中亚地区中生代以来的地貌巨变与岩石圈动力学

中亚地区的地貌自中生代以来发生过两次巨变：一次是青藏高原的隆起,另一次是中生代中国东部高原及其西侧共存的中亚准平原的兴衰。青藏高原的隆起引起了全球气候和中亚环境的巨变。对此,自80年代以来开展的国际合作已经在地质学和地球物理学等研究领域取得了丰硕的成果。不过,在解释高原隆升—气候变化—剥蚀作用的相互关系方面仍存歧见。相比之下,中亚地区中生代的地貌巨变尚属新的研究课题。人们认识到,中亚地区在中侏罗世至新近纪曾存在一个准平原,而在中国东部则存在一个中生代高原。这一中生代地貌巨变引发出许多新的思考,如：为什么这一中生代准平原能保存长达150 Ma？中国东部高原是怎样形成的,又是怎样消失的？这两次地貌巨变及其相关的岩石圈动力学将是“TOPO?CENTRAL?ASIA”这一国际岩石圈计划项目的研究主题。     

Passive L-band microwave soil moisture retrieval error arising from topography in otherwise uniform scenes

Soil moisture is an important component of the water cycle and will be measured for the first time on a global scale by a dedicated passive L-band microwave radiometer that is planned for launch in 2008. Here, the contribution of topography to the error budget is examined for a vegetated scene with uniform microwave emission. Dual-polarization brightness temperature curves were generated over a range of look angles for 1-D scenes with simple geometrical features, and the soil moisture was retrieved assuming a flat surface. The errors were small for the scenarios considered. Theoretical errors were tested for realistic topography with a DEM transect of a mountainous region, and were found to be comparable. Knowledge of the mean slope from high-resolution DEM data can be used to improve the accuracy of the retrieval.     

Simulation of the Askervein flow. Part 2: Large-eddy simulations

Large-eddy simulations of the neutrally stratified flow over the Askervein Hill were performed, to improve the knowledge of the flow obtained from field measurements and numerical simulations with Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) methods. A Lagrangian dynamic subgrid model was used but, to avoid the underdissipative character near the ground, it was merged with a damped Smagorinsky model. Simulations of a flat boundary-layer flow with this subgrid model showed that the turbulent vertical motions and shear stress were better resolved using grids with a stream to spanwise aspect ratio Δx / Δy = 2 than with an aspect ratio Δx / Δy = 1. Regarding the flow over the Askervein Hill, it was found that large-eddy simulations provide an acceptable solution for the mean-velocity field and better predictions of the turbulent kinetic energy in the upstream side of the hill than the model. However, as with the model, grid convergence was not achieved in the lee side and the size of the zone with reversed flow increased with the grid refinement. Nevertheless, the existence of the intermittent separation predicted with unsteady RANS in part one of this work seems unquestionable, due to the deceleration of the flow. In our opinion, a better modelling of the decelerating boundary layer in the lee side is required to improve the results obtained using equilibrium assumptions and achieve grid convergence.     

新一代天气雷达观测受遮挡范围内数据插补的技术方法

新一代天气雷达的建设和使用中会不可避免地遇到地形遮挡的问题。本文以南京、连云港两部新一代天气雷达为例,探讨了一种遮挡范围内进行数据插补的技术方法,以弥补雷达产品生成中的缺陷问题,尤其是解决雷达定量测量面降雨量场的补缺问题,对其它地方的新一代天气雷达观测有一定的参考意义。     

Flow Over Hills with Variable Roughness

The effect of variable roughness length upon the flow characteristics over hills is investigated. The changes considered herein cover a range of flow configurations such as the change from a forested (rough) valley with a moderately smooth hilltop to a grassy valley (smooth) with a “spiky” (rough) mountain top. The effect of moving the roughness with respect to the hill is also considered. Although many of the flow features change when the position of the roughness change is varied with respect to the hill these changes have very little impact upon the global properties used within orographic drag parametrization schemes.     

中国中小尺度强对流天气气候学特征

中小尺度强对流天气具有极强的破坏力,了解其气候学特征对于预测、预报和影响评价都具有实际意义。利用1961~2015年的2332个高密度逐月国家级气象站观测资料,分析了中国大陆3种常见中小尺度强对流天气（雷暴、闪电、冰雹）在年、季、月尺度上发生日数的时间变化规律和空间分布特征。结果表明:全国年平均雷暴、闪电和冰雹发生频率分别为39.23 d/a、20.56 d/a和1.07 d/a;雷暴和闪电主要发生在夏季3个月,雷暴日数7月最多,闪电日数8月最多;冰雹主要发生每年5~9月,6月发生频率最高;雷暴和闪电的高发区分布基本一致,主要集中在华南和西南,青藏高原也是雷暴的高发区域之一;冰雹的高发区主要集中在青藏高原、内蒙古高原东部以及中西部山地,而东南沿海地区发生频率则较低。进一步分析发现,我国雷暴和冰雹出现频率随海拔高度增加而明显增加,冰雹和海拔高度有更好的对应关系,二者增加速率分别为2.87 d/500 m和1.80 d/500 m,表明地势高度对这两种强对流天气形成和发展具有重要影响。     

