天气、气候影响评述

重要天气过程概述1大雾过程2019年1—3月,江西省区域性大雾(15站以上)共出现31d ,较历史同期显著偏多。全省单日出现40站以上大雾有7d(表1);连续3 d以上出现大雾4次,分别是2月5—7日、24—27日、3月6— 13日、28—31日。     

苏州市一次重霾污染天气过程的数值模拟

本文对苏州地区2015年12月13—15日发生的一次典型的重霾污染天气过程进行了数值模拟,分析了颗粒物及其组分的时空变化特征及其气象影响因子,以期为该区域空气污染治理和预防提供科学依据。结果表明:(1)利用WRF-Chem模式对此次重霾污染天气过程的污染气体成分进行数值模拟后发现,小时平均的PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_2、NO_2模拟值与实测值的相关系数较高,达到0.68以上,通过了P0.01的显著性检验,且日变化过程对应也较好。(2)通过分析此次污染过程的天气背景,发现污染形成期高空环流比较平直,中层为均匀的弱高压控制,地面受弱高压脊控制,这种形势容易导致颗粒物的堆积。后期地面等压线密集时,风速大,有利于污染物的输送与扩散。(3)通过分析此次污染过程期间气象要素的变化发现,有逆温、风速小、相对湿度大等不利的气象条件是导致此次污染过程发生的重要原因之一。(4)HYSPLIT轨迹分析显示,此次重霾过程主要受北方大范围灰霾颗粒物南下影响,北方污染气团逐步南推,14至15日本地大气扩散条件差、污染物累积,最终导致本地污染加重,从而发生重霾事件。(5)火点图的分布进一步验证了此次重霾污染过程是由外来污染气团输入所导致。     

线性化物理过程对GRAPES 4DVAR同化的影响

线性化物理过程能够改善四维变分同化中极小化收敛的稳定性和增加极小化过程中对大气物理过程和动力更加精确的描述,它是四维变分同化中非常重要的一部分。通过在GRAPES全球模式中研究线性化物理过程,尤其是两个湿线性化物理过程,改善切线性模式预报精度,来提高GRAPES全球四维变分同化的分析和预报效果。线性化物理过程的开发首先需要简化原非线性化物理过程中的强非线性项,然后对线性化物理过程进行规约化,以抑制切线性扰动的异常增长。目前GRAEPS全球模式中的线性化物理过程主要包括次网格尺度地形参数化、垂直扩散、积云深对流和大尺度凝结。线性化物理过程预报精度的检验方法是通过选择合适大小的初始扰动（同化分析增量）,来比较非线性模式和切线性模式中的扰动演化的纬向平均误差。然后以绝热版本的切线性模式为基础,通过冬、夏两个个例试验来分别检验4个线性化物理过程的12 h预报效果。试验结果表明,通过添加次网格地形参数化和垂直扩散两个干线性化物理过程方案,可以有效抑制住绝热版本切线性模式低层扰动的异常增长,大幅度改善切线性模式预报效果。通过添加积云深对流和大尺度凝结两个湿线性化物理过程,可以在热带区域和中、高纬度地区提高切线性模式中湿变量和温度变量的近似精度,提高GRAPES全球四维变分同化的分析和预报效果。      

黄河源区多、少雪年土壤冻融特征分析

利用2011年10月至2017年12月黄河源区鄂陵湖野外观测数据,对比分析多雪年与少雪年土壤冻结与消融时间、土壤温湿度、地表能量分量的变化特征。结果表明:多雪年地表反照率偏高,净辐射偏低,地表感热输送偏低,土壤由热“源”转为热“汇”的时间晚于少雪年。积雪可减少土壤吸收辐射能量,减少地表感热通量,在土壤完全冻结期与消融期增大地表潜热通量,在完全冻结期,减少土壤向大气的热输送,在消融期,减少大气向土壤的热输送。积雪在冻结期有降温作用,使得多雪年土壤较早发生冻结,且同一时期土壤温度偏低;在完全冻结期有保温作用,使得土壤温度偏高;在消融期有保温(“凉”)作用,使得消融较晚,且同一时期土壤温度偏低。在整个积雪年内,多雪年浅层土壤湿度高于少雪年,积雪对浅层土壤有保湿作用。积雪使土壤开始冻结时间有所提前,开始消融的时间有所滞后,可延长该年土壤完全冻结持续天数。     

青藏高原积雪对陆面过程热量输送的影响研究

利用1979-2016年中国区域长时间序列逐日雪深资料,分析了青藏高原积雪深度与积雪日数的分布及变化特征,并将积雪期划分为三个阶段(积累期、鼎盛期和消融期),结合ERA-Interim月平均再分析资料,分析了积雪与地表热状况(气温、地表和土壤温度)和能量输送量(地表净短波辐射、地表净长波辐射、感热通量、潜热通量、地表热通量和土壤热通量)的相关关系,初步探讨了积雪在高原陆面过程中的作用。结果表明:研究时间范围内青藏高原积雪(深度和日数)主要呈减少趋势,仅在黄河源区及高原边缘地区为增加趋势,积雪鼎盛阶段(1-2月)的减少趋势最显著;高原积雪对地表主要起降温作用,深层土壤温度对积雪的响应存在滞后性,积雪的减少抑制了土壤向上的热量输送进而不利于冻土的发育;高原积雪与地表感热和地表热通量主要呈现负相关关系,潜热通量与积雪也呈负相关特征但比感热通量的相关性小。由于ERA-Interim资料对高原积雪深度的描述与本研究使用的卫星遥感积雪深度存在较大偏差(包括空间分布、气候倾向率、年际变化以及绝对大小等),导致本研究中积雪与地表热状况和热通量的相关度不高,需要通过陆面模式模拟做进一步探讨。     

