A Regional Air--Sea Coupled Model and Its Application over East Asia in the Summer of 2000

A regional air-sea coupled model,comprising the Regional Integrated Environment Model System (RIEMS)and the Princeton Ocean Model(POM)was developed to simulate summer climate features over East Asia in 2000.The sensitivity of the model's behavior to the coupling time interval(CTI),the causes of the sea surface temperature(SST)biases,and the role of air-sea interaction in the simulation of precipitation over China are investigated.Results show that the coupled model can basically produce the spatial pattern of SST,precipitation,and surface air temperature(SAT)with five different CTIs respectively.Also,using a CTI of 3,6 or 12 hours tended to produce more successful simulations than if using 1 and 24 hours.Further analysis indicates that both a higher and lower coupling frequency result in larger model biases in air-sea heat flux exchanges,which might be responsible for the sensitivity of the coupled model's behavior to the CTI. Sensitivity experiments indicate that SST biases between the coupled and uncoupled POM occurring over the China coastal waters were due to the mismatch of the surface heat fluxes produced by the RIEMS with those required by the POM.In the coupled run,the air-sea feedbacks reduced the biases in surface heat fluxes,compared with the uncoupled RIEMS,consequently resulted in changes in thermal contrast over land and sea and led to a precipitation increase over South China and a decrease over North China.These results agree well observations in the summer of 2000.     

一个混合型热带海洋-大气耦合模式I.模式构成及热带太平洋气候态模拟

本工作发展了一个用于研究热带海洋大气系统相互作用和ＥｌＮｉｎ～ｏ／ＳｏｕｔｈｅｒｎＯｓ－ｃｉｌａｔｉｏｎ动力过程的混合型（ｈｙｂｒｉｄ）耦合模式，其中的大气部分为一个由一阶斜压模表示的自由大气和混合行星边界层所组成的简单热带大气模式（区域为热带太平洋：１２０°Ｅ～８０°Ｗ，３０°Ｎ～３０°Ｓ；水平分辨率为２°×２°），海洋部分为大气物理研究所高分辨率自由表面热带太平洋环流模式（经纬圈方向水平分辨率分别为１°和２°，垂直方向分为不等距的１４层）。两模式间的耦合是这样进行的：简单大气模式计算出海表风应力，热通量由松弛公式计算，淡水通量（蒸发与降水之差）由观测资料给定，它们一起作为海洋环流模式（ＯＧＣＭ）的强迫场；而ＯＧＣＭ计算出海表温度（ＳＳＴ），在其以外地区给定观测到的气候海表温度或陆地温度，作为大气模式的边界条件。本文给出采用逐日、同步耦合方案时模式对热带太平洋气候态模拟结果，表明未采用任何通量修正（ｆｌｕｘｅｓｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ），耦合模式未出现气候漂移（ｃｌｉｍａｔｅｄｒｉｆｔ）现象，并且非常逼真地再现了热带太平洋气候态，特别是海表风场及相伴随的辐合带和降水、海表温度和流场及它们的季节变化。文中还进行     

长江中游城市群水资源承载力时空格局及耦合协调性

长江中游城市群是实施生态优先绿色发展战略的重点区域,从水资源承载系统内的水资源、社会、经济、生态环境4个子系统中选取24项指标构建水资源承载力评价体系,综合运用改进熵权TOPSIS模型、空间自相关分析和耦合协调发展模型定量评价2012-2018年长江中游城市群水资源承载力时空变化过程及子系统间的耦合协调性.结果表明,（1）长江中游城市群整体水资源承载力水平表现为：缓慢上升（2012-2015年）、下降（2015-2017年）、再上升的趋势（2017-2018年）;（2）水资源承载力的空间差异不明显（仅2016年差异显著）,武汉城市圈水资源承载力的空间差异相对较大且呈现低值包围高值的空间分布特征;（3）各城市生态环境子系统承载力得分较为均衡,但其他子系统的承载力均差异较大;（4）影响水资源承载力的主要因素依次为城市污水处理厂日处理能力、人均GDP、城镇化率、第三产业比重和人均水资源量;（5）长江中游城市群水资源承载系统的耦合协调度总体处于中等水平,且水资源承载力与耦合协调度有极强的正相关关系.研究结果可为长江中游城市群水资源承载力改善及水资源优化配置提供依据.     

中国西部盆山系统的耦合关系及其动力学模式——以龙门山造山带一川西前陆盆地系统为例

造山带与沉积盆地是形成于统一的地球动力学系统之中的一对孪生体，由此构造了盆山系统。盆山系统是陆块相互作用、岩石圈层圈相互耦合的复杂系统，主要表现为物质的循环系统和能量的交换系统。盆山系统形成演化过程中造山带和沉积盆地之间一切相互作用的总和即为盆山间的耦合关系。盆山系统是中国西部中新生代构造的基本格局，并有单测盆地型盆山系统和双测盆地型盆山系统两种基本类型。小陆块拼合、多旋回构造运动和陆内构造活动强烈等是中国西部盆山系统形成演化的地质背景。中国西部盆山系统盆山间耦合关系在垂向上表现为造山带隆升与沉积盆地沉降呈镜像关系，在横向上表现为物质流和能量流循环均有两个传递方向，并且盆山系统岩石圈各层圈间有着强烈的相互作用。中国西部盆山系统盆山间耦合关系的动力学模式为C(陆内)—型俯冲，对于单侧盆地型盆山系统其耦合关系的动力学模式为L(龙门山)—型俯冲，而双测盆地型盆山系统其耦合关系的动力学模式为T(天山)—型俯冲。     

