Application of Linear Mean-Square Estimation in Ocean Engineering

The attempt to obtain long-term observed data around some sea areas we concern is usually very hard or even impossible in practical offshore and ocean engineering situations. In this paper, by means of linear mean-square estimation method, a new way to extend short-term data to long-term ones is developed. The long-term data about concerning sea areas can be constructed via a series of long-term data obtained from neighbor oceanographic stations, through relevance analysis of different data series. It is effective to cover the insufficiency of time series prediction method’s overdependence upon the length of data series, as well as the limitation of variable numbers adopted in multiple linear regression model. The storm surge data collected from three oceanographic stations located in Shandong Peninsula are taken as examples to analyze the number-selection effect of reference oceanographic stations (adjacent to the concerning sea area) and the correlation coefficients between sea sites which are selected for reference and for engineering projects construction respectively. By comparing the N-year return-period values which are calculated from observed raw data and processed data which are extended from finite data series by means of the linear mean-square estimation method, one can draw a conclusion that this method can give considerably good estimation in practical ocean engineering, in spite of different extreme value distributions about raw and processed data.     

扬子地台东南缘下寒武统清虚洞组风暴沉积特征及其重要意义

在扬子地台东南缘,下寒武统龙王庙阶清虚洞组主要由浅水碳酸盐岩组成。在野外露头剖面实测和室内镜下薄片观察的基础上,大量风暴沉积被发现于不同剖面清虚洞组的不同层位中,同时大量风暴诱发形成的沉积构造被识别出来,包括侵蚀基底、粗粒滞留沉积、粒序层理、平行层理、丘状交错层理(少见并且值得怀疑)以及沙纹层理,组成了多种类型的风暴沉积序列。结合更靠扬子东南缘的深水剖面中重力流沉积的缺乏,可以推断早寒武世龙王庙期扬子地台的沉积模式为碳酸盐缓坡。结合风暴的形成机制以及清虚洞组风暴沉积的发育特征(尤其是粗粒滞留砾屑的定向排列和典型丘状交错层理的缺乏),可以推断研究区风暴沉积形成于强烈的冬季风暴作用,并且早寒武世龙王庙期华南的古地理位置应当位于中纬度地区,这一结论对一些著名的全球古地理重建方案提出了质疑。同时中纬度地区大规模发育蒸发岩和碳酸盐岩还佐证了寒武纪地球处于热室(Hothouse)时期。     

1961—2019年青藏高原中东部夏季强降水与大尺度环流的关系

采用一元线性回归、合成分析等方法对1961—2019年青藏高原中东部71个站点夏季强降水与大尺度环流进行了分析,研究结果表明,近年来青藏高原中东部强降水呈增加趋势。在强降水高值年时,青藏高原中东部水汽辐合加强,中纬度西风和热带地区东风带向极移动加强,高层辐散流场、水汽输送以及上升运动条件,共同作用导致了强降水的产生。在强降水低值年时,青藏高原中东部大部水汽异常辐散,区域内的季风水汽输送减弱,西风带和东风带均向赤道移动减弱,高层为气旋式环流异常。通过风暴轴、波作用通量和E-P通量进一步分析发现,当北大西洋地区风暴轴偏强（偏弱）时,瞬变扰动作用加强（减弱）,使得北大西洋地区高纬度西风加速（减弱）,急流出口区的不稳定能量激发了欧洲西北部的异常反气旋（异常气旋）,并通过Rossby波列调控季风输送,导致了青藏高原中东部地区强降水的变化。     

积雪变化对中国森林凋落物分解影响研究进展

森林凋落物的分解对于维持生态系统物质循环和养分平衡具有重要意义,并受到不同积雪厚度下冻融格局的影响。冻融期（包括冻结过程期、完全冻结期、融化过程期）是冻土区凋落物分解的重要时期,该时期分解的凋落物量约占全年分解总量的一半。积雪减少通常会导致土壤温度降低、冻融循环次数增加,进而影响凋落物分解。通过综述近10年来积雪变化对我国森林凋落物分解影响的研究成果发现,积雪厚度减少在冻融期通常会抑制凋落物质量损失、碳元素释放和纤维素降解,生长季则起到促进作用,从全年来看多数表现为抑制作用。因此,冻融作用造成凋落物的物理破坏,对其分解的促进作用主要发生在后续生长季。积雪厚度减少在冻融期通常抑制氮元素释放,生长季和全年则无明显规律;磷元素和木质素目前研究还存在很大差异。最后,进一步阐述了积雪变化对凋落物分解影响研究存在的问题及未来研究发展方向。     

