”跃增,跃增后0℃层以上过冷水数量与高密度霰数量骤增,变化率分别为26.7库/min与11.8库/min。成熟阶段,“Z_(DR)柱”深度延展至接近-20℃层,单体内微物理反应加剧,冰雹数量骤增,生成速率为105.8库/min。“Z_(DR)柱”转化面积为210库的“Z_(DR)洞”(差分反射率因子洞)(Z_(DR)<1),可以指示地面降雹位置。(2)降雹发生在“Z_(DR)柱”崩塌后,固体降水物的拖拽作用使得“Z_(DR)柱”高度降至-10℃层以下。小雹下落至0℃层以下时融化,表层形成水膜,导致降雹时近地面出现Z_(DR)大值区。(3)孤立单体内微物理过程与热动力过程相互作用,促进了“Z_(DR)柱”的生成发展。本文针对一次孤立单体雹暴过程不同阶段“Z_(DR)柱”的演变特征进行了分析,并建立了相对应的雹暴模型,对当地冰雹的预警及防治有重要的意义。     

小汤山矿水区地震化学场及水质变化的实验研究

本文以小汤山温泉为例,用解剖井点的方法,对温泉区的水文地球化学环境,水中化学元素及其含量的时空分布进行了分析和研究。文章还结合室内模拟实验,着重研究了在热动力因素(压力和温度)的影响下,两个体系(围岩-矿水-Ar、围岩-矿水-CO_2)中各种元素含量的变化,并讨论了实验的实际意义及变化机理。在此基础上还探讨了未来地震可能引起小汤山矿水化学成份变化的两种可能性     

中国南部沿海暴雨东风波特征及SST影响机制研究

分析1999—2013年影响我国南部沿海的东风波,可分为3类:偏南东风波、西行东风波以及近海东风波。太平洋副热带高压是影响3类东风波特征的关键系统,其西伸与北进直接引导东风波路径及活动位置。东风波的分类合成结构特征显示:强涡度中心指示东风波槽中心,强涡度中心通常位于850 h Pa及以下。东风波低层为强辐合场,槽后有整层的垂直上升区。偏南东风波波槽轴线随高度向西倾斜,西行东风波和近海东风波波槽轴线近乎垂直。合成诊断还显示,东风波的海上移动有向SST(Sea Surface Temperature,海表温度)大值趋暖的趋势。数值模拟证实,增强东风波槽前SST暖中心的强度,将引起槽区低层和槽后中层出现负变高中心,同时SST的增温将通过感热与潜热促使东风波槽强度加强,将进一步地增强东风波暴雨强度和雨带的北移。并增强中低层流场的气旋式气流成分,增强低层辐合场,维持深厚垂直上升运动层。典型西行东风波个例分析显示,螺旋度与东风波强度成正比,东风波纬向位温偏差显示东风波在热力场上具有"上暖下冷"的不稳定垂直结构。东风波涡度增强时,扰动动能向分层扰动位能转化。东风波强度减弱时,分层扰动位能向扰动动能转化。     

非绝热加热、湿斜压热动力耦合强迫激发辐合增长的一种机制

大气热力状态的非均匀分布及其与动力场的相互作用激发大气动力场发生变化,其事实已被许多数值模拟证实。散度作为度量大气运动辐散、辐合强度的物理量,其变化应受到大气热力状态分布及其与动力场相互作用的影响。然而,在传统的大气动力学理论框架中,并没有从理论上揭示大气热力场分布及其与动力场相互作用对散度场变化的影响。通过对热力学方程做变形处理,并与动力学方程结合,在替换平衡近似下(alternative balance),导出了显式包含非绝热加热分布与垂直风切变相互作用、斜压热动力耦合强迫影响的新型散度方程。利用该方程,重点分析了非绝热加热非均匀分布与垂直风切变相互作用对散度场变化的影响,从动力学理论上初步揭示了非绝热加热分布与垂直风切变相互作用激发大气散度场变化的物理机制。     

Research status of soil frost-heave theory and frost-heave prediction models

Soil frost heaving is a complex physical, mechanical, and chemical synthesis process. This paper summarizes the frost-heaving theory over half a century, including the capillary theory, the frozen-fringe theory, and those achievements recently made by scholars. In this paper, we also discus researching achievements of the soil-prediction model during the past 40 years, including the water-dynamics model, the rigid-ice model, the segregation-potential model, and the thermo-dynamic model. This summary and discussion will enable readers to understand the latest direction of research; it also summarizes the development of frost-heave prediction models and their advantages and shortcomings.     

