过去2000年典型暖期北半球温度变化特征及成因分析

过去2000年包含了罗马暖期（Roman Warm Period,简称RWP）、中世纪气候异常期（Medieval Climate Anomaly,简称MCA）和现代暖期（Present Warm Period,简称PWP）这3个典型暖期,前人对罗马暖期的关注相对较少。为了更好地对比自然暖期和叠加了人类活动的暖期的温度变化特征及成因,文章利用通用地球系统模式（Community Earth System Model,简称CESM）的过去2000年气候模拟试验资料,在与重建资料和同化资料（Last Millennium Reanalysis,简称LMR）进行对比验证的基础上,对这3个典型暖期北半球的温度变化特征和成因机制进行了初步探讨。结果表明：CESM的全强迫试验能很好地模拟出重建资料与LMR所反映的两个自然暖期（RWP和MCA）以及PWP,PWP相较于RWP和MCA北半球增温幅度明显更大。通过对比单因子敏感性试验结果发现,RWP时期主要受土地覆盖变化的影响,同时太阳活动、火山活动强迫对地表增温有一定调节作用;而MCA时期的火山活动频率相比RWP时期更小,且太阳活动稳定,此时土地覆盖的调节作用相比RWP时期减弱;PWP时期在温室气体强迫驱动下,地表温度增加显著,其贡献远超过火山活动、太阳活动两个外强迫因子,此时土地利用/覆盖强迫对增温显示出负向影响,同时北极涛动增强,进一步加剧PWP时期的增温。

     

长江下游南漪湖沉积记录的全新世以来温度变化

了解全新世的温度变化能为理解目前日益突出的全球变暖、评估未来全球气候变化给出重要的参考。在这项研究中,基于长江下游南漪湖沉积岩芯深度为0~450cm中161个样品的brGDGTs代用指标,对过去12.0ka的大气温度进行重建,以进一步深化对全新世温度变化的理解。发现湖泊周边土壤与湖泊沉积物brGDGTs分子组成存在显著差异：土壤以brGDGTs-Ⅰ系列为主,占到总比重的80%以上,计算得的MBT'_5ME平均值为0.81;湖泊表层和柱状沉积物的brGDGTs分子组成更相似,其brGDGT-Ⅰ和brGDGT-Ⅱ分别为43%、48%和62%、35%,对应的MBT'_5ME平均值分别为0.44和0.62,因此认为湖泊沉积物brGDGTs主要为自生来源,进而选用基于MBT'_5ME的湖泊温度经验计算式进行古温度的重建。重建的南漪湖年均大气温度自12.0 ka B.P.以来变化范围为13.8~22.4℃,根据变化趋势,可以分为4个阶段：①阶段,早全新世（约12.0~8.2 ka B.P.）,温度变化范围为15.1~20.6℃,属低温阶段;②阶段,中全新世（约8.2~6.0 ka B.P.）,温度为16.8~20.0℃,为稳定高温阶段;③阶段,中晚全新世（约6.0~3.0 ka B.P.）,温度为13.8~19.4℃,快速降温阶段;④阶段,晚全新世（约3.0 ka B.P.以来）,温度在17.4~22.4℃,快速升温阶段。通过对比其他古气候记录,可以得到以下结论：长江下游地区在约12.0~8.2 ka B.P.时期温度变化主要受高纬度冰川残留的影响,为低温时期;在约8.2~6.0 ka B.P.时期的温度变化主要受到较强的太阳辐射量控制,属稳定高温期,对应全新世大暖期;约6.0 ka B.P.后,温度受到6.0~3.0 ka B.P.中低纬度冷事件以及上升温室气体辐射强迫共同影响,呈现先降后升的"V"型变化趋势。本研究表明长江下游地区自12.0 ka B.P.以来温度变化主要受全球温度变化控制,自晚全新世以来温室气体辐射强迫是影响其温度变化的主要因素。

     

多模式温度集成预报

基于中国国家气象中心T213模式、德国气象局业务模式和日本气象厅业务模式2 m高温度预报, 利用神经网络方法中的BP网络建立了我国600多个站的温度集成预报系统, 该预报系统的预报时效为72 h, 间隔为3 h。通过对2004年1—5月的预报结果检验, 表明:集成的温度预报结果明显优于3个模式单独的预报结果, 72 h内预报的平均绝对误差在3 ℃以内, 并且不存在明显的系统误差, 预报达到了一定的精度, 可以为预报员提供定时、定点精细的客观温度预报参考。分区的检验结果表明:不同区域预报误差存在差别, 新疆和西藏误差比较大, 而长江流域和华南地区误差很小, 并且不同区域系统误差的情况也不相同。从总体情况看, 预报误差还存在日变化, 一般来讲, 夜间的预报误差小于白天。     

测定地下水补给温度与降雨量的最新方法--惰性气体法

地下水补给温度与降雨量是重要的水文地质参数,已有的测定方法大多只能给出其相对变化.本文介绍的惰性气体法能同时求得地下水补给温度与降雨量的值,其基本原理是:利用地下水中惰性气体的平衡溶解量计算出地下水补给温度;在得到地下水补给温度的基础上,利用地下水中惰性气体的"过剩空气"量计算出降雨量.该方法主要适用于封闭条件下的深层地下水.     