广西隆安都结剖面下石炭统都安组上部鲕粒类型及其地质意义

鲕粒是一类特殊的沉积颗粒,为古气候和古海洋环境的重要指示器。为了深入认识此类特殊颗粒的成因机制、形成环境及地质意义,对广西隆安地区都结剖面下石炭统都安组上部含鲕粒地层开展了古生物学、沉积学和岩相学研究。研究区共识别出5种主要的鲕粒类型:放射状纹层鲕粒(O1)、规则同心放射状纹层鲕粒(O2)、不规则同心放射状纹层鲕粒(O3)、泥晶鲕粒(O4-A和O4-B)和复合鲕粒(O5)。各类鲕粒的显微组构和沉积环境指示其具有不同的形成过程,其中水动力条件影响和控制着鲕粒的发育和分布情况。研究区含鲕粒地层形成于维宪期末-谢尔普霍夫期,恰好对应早石炭世晚期冰川作用的开始。受冰川作用影响,全球海平面频繁波动,研究区地处低纬度地区并以浅滩和潮坪沉积环境为主,为鲕粒的形成提供了适宜的水体条件,即温暖、动荡的浅水环境。此外,含鲕粒岩层内广泛发育钙质微生物和微生物席,说明微生物活动在研究区较为常见,可能与鲕粒的形成过程具有一定的关联。     

两次强降水过程雨滴谱特征及差异

利用寿县观测站内的Parsivel激光雨滴谱仪结合观测站雨量数据及雷达基数据,分析了发生在2015年6月26—30日梅雨期间和2015年8月7—10日超强台风"苏迪罗"影响期间2次强降水过程的雨滴谱结构特征及其差异,拟合了雨强与雷达反射率因子之间的关系。结果表明:雨强的大小直接影响雨滴谱的特征参量,且随着雨强增大而增大;梅雨锋暴雨中1.0mm直径≤1.5mm的粒子所占比例最多,雨强贡献率最大;台风雨中0.75mm直径≤1.0mm的粒子所占比例最多,但1.0mm直径≤1.25mm的粒子对雨强的贡献最大,说明较大粒子对强降水的贡献较大。     

Transforming local natural resource conflicts to cooperation in a changing climate: Bangladesh and Nepal lessons

ABSTRACT

Since the 1990s, climate change impact discourse has highlighted potential for large scale violent conflicts. However, the role of climate stresses on local conflicts over natural resources, the role of policies and adaptation in these conflicts, and opportunities to enhance cooperation have been neglected. These gaps are addressed in this paper using evidence from participatory action research on 79 cases of local collective action over natural resources that experience conflicts in Bangladesh and Nepal. Climate trends and stresses contributed to just under half of these conflict cases. Nine factors that enable greater cooperation and transformation of conflict are identified. Participatory dialogue and negotiation processes, while not sufficient, changed understanding, attitudes and positions of actors. Many of the communities innovated physical measures to overcome natural resource constraints, underlying conflict, and/or institutional reforms. These changes were informed by improving understanding of resource limitations and indigenous knowledge. Learning networks among community organizations encouraged collective action by sharing successes and creating peer pressure. Incentives for cooperation were important. For example, when community organizations formally permitted excluded traditional resource users to access resources, those actors complied with rules and paid towards management costs. However, elites were able to use policy gaps to capture resources with changed characteristics due to climate change. In most of the cases where conflict persisted, power, policy and institutional barriers prevented community-based organizations from taking up potential adaptations and innovations. Policy frameworks recognizing collective action and supporting flexible innovation in governance and adaptation would enable wider transformation of natural resource conflicts into cooperation.

Key policy insights

• Climate stresses, policy gaps and interventions can all worsen local natural resource conflicts.

• Sectoral knowledge and technical approaches to adaptation are open to elite capture and can foster conflicts.

• Many local natural resource conflicts can be resolved but this requires an enabling environment for participatory dialogue, external facilitation, flexible responses to context, and recognition of disadvantaged stakeholder interests.

• Transforming conflict to greater cooperation mostly involves social and institutional changes, so adaptation policies should focus less on physical works and more on enabling factors such as negotiation, local institutions, knowledge, and incentives.