基于最优概率的中期延伸期过程累计降水量分级订正预报

采用ECMWF集合预报降水量资料和中国降水量观测资料,研发了基于最优概率的过程累计降水量分级订正预报(OPPF)技术,并在遵循总体技术思路的基础上设计出三种不同的OPPF计算方案(OPPF1、OPPF2、OPPF3),继而选用2015—2017年汛期(5—9月)中国91次区域性强降水过程进行回报试验和预报效果对比评估,结果表明:(1)在中期延伸期预报时效(96~360小时),对强降水和有无降水的预报效果,三种OPPF均明显优于集合平均(EMPF)和控制预报(CTPF);对中等以上或较强以上强度降水的预报效果,OPPF1和OPPF3明显优于CTPF、与EMPF基本接近。(2)三种OPPF相比,OPPF3的预报效果较OPPF1总体略胜一筹,两者均好于OPPF2。(3)预报效果存在明显的地域差异,南方地区强降水预报的TS评分明显大于北方地区,且OPPF3预报效果明显优于EMPF;在96~240小时预报时效,东北地区东部OPPF3强降水的预报效果也明显好于EMPF。      

2007年宁洱6.4级地震监测与研究

利用宁洱地震现场流动台网监测资料进行精确定位,结合云南区域测震台网地震波资料,给出了宁洱地震主、余震的震源参数,分析讨论了宁洱地震的震源过程。研究显示,宁洱6.4级地震发震构造为NW向断裂,主破裂走向约N50°W,倾向WS,倾角约80°,断层性质为走滑型。断层破裂长度约为30km,宽度约5km,破裂面深2～12km,断层走向与宏观等震线长轴方向基本一致。震源参数研究表明,宁洱震区地震矩范围为1012～1018N·m,震源破裂半径为300～3500m,应力降为0.0044～14MPa。高应力降地震事件主要发生在4～10km深度范围内,表明该深度区是宁洱地震的主要活动区域。地震应力降随时间逐渐衰减,表明宁洱地震序列类型为主震—余震型。     

2022年9月5日四川泸定MW6.6地震破裂过程研究

2022年9月5日四川省甘孜州泸定县发生M_W6.6地震,利用国家烈度速报与预警工程项目建成的基本站强震动数据,使用迭代反褶积和叠加法(IDS)进行破裂过程反演。反演所得破裂模型显示,破裂面呈NNW—SSE走向,破裂持续时间为15 s,分为4个阶段：首个阶段发生在震后3 s,破裂朝着断层面上倾方向以及SE侧传播;第二阶段为震后6—9 s,破裂继续向SE侧传播并在震中SE侧10 km处迅速加剧,此时破裂滑动速率达到峰值;第三阶段在震后9—12 s,破裂能量继续在SE侧释放,破裂滑动速率逐渐减小,破裂静态滑动累积量达到峰值并趋于稳定;第四阶段在震后12—15 s,破裂能量基本释放完毕,破裂结束。整个破裂由震中向SE方向延伸,由深部向浅部扩展。最大破裂点位于震中SE向10 km附近地下5 km处,最大滑动量为0.8 m,破裂可能出露地表。     

柴达木北缘鱼卡河榴辉岩变质时代及其折返过程

为揭示柴北缘超高压变质带的变质时代与折返过程,利用Ar--Ar同位素定年法对鱼卡河和锡铁山地区的榴辉岩进行了研究。结果表明,鱼卡河榴辉岩的峰期变质作用发生在早—中奥陶世(477～466 Ma),而锡铁山榴辉岩中的韭闪石年龄((407±4)Ma)指示了早泥盆世的退变质时间。综合前人研究成果可知柴北缘超高压变质带形成于495～421 Ma,且具有明显的两阶段特征(477～466 Ma与434～421 Ma),其中早阶段为洋壳俯冲的产物,晚阶段为大洋关闭后陆壳深俯冲的结果。祁连陆块与柴达木—东昆仑板块在早泥盆世发生不同方位的俯冲挤压,并导致超高压变质带折返,超高压变质体普遍发生部分熔融和退变质,出现以榴辉岩为中心向外榴辉岩--榴闪岩--斜长角闪岩--花岗片麻岩渐变过渡的退变质带。     

巴拿马海道关闭及其古海洋和古气候影响

位于中关洲的巴拿马海道曾是连通赤道东太平洋和大西洋的开放洋流通道。从中新世开始,巴拿马海道在构造运动的驱动下逐步关闭,切断了赤道太平洋和大西洋海水的直接交流。海道的关闭不仅改变了太平洋和大西洋海水的物理性质和洋流模式,还可能对新生代中晚期气候变化,特别是北半球大冰期的开始有重要作用。简要综述了二十余年来围绕巴拿马海道关闭及其古海洋、古气候意义方面的研艽成果和最新研究进展。很多相关的问题目前仍处于激烈的争论之中或尚未得到充分的认识,亟待开展进一步工作。开展相关研究将对促进我国古海洋和古气候研究具有积极意义,并有助于进一步加深我们对于海洋一气候系统的认识。