平流层臭氧变化对对流层气候影响的研究进展

平流层对对流层的作用是准确评估、预测对流层气候变化的一个重要方面。其中平流层成分尤其是臭氧的变化,可以改变平流层乃至对流层的辐射平衡,从而影响平流层、对流层的热动力过程。本文从辐射、动力2个角度介绍了平流层臭氧影响对流层气候变化的若干研究进展。平流层臭氧可以通过长短波辐射的方式对对流层大气造成辐射强迫,利用大气化学气候模式可以定量计算平流层臭氧变化引起的辐射强迫,但是辐射强迫的估算受模式中辐射传输模块本身缺陷的影响存在不确定性。动力方面,平流层臭氧变化产生的辐射效应可以改变温度的垂直和经向梯度,造成波折射指数的变化,进而影响平流层甚至对流层内波的折射与反射,通过上对流层下平流层区域内的波—流相互作用,对对流层气候产生影响。另外,南极臭氧损耗可通过大气环状模影响冬春季中高纬度对流层的天气气候,但是其影响的强度大小以及物理机制仍需进一步的确认。值得注意的是,北极平流层臭氧的变化与北半球中高纬度气候变化之间的关系相比南半球要更加复杂,需要更为深入的研究。     

脆韧性构造岩中矿物流体包裹体的研究——以上海及其邻区为例

本文对本区四组断裂带脆韧性构造岩中矿物流体包裹体进行了研究。根据赋存包裹体的显微构造特征,确定了构造岩的应力性质,划分出岩石变形的构造阶段。由流体包裹体及其主矿物的测定,计算出各构造阶段的热动力学条件。最后,指出本区构造演化规律并探索地震活动的特点。     

应用新型散度方程诊断暴雨的触发和增幅机理

分析散度及其变化是进行暴雨研究的途径之,而传统的散度方程不能显示包含热力场分布影响散度演变的问题。因此,利用陈忠明等导出的新型散度方程和NCEP/NCAR(1°×1°经纬度)再分析资料,针对贵州省2007年7月25—26日持续性大暴雨天气过程,通过计算新型散度方程中的各项,定量诊断分析大气运动的正压非平衡强迫、湿斜压非地转与风垂直切变耦合强迫在暴雨发生发展过程中的作用,并与地面1、6h降水观测资料和卫星云图资料进行对比分析。探讨正压非平衡强迫、湿Q矢量与垂直风切变的湿斜压热动力耦合强迫导致辐合增加与暴雨发生、发展的动力机制。结果表明:强降水主要发生在近中性或弱不稳定层结条件下。大气运动的正压非平衡强迫导致辐合增加是强降水过程的触发机制;在暴雨维持和增幅过程中,湿斜压热动力耦合强迫在强降水的维持方面扮演了重要角色。当强降水过程发生后,才存在湿斜压热动力耦合强迫作用,湿斜压热动力耦合强迫作用是暴雨增幅的动力机制。未来6小时强降水发生的区域、降水强度、中心位置与散度演变的强负值区变化一致。新型散度方程对强降水预报有指导意义,可以作为诊断散度场演变的一种有效的数学工具。     

多模式热动力耦合诊断系统与暴雨预报

应用包含热动力耦合强迫的新型散度演化方程,研发了该方程的诊断计算方案和相应的软件系统,以多个数值预报模式产品为资料源,计算得到关于强降水激发、维持的热动力耦合诊断场,形成了一个多时效的诊断场序列,它包含了正压非平衡强迫和热动力耦合强迫对散度演化的作用,反映了暴雨激发和持续的数值特征,为探索暴雨激发维持机理和寻求暴雨预报指标提供了数据支持。多模式诊断场的综合分析是集合预报方法的一种实践,有利于提高预报准确率。我们对2009年的两次暴雨个例进行了诊断分析,结果表明:T213、T639模式的诊断场能够较为准确的预报出暴雨的开始和结束,有明显的预报指示意义。