江南春雨和南海副热带高压的时间演变及其与东亚夏季风环流和降水的关系

使用国家气象信息中心整理的逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,创建了江南春雨建立时间指数和南海副热带高压(副高)减弱时间指数,研究了江南春雨各要素的相互关系及其与东亚夏季风环流和降水的关系.分析表明,当江南春雨建立较晚时,夏季江南地区的降水也较少,这是由于东亚夏季风加强,高原近侧气旋性环流加强,使江南地区出现异常反气旋性环流(气旋性辐合环流减弱)所致;当南海副高减弱较晚时,长江中下游至江南地区降水偏多,易发洪涝,这主要是由于东亚夏季风减弱,南海副高偏强,华南的异常西南风与围绕高原的异常反气旋环流的偏北风在长江中下游流域形成异常气旋性环流所致.江南春雨的建立时间和南海副高减弱时间之间又具有线性无关性,可以为东亚夏季风环流和降水异常的预报提供重要线索.两指数与3月ENSO综合指数MEI关系密切,表明东亚的气候异常与ENSO 全球气候异常紧密联系,因此在分析预测东亚气候异常时必须同时关注全球气候异常背景.     

湖南省历史罕见的一次低温雨雪冰冻灾害天气分析

在欧亚大陆中高纬度稳定维持阻塞形势的环流背景下,2008年1月10日-2月2 日中同南方地区连续经历了4次历史罕见的大范围低温雨雪冰冻天气过程.应用多种常规、非常规观测资料及NCEP再分析资料,在对该过程的大尺度环流及水汽输送特征进行诊断分析的基础上,细致分析了受灾最为严重的湖南省冰冻分布地域特征、多种气象因子及特殊地形对冰冻强度的影响,并对造成降水性质差异及强冰冻的成因进行了探讨.结果表明:中高纬阻塞高压、西太平洋副高及南支槽是造成此次持续性雨雪天气的主要影响系统,持续而强盛的水汽输送对雨雪冰冻的强度和范围起重要作用;冰冻形成与增长是多种气象因子综合影响的结果.地面日平均温度、700 hPa风向风速、逆温强度及冷垫厚度对冰冻强度预报有很好的指示意义.当冰冻形成条件具备后,融化层及冷垫越深厚、地面日平均气温越低则冰冻发展越显著.若700 hPa维持强盛的西南急流、850 hPa持续偏东北风时,最有助于逆温加强,冷垫增厚.强冰冻的预报着眼点应关注700 hPa附近的剧烈增温、增湿及850 hPa以下的强降温;近地面层丰富的过冷水滴和叠置于深厚冷气层之上的暖性"逆温层"的建立和维持是大范围强冰冻天气产生的一个重要原因;此外,湖南特殊的地理位置及复杂的地形地貌特征对冰冻的持续和发展有较大影响.     

Homogeneous freezing of single sulfuric and nitric acid solution drops levitated in an acoustic trap

The freezing temperatures of single supercooled drops of binary and ternary sulfuric and nitric acid solutions were measured while varying the acid concentration. An acoustic levitator was used which allows to freely suspend single solution drops in air without electrical charges thereby avoiding any electrical influences which may affect the freezing process. The drops of typically 500 µm in radius were monitored by a video camera during cooling cycles down to − 85 °C to simulate the upper tropospheric and stratospheric temperature range. The present data confirm that liquid solution droplets can be supercooled far below the equilibrium melting point by approximately 35 °C. They follow the general trend of the expected freezing temperatures for homogeneous ice nucleation.     

Temporal and Spatial Distributions of the Spring Persistent Rains over Southeastern China

