嵌套网格空气质量预报模式系统的发展与应用

主要综述中国科学院大气物理研究所自主开发的嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS,Nested Air Quality Prediction Modeling System)的历史发展与应用情况.模式发展伊始为欧拉污染物输送实用模型,利用其研究东亚硫氧化物的跨国输送问题,得出中国对于周边国家的输送量不大的结论; 在系统中嵌入适合东亚的起沙机制模块,用来模拟沙尘发生、输送及沉降等过程,估算亚洲大陆沙尘气溶胶对海洋地区的输送与沉降通量,为研究海洋生物地球化学循环提供基础数据; 利用该系统研究沙尘及其土壤粒子对酸雨的中和作用,发现沙尘输送对东亚酸雨的分布影响很大; 发展城市尺度高分辨率气象和空气质量预报技术,使模式水平分辨率达到500 m,并应用于台北高浓度臭氧和PM10的模拟; 研究和集成区域及城市尺度大气污染预报理论和模拟技术,研制成目前的嵌套网格空气质量预报模式系统,以探讨不同尺度各种污染(如沙尘暴、城市光化学烟雾、酸雨、高浓度悬浮颗粒物等)的变化规律.在模式系统中初步建立资料同化模块,开展大气化学成分及沙尘输送模拟的资料同化研究.系统已经在北京、上海、深圳、郑州等城市环境监测中心实施空气质量的实时预报.未来,系统将集成到全球环境大气输送模式(GEATM),以实现从城市群到全球具有双向耦合功能的模式系统.     

非常定自适应网格模式在台风路径数值预报中的应用

本文将作者在前文中介绍的非常定自适应网格模式用于台风路径的数值预报。由于自适应网格在台风中心附近安排了较密的网格，有效地提高了网格的分辨率，使得台风环流的结构在预报48小时以后仍能保持，其预报的路径与实况相比令人鼓舞。     

一致凸Banach空间中渐近非扩张映射的收敛定理

在一致凸Banach(巴拿赫)空间中研究了渐近非扩张映射的带误差的Ishikawa迭代序列的收敛性。结果推广了原来的定理。     

基于极坐标投影的多谱勒雷达数据栅格化技术

通过研究球面距离算法、极坐标投影原理及新一代多谱勒天气雷达产品的数据存储格式,实现精度较高的雷达数据栅格化,为雷达回波追踪、降水算法优化、短时临近预报等相关的应用与研究提供经过仰角订正、球面距离订正后的更准确更通用的产品数据.     

自适应网格技术在数值模式中的应用研究 I.一维问题

利用变分原理的自适应网格技术被应用到三个有解析解的问题上,它能根据问题 的求解、在解的大梯度区自动加密网格,从而非常成功地算出了激波。通过分析发现自适应 网格技术在提高精度、减少运行时间方面显示了优良的性能。     

分布式降雨径流物理模型的建立和应用

根据流域降雨径流的主要过程,考虑流域气象及下垫面要素的空间异质性,建立了具有物理基础的分布式降雨径流模型。模型将流域离散为栅格计算单元,并按水流特性分栅格单元为坡面单元和河网单元。在坡面单元上主要计算降雨、下渗、坡面流、壤中流等水文过程,而河网单元则主要计算河道汇流过程。模型利用空间权重插值方法将雨量站点的降雨量插值到各个计算单元,采用运动波方程来计算坡面流,将壤中流概化为垂向流和侧向流,分别用Green-Ampt公式和运动波方程来模拟,河道汇流也采用运动波方程。模型结构简单、参数的物理意义明确,大多数参数可利用DEM、土壤类型图、植被类型图直接获取,少数敏感参数通过率定确定。模型在浙江省甬江上游黄土岭流域和皎口流域进行了应用和检验,其结果令人满意。     

水平分辨率对DEM流域特征提取的影响

选取石质山地与黄土丘陵过渡区宛川河流域作为研究区,利用1∶5万、水平分辨率10~100 m栅格DEM提取流域特征参数进行分析。结果表明:DEM水平分辨率对数字河网的提取精度有影响,提取的流域面积差别很小,河流长度、河道总长、河道坡度以及河网密度有偏差,流域平均坡度变化明显,长度和坡度特征参数的变化导致流域汇流时间及滞时不一致。     