台湾地形对台风Meranti(1010)经过海峡地区时迅速增强的影响研究

台风在趋近大陆过程中强度一般衰减, 但Meranti(1010)北上进入台湾海峡过程中却迅速加强, 且在登陆福建时达到最强。采用中国气象局台风资料、NCEP GFS 0.5°×0.5°再分析资料及台湾雷达资料, 结合中尺度数值模式WRF(The Weather Research and Forecasting Model)开展台湾地形敏感性试验, 研究Meranti进入台湾海峡过程中的结构变化及迅速加强机理。结果表明:台湾地形是Meranti迅速加强的一个重要影响因子。Meranti北上过程中, 一方面通过台湾岛地形分流作用及其背风坡效应在台湾海峡内诱生中尺度涡旋, 形成正负相间的涡度分布, 激发出与台风相关的扰动波列。地形强迫抬升及扰动波列可加强垂直运动和积云对流, 有利于台风对流发展。另一方面, 台湾地形还通过改变环境气流使台风高空辐散场加强, 环境风垂直切变减小, 形成有利于台风发展的环流背景。比较不同高度台湾地形试验中台风动能收支发现, 台湾地形激发的扰动波列和积云对流增强了次网格尺度系统与台风间能量的交换, 成为Meranti登陆前迅速加强的主要动能源。     

地形对地转适应和锋生的影响

作者的目的是分析地形对由于热力差异所引起的局地锋生现象和地转适应过程的影响．为此，分别用零位涡流和均匀位涡流来近似代替实际大气，并借助位涡、绝对动量、位温的守恒关系，就地形对适应锋生和适应过程中能量转换等问题进行了简单讨论。初始位温扰动的水平分布及其相对于地形的位置对适应锋生有重要影响。当初始热力扰动主要位于地形迎风坡山脚时，地形不利于锋面形成，这时要形成锋面不连续，初始位温梯度的水平变化必须非常显著；当初始热力扰动主要位于山顶附近时，地形促进流体运动的辐合，有利于锋面不连续的形成，这时即使初始位温梯度的水平变化不是很大，也可能会形成锋面；当初始热力扰动主要位于背风坡时，地形是否有利于锋面不连续的形成取决于流体的层结情况，如果流体的基本层结很弱，地形促进锋面不连续的形成，反之，地形不利于锋面不连续的形成，这种差异主要是由于在这两种情况下，地形引起的下沉增温效应的强弱是不同的。另外，地形对地转适应过程中动能和位能之间的能量转换率也有影响，与没有地形的情况相比，当初始热力差异显著区位于迎风坡时，能量转换率减小，当不平衡场位于背风坡时，能量转换率增加，原因是在迎风坡流体要克服重力作功，在背风坡重力对流体作正功。     

RZB型深井宽频带地形变综合观测系统的垂向应变测量单元

目前钻孔应变观测一般为水平应变,使用无限岩石平板中的钻孔应力集中模型,可反演出水平应力场分布及变化.如果在此基础上加上垂向应力测量,就可反演出三维应力场分布.本文介绍的RZB型深井宽频带地形变综合观测系统的垂向应变测量单元,外钢筒为波纹管结构,并通过螺旋刻丝、热处理等技术,其垂向等效弹性模量比耦合水泥低一个数量级,同时垂向应变钢筒的水平向等效弹性模量高于垂向弹性模量一个数量级.垂向应变探头的力学结构可以被形象地看成是一个螺旋柱形弹簧,其轴向极易产生弹性形变,而水平向的硬度却得到了极大的加强,因此可在竖井中较为准确地测量轴向应变.     

地形对地震烈度衰减的影响

本文采用阶跃截面固体的一维弹性波传播模型,研究了地形对地震烈度衰减的影响。采用固体入射纵波来模拟无地形影响的地震烈度衰减;采用固体透射波来模拟有地形影响的地震烈度衰减。利用阶跃截面处的放松连续条件,得出了烈度与高度差的近似定量关系。同时,以新疆地区逆冲走滑型地震为例,讨论了烈度与高度差的近似定量关系描述地形对地震烈度衰减影响的有效性。