     

浙中一次多风暴类型强对流天气成因及多普勒雷达特征

利用常规资料、区域自动站加密资料、探空资料、GFS 0.25°×0.25°逐6h的分析场数据和SB多普勒天气雷达资料对2018年5月18日发生在浙中地区的一次强对流天气过程进行分析。结果表明:此次过程产生了脉冲风暴、中等到强多单体风暴和飑线这3种风暴类型,分别出现冰雹、大范围强降水和雷雨大风等强天气。3种风暴的雷达回波在回波形态、强度、垂直结构、平均径向速度、垂直累积液态水含量VIL等特征如下:①脉冲风暴呈块状,初始回波高度在6～9km,强回波所在高度在-10℃等温线附近,强回波值达60dBz以上,VIL值出现跃升且最大值在50kg·m-2以上,冰雹出现在反射率因子核和VIL值迅速下降之后;②中等到强多单体风暴呈带状,大降水效率和"列车效应"是发生大范围强降水的主要原因,雷雨大风天气则与反射率因子核迅速下降、MARC、低层强辐散区有关;③飑线呈弓形回波形态,移速快,引起了大范围的雷雨大风天气。此次过程影响系统多,天气复杂,存在较大预报难点,在短时临近预报技术研究上有重要借鉴意义。     

冷空气强风在大型城市中的精细结构和形成机制

地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象进行建筑物分辨率的大规模数值模拟研究仍是一个挑战。本研究利用中尺度气象模式嵌套流体计算动力模式的超高分辨率局地气象预报系统,对强冷空气过程造成广州市区的一次强风事件进行数值模拟,深入探讨强风的精细结构和形成机制。结果表明,伴随着强冷空气入侵,广州市区的平均风速和风场高频扰动均明显增强,且在城市冠层顶尤为明显,呈现区域不均匀的三维结构,数值模拟与地面观测相一致。较大范围的强风速和阵风主要出现在建筑物较为低矮的老城区上空,并持续影响下游河道等开阔区域。在高层建筑密集的新城区,虽然整体风速明显减弱,但能在平行风向的街道狭管和下游区域形成局地强风。特别是,超高层建筑群引起显著的垂直环流,导致强风扰动向下传播,造成最大风速达8 m s?1的地面局地强风,阵风指数接近2。上游建筑群引起的风场扰动呈现大尺度湍流结构,能沿着平均气流传播影响数公里之远的下游地区。当风场扰动经过广州塔等单体超高层建筑时,可在其两侧绕流区再次加强,形成局地强风。局地强风和阵风还出现在垂直于风向排列的沿江高层建筑群的侧边,与建筑屏风的阻挡效应和缺口溢出有关。研究结果促进认识城市强风的时空特征和物理机制,有助于提升城市气象的精细化预报水平。     

冬季北半球风暴轴的多尺度能量变化特征及其可能机制

基于1971—2016年NCEP/NCAR(美国环境预报中心和国家大气研究中心)的逐日再分析资料及NCPC(美国国家海洋和大气管理局气候预报中心)的海温、大气环流及海洋指数等资料通过多尺度能量分析(MS-EVA)等方法,把冬季北半球风暴轴看做一整体,分析了风暴轴区域多尺度的能量变化特征及其可能机制。主要结论概括如下:(1)多年气候平均状态下,风暴轴的动能来源主要表现为在风暴轴中上游先由低频尺度向天气尺度输送有效位能,随后在风暴轴主体区再由天气尺度有效位能转换为天气尺度动能,其中风暴轴西端可直接由低频尺度向天气尺度输送动能。(2)北半球三大风暴轴联合EOF结果表明:第一模态下,主要体现了北西伯利亚风暴轴与北太平洋风暴轴强度的减弱(增强),同时伴随着北大西洋风暴轴位置北抬(南压);第二模态下,主要体现了北西伯利亚风暴轴强度减弱(增强),同时北太平洋风暴轴位置北抬(南压)中东部强度增强(减弱),而北大西洋风暴轴位置南压(北抬)。(3)回归分析表明:北半球风暴轴异常在不同模态下与低频尺度环流联系密切。低频尺度波动可通过海温及西风急流等异常变化先影响风暴轴区域多尺度间的能量转换,进而影响风暴轴整体的异常变化。