The spring persistent rains (SPR) over southeastern China (SEC) is a synoptic and climatic phenomenon that is unique in East Asia. Su cient evidence proves that it results from the mechanical and thermal effects of the giant Tibetan Plateau (TP), but its temporal span and spatial distribution are not clear at present.A climatological analysis of the NCEP/NCAR circulation and sensible heat data shows that at the 13th pentad of the solar year (1st pentad of March) there are remarkable increases in the sensible heating over the main and southeastern part of the TP, the southwesterly velocity over the southeastern flank of the TP and SEC, and rainfall over SEC, indicating the onset of the SPR.However, after the 27th pentad of the solar year (3rd pentad of May), these variables, except for the sensible heating over the main part of the TP, decrease rapidly. The ridge line of the subtropical high in the mid-low troposphere over the South China Sea (SCS) slopes northward instead of southward as before. The rain belt center over SEC shifts to the SCS and the SCS monsoon breaks out, indicating the end of the SPR. Hence, it is reasonable to define the SPR temporal span from the 13th to 27th pentad of the solar year. Data analysis and numerical sensitivity experiments show that, although the warm and cold airs converge at about 30°N in the SPR period, the distribution and intensity of the SPR rain belt are obviously in influenced by the topography of the Nanling and Wuyi Mountains (NWM). The mountains can block and lift cold and warm airs, strengthening frontogenesis and rainfall. As a result, the axis of the SPR rain belt is superposed over that of the mountain range. Accordingly, the spatial distribution of the SPR extends over most of the SEC, more speci cally, to the south of the middle and lower reaches of the Yangtze River (30°N), and to the east of 110°E.     

直线形单排管冻土帷幕平均温度计算方法

冻土帷幕平均温度是人工地层冻结工程设计、施工和安全管理的重要参数.为了确定单排管冻土帷幕的平均温度,进而确定冻土的力学参数和冻土帷幕的承载能力,为冻土帷幕的安全状态作出评价.以单排管冻土帷幕温度场的巴霍尔金解析解为基础,建立了直线形单排管冻土帷幕的平均温度的两种计算模型——等效梯形法和等效三角形法模型,该模型以冻土帷幕某一横截面厚度上的等效梯形法或等效三角形法计算的平均温度来等效整体冻土帷幕的平均温度.在实际工程中可能出现的冻结管平面布置参数变化范围中,全面考察了冻土帷幕平均温度等效梯形法和等效三角形法计算结果与依据巴霍尔金解析解数值积分计算结果的误差.结果表明,等效梯形法和等效三角形法计算的冻土帷幕平均温度误差很小,优于流行的计算方法.     

冻融过程中土体水热力耦合作用理论和模型研究进展

随着冻土地区基础设施建设加快,冻害已成为寒区工程建设中迫切需要解决的问题.造成冻害现象的主要原因是土体的冻胀和融沉,而冻融过程受控于土体温度场、水分场、应力场及其变化规律.深入开展水热力耦合作用机理的研究对解决实际工程冻害问题具有重要的指导意义.对国内外在水热力耦合作用机理、耦合作用方程方面的研究进行了综评,指出了各种研究结果之间差异、不同冻胀模式建立的依据、研究方法以及适用条件,分析了目前冻融过程中土体水热力耦合作用理论和模型研究中存在的问题,提出了今后研究发展的方向.     

南方涛动与我国东部盛夏季风雨北进程度的年际遥联

上年6月南方涛动指数(SOI)和盛夏(7-8月)我国东部季风雨带位置及江淮下游雨量存在显著的相关,经过分析,发现此种遥联是通过长达15个月的如下海-气相互作用形成的:偏强(弱)的南方涛动会伴随着赤道中-东太平洋海面水温偏低(高);此种趋势会从上年6月持续到次年初春,而同时冬季中太平洋中低纬经向海温梯度(△T)即趋向减弱(增强),向中高纬的热量输送偏少(多).△T和随后春夏各月北半球100hPa高度场和500-100hPa厚度场的相关计算表明,正高相关区从热带中太平洋区逐步向东亚中纬输送,这可能反映出高空热量经由一系列行星波西传并于盛夏抵达东亚中纬,从而影响到100hPa层青藏高压东部的伸缩、我国东部季风雨带的南北位置和江淮下游的旱涝趋势.     

冻结期和冻融期土壤水分运移特征分析

西北内陆盆地冻结期和冻融期几乎占全年时间的1/2,该时期土壤水分运移特点与非冻结期存在较大差异.本文根据北疆昌吉平原区土壤水分运移观测试验,分析了冻结期和冻融期土壤水势分布和土壤含水量变化规律及其与潜水的转化关系,并阐述了冻融水的生态环境意义.     

冻结壁形成及解冻规律实测研究

通过实测,分析了冻结壁内温度分布规律,冻结和解冻期内冻结壁厚度、平均温度、冻结壁发展速度、解冻速度及外壁体厚占有效厚度比例与冻结时间的关系,冻结壁厚度与平均温度的关系,并得出了有关回归公式．对冻结凿井的设计和施工有着重要的指导意义．