对流、湿度锋与低空急流的耦合——持续性暴雨维持的一种可能机制

根据暴雨发生和持续依赖于对流层低层水汽辐合的事实,重点针对持续性暴雨维持机制这一重要问题,从天气学和动力学方面分析了1989年7月9～10日四川盆地东部持续性暴雨维持机制。分析结果发现,大气运动非平衡强迫、凝结降水的非均匀分布与强烈垂直风切变的耦合作用、“湿度锋”与低空急流的耦合相互作用通过促进低空辐合流的维持,导致了对流云团和暴雨天气的持续。     

川西盆地演化及盆地叠合特征研究

川西盆地位于青藏高原松潘甘孜构造带东缘龙门山前陆地带,是四川盆地的一部分。自震旦纪以来,川西盆地经历了海相盆地与陆相盆地两个时期的演化,其中陆相盆地演化与松潘-甘孜构造带及龙门山的形成发展密切相关。晚三叠世以来,川西盆地与松潘-甘孜构造带、龙门山构造带之间经历了盆岭耦合与盆山耦合两期构造动力学演化过程,形成了结构复杂、多期演化的叠合盆地,其盆地性质、类型在不同地质时期各不相同。总的说来,川西盆地经历稳定克拉通海盆发展时期(震旦纪-中三叠世)、海陆交互相断陷盆地发展时期(上三叠世须家河组一段-须家河组三段)、陆相坳陷盆地发展时期(须家河组四段-中侏罗纪世)、前陆盆地发展时期(晚侏罗世-现今),最终形成了4期单型盆地的有序叠置。     

弹塑性耦合应变定义与本构方程

岩石屈服之后,弹性参数随塑性变形而变化,即岩石具有弹塑性耦合特征。在弹塑性耦合框架和现有应变分类、定义、本构方程研究的基础上,主要做了以下工作：结合岩石压缩试验,从损伤和塑性变形角度分析了弹性参数随塑性演化的现象;重点研究了加载增量步的应变特征,将与加载应力增量对应的应变增量分解为符合广义Hooke定律的弹性应变增量 、不符合广义Hooke定律的弹性应变增量 和塑性应变增量 ;通过采用加载增量步之后的弹性参数将 与 构造弹性关系,分别在应变空间和应力空间中建立了适用于加载、中性变载和卸载条件的本构方程;对表征物质微观结构变化的内变量进行了讨论。所提出的应变分类和定义方法概念清晰,适合于应变强化阶段和应变软化阶段,且所建立的弹塑性耦合本构方程能够反映不同加载条件对弹性参数变化速率的影响,符合岩石的弹塑性耦合力学特性。     

刚性桩复合地基-上部结构动力相互作用体系抗震性能及影响因素分析

通过模拟土的非线性动力本构模型,选取合理的人工边界及耦合阻尼模型,建立了刚性桩复合地基与上部结构相互作用体系三维有限元动力分析模型。通过计算,对比了刚性桩复合地基与普通桩基对上部结构地震反应的影响异同,同时得到了土体模量与分层、基础埋深、桩径与桩长、砂石垫层模量与厚度以及上部结构特性等因素在考虑土-结构动力相互作用时对刚性桩复合地基抗震性能的影响及其基本规律,并与已有相关试验结果进行了对比,得到较好验证。研究结果为工程设计与工程应用提供了可借鉴的理论依据。     

涡动在南北半球平流层极涡崩溃过程中作用的比较

比较了南北半球春季平流层极涡的崩溃过程以及涡动在此崩溃过程中的作用。极涡的崩溃时间以平流层极夜急流核区最后一次西风转换为东风的时间来确定。结果表明南北半球平流层极涡的崩溃过程有着共同的特点,涡动和非绝热加热过程都对极涡的崩溃起着重要的作用,在极涡崩溃前平流层行星尺度波动活动明显,极涡崩溃以后,这种波动活动便迅速减弱。其中从对流层上传的行星波决定着极涡的具体崩溃时间。两个半球的差别主要表现在南半球极涡崩溃过程一般始于平流层高层,然后逐渐下传,而北半球这种下传不是很明显。其次,北半球平流层极涡崩溃偏晚年,极涡的减弱有两次过程,第一次为快速变化过程,第二次变化比较缓慢,而南半球平流层极涡崩溃无论早晚年只有一次减弱过程。长期的变化趋势分析表明南北半球平流层极涡的崩溃时间逐渐推迟,特别是20世纪90年代中后期以来,这种推迟更加明显。进一步的研究还发现,伴随着平流层极涡的崩溃过程平流层和对流层存在强烈的动力耦合,南北半球极涡迅速减弱前,各自半球的环状模指数也由负指数增加为正指数,表明低层环流对于平流层极涡的崩溃起到重要的作用;同时极涡不同强度所对应的低层环状模指数也不同,这可能与不同强度平流层极涡对于上传的行星波的反射有关。     

区域气候模式(RegCM2)与水文模式耦合的数值试验

建立不均匀的地表径流算法，修改RegCM2的径流方案，设计了一个适合与气候模式RegCM2耦合、能模拟水文站流量的汇流模式，模拟了1998年6、7、8月降水的空间分布，分析了该径流方案对降水、地表热量通量、地表径流、土壤湿度产生的影响。结果表明：（1）该方案在模拟1998年长江流域降水空间分布上有一定的合理性，在一定程度上改善了降水量的模拟，其影响大致是总降水量的10％；（2）地表径流方案改变了地面向大气输送的热量通量，这种作用随时间发生变化，这种变化与地表水分的再分配有关；（3）本方案计算的土壤渗透率较强，在暴雨初期，产生径流较少，而在暴雨后期土壤湿度增大，产生的地表径流较大，这一点更符合洪水形成的特点；（4）水文一气候耦合模式模拟了两个长江水文站的流量，模拟值基本反映了实测值的变化趋势，也表明耦合模式基本能反映1998年夏季长江流域大暴雨期间的地表水文过程。