自适应非线性有限元的多重网格法求解及应用

描述了非线性自适应有限元的多重网格法求解过程。 通过算例说明了方法的有效性以及自适应多重网格有限元用于开挖施工过程模拟分析的优越性。     

利用红外相机监测新疆天池博格达峰自然保护区鸟兽资源

红外相机技术目前已成为监测陆栖哺乳动物和地栖鸟类的常用技术手段。为监测新疆天池博格达峰自然保护区内鸟类和兽类资源,于2019年7月—2020年9月,在保护区内选取30个红外相机位点共布设58台红外相机,累积工作29730个工作日,共获得99850份图像及视频数据,采集独立有效照片5744张;共观测到野生陆生脊椎动物9目19科29种,其中兽类5目10科15种,鸟类4目9科14种。观测到的动物中有国家I级重点保护野生动物雪豹（Panthera uncia）,国家II级重点保护野生动物6种,分别为北山羊（Capra sibirica）、马鹿（Cervus canadensis）、猞猁（Lynx lynx）、赤狐（Vulpes vulpes）、黑鸢（Milvus migrans）以及暗腹雪鸡（Tetraogallus himalayensis）。森林生境中,兽类相对多度指数最高的是马鹿（RAI=60.569）,鸟类相对多度指数最高的是山斑鸠（Streptopelia orientalis,RAI=0.854）;高山草甸及裸岩生境中,兽类相对多度指数最高的是马鹿（RAI=18.693）,鸟类相对多度指数最高的是暗腹雪鸡（RAI=0.316）和黄嘴山鸦（Pyrrhocorax graculus,RAI=0.854）。物种累积曲线结果显示：兽类物种数在200 d之后几乎不再增长,而鸟类物种数在100 d之后增速放缓但一直持续增长,表明时长450 d的红外相机监测力度对保护区中的兽类而言较为充分,对鸟类而言还不够充分。研究结果可为新疆天池博格达峰自然保护区野生陆生脊椎动物多样性监测与评估提供数据参考,为该保护区的保护管理工作提供科学依据。     

Crystal chemistry of a Mg-vesuvianite and implications of phase equilibria in the system CaO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O-CO21

Abstract Chemical analysis (including H₂, F₂, FeO, Fe₂O₃) of a Mg-vesuvianite from Georgetown, Calif., USA, yields a formula, Ca_18.92Mg_1.88Fe³⁺_0.40Al_10.97Si_17.81- O_69.0.1(OH)_8.84F_0.14, in good agreement on a cation basis with the analysis reported by Pabst (1936). X-ray and electron diffraction reveal sharp reflections violating the space group P4/nnc as consistent with domains having space groups P4/n and P4nc. Refinement of the average crystal structure in space group P4/nnc is consistent with occupancy of the A site with Al, of the half-occupied B site by 0.8 Mg and 0.2 Fe, of the half-occupied C site by Ca, of the Ca (1,2,3) sites by Ca, and the OH and O(10) sites by OH and O. We infer an idealized formula for Mg-vesuvianite to be Ca₁₉Mg(MgAl₇)Al₄Si₁₈O₆₉(OH)₉, which is related to Fe^3+-vesuvianite by the substitutions Mg + OH = Fe³⁺+ O in the B and O(10) sites and Fe³⁺= Al in the AlFe site. Thermodynamic calculations using this formula for Mg-vesuvianite are consistent with the phase equilibria of Hochella, Liou, Keskinen & Kim (1982) but inconsistent with those of Olesch (1978). Further work is needed in determining the composition and entropy of synthetic vs natural vesuvianite before quantitative phase equilibria can be dependably generated. A qualitative analysis of reactions in the system CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-H₂O-CO₂ shows that assemblages with Mg-vesuvianite are stable to high T in the absence of quartz and require water-rich conditions (XH₂O > 0.8). In the presence of wollastonite, Mg-vesuvianite requires very water-rich conditions (XH₂O > 0.97).