巴姆地震变形场和应力场：Ⅰ．用差分干涉雷达和Okada方法求解

本文对2003年12月26日伊朗东南部克尔曼省巴姆地区发生的6．6级地震产生的位移场、应变场和应力降分布进行了定量研究。首先从差分干涉雷达（D—InSAR）出发,求解出此次地震的同震干涉条纹和雷达视线方向的位移场,并从雷达干涉的相干图上清楚的观察到了发震断层的痕迹,得出此次地震的发震断层是巴姆断层以西的隐伏断层的结论。然后结合Harvard的CMT（震源机制解）结果、Nakamura的断层结果（Arg—e—Bam隐伏断层）以及本文D—InSAR求解出的发震断层结果,利用Okada程序,计算出此次地震的北、东、垂向三个位移分量,投影得到雷达视线方向的位移,将投影结果与由D—InSAR得到的位移场比较,看到我们所讨论的断层模式可以很好的解释差分干涉雷达的观测结果,可以合理的解释Arg—e—Bam隐伏断层为此次地震的发震破裂断层。通过分析地震的破坏程度分布图,隐伏断层为发震断层的解释可以很好的符合巴姆地震的等震分布图。最后,本文利用Okada程序计算得到了此次地震所产生的应变场和应力降场。     

巴姆地震变形场和应力场：Ⅱ．用FEPG有限元方法求解

本文利用FEPG有限元程序对2003年12月的巴姆地震变形场和应力场进行了模拟计算.2003年12月26日,巴姆地区发生6.6级地震.Nakamura、Suzuki等人利用余震资料和地震破坏程度的分布图分析了余震震中的统计分布形式,得到了此次地震的发震断层是巴姆断层以西大约5km的Arg-e-Bam隐伏断层的结论.凌勇等人从差分干涉雷达(D-InSAR)出发,得到了此次地震的同震干涉条纹和雷达视线方向的位移场,并从雷达干涉的相干图上确定了发震断层的痕迹.他们还利用Okada程序模拟计算了此次地震的位移场,模拟计算的结果与D-InSAR测量的位移场比较符合.Okada程序从断层的位错为出发点进行计算,从运动学角度对此次地震变形场和应力场进行研究;本文从动力学的角度出发,研究远场区域边界的应力状态以及断层的物性参数的变化对巴姆地震形变场的影响,将各种计算结果进行对比的同时也和前人的结果相比较.本文计算中采用了凌勇等人的断层参数,即Arg-e-Bam隐伏断层为近南北走向,向东倾斜,近直立的倾角,右旋走滑,其(Strike,dip,slip)为(175°,80°,173°).断层未延伸到地表,自地面以下1km处往下延伸16km的宽度,断层长度为20km.对断层的杨氏模量、泊松比、断层附近区域的边界受力大小、两个主应力的比例以及主应力的方向的改变对计算结果的影响做了讨论.最后通过上述几组计算结果建立了一个与前人结果较为符合的巴姆地震参数模型.通过计算,一方面揭示了应力状态和物性参数的影响,另一方面也说明Arg-e-Bam隐伏断层是此次地震的发震断层这一结论是可信的.     

软土地区人工冻土无侧限瞬时抗压强度的试验研究

冻结法施工在上海隧道建设中(如隧道旁通道、地下泵房等的设计与施工)得到广泛应用,也曾引发过严重的地质灾害(如上海地铁4号线外滩段的地质灾害)。因此安全、经济、合理地将冻结法用于上海软土地区隧道建设中已经成为上海工程建设中的一个重要的研究课题。本文以上海复兴东路越江隧道旁通道冻结法施工中遇到的第⑥层粉质粘土及第⑦层粉细砂为研究对象,针对设计冻结壁重要强度参数无侧限瞬时抗压强度,进行了室内试验研究,揭示了两种土的冻结强度随温度的变化关系,同时研究了粉细砂的冻结强度随含水率的变化规律。     

未来北极夏季陆面气温变化区域特征及其与北大西洋海面温度的关系

未来变暖背景下北极气候变化特征研究具有重要意义,基于国际耦合模式比较计划第六阶段（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6）中对北极气候变化模拟能力较好的模式模拟结果,研究SSP2-4.5情景下21世纪北极2 m气温的时空变化特征及其影响因素。结果表明：（1）极地陆地的欧亚大陆（Eurasia,EA）和北美-格陵兰（Greenland,GL）对全球变暖具有不同的响应。EA在21世纪中叶前变暖趋势显著,之后主要表现为年代际尺度的冷暖振荡;GL则始终保持增暖趋势。EA、GL分区气温均存在年际、年代际（10~20 a）尺度上的波动,GL分区还存在20~40 a的准周期变化。（2）前冬北大西洋涛动正位相会引起次年夏季北大西洋呈南北向“-、+、-”三极型海面温度异常,并通过影响大气环流导致EA分区气温正异常,这种影响主要体现在年代际尺度上。（3）北大西洋多年代际振荡为正异常时,北美至格陵兰位势高度偏高,GL分区增暖,并且这种影响在21世纪70年代后更重要;北太平洋北部的海面温度正异常对GL分区增温也有贡献。     

森林冠层和森林边界层大涡模拟

在采用各向异性湍流动能闭合方案和3阶Runge-Kutta时间积分方案的大涡模式中,引入由森林冠层粗糙元造成的动量拖曳项、热量输入项和TKE耗散项,以模拟森林冠层和森林边界层的气象场. 通过中性和不稳定层结条件下不同叶面积指数算例的模拟分析及与已有观测结果的比较表明,本文所建大涡模式对森林冠层和森林边界层有较好的模拟效果. 进一步研究表明：不稳定层结条件下较稠密的森林冠层中特有的Kinking & Pairing湍涡结构与森林边界层中湍流的大涡运动相互作用,形成了森林冠层附近的温度斜坡型结构.