Energy-Casimir方法在中尺度扰动稳定性研究中的应用

考虑湿空气中的水汽效应,引进Casimir函数(它是虚位温的单值函数),在x方向动量方程和总能量方程的基础上,采用Energy-Casimir方法建立了三维非地转平衡和非静力平衡的拟能量波作用方程,由于该方程建立在非地转平衡和非静力平衡的动力框架下,因此可用于讨论层结稳定大气内中尺度扰动系统的发展演变.理论分析表明,拟能量波作用方程具有非守恒形式,其中的拟能量波作用密度主要由扰动动能、有效化能和浮力能三部分组成;拟能量波作用密度局地变化除了受拟能量波作用通量散度影响之外,纬向基本气流切变、科氏力作功以及山非绝热加热和水汽相变所构成的波作用源汇项对其也都有贡献.诊断分析结果表明,对流层中低层的拟能量波作用密度与观测的6 h累积地面降水在水平空间分布和时间演变趋势上比较接近,说明拟能量波作用密度能够较好地抓住强降水区上空对流层中低层动力场和热力场的扰动特征,并在一定程度上可以有效地表征降水系统的发展演变,因而与地面降水量存在紧密联系.波作用方程各项的计算分析表明,波作用通量散度与拟能量波作用密度局地变化的倾向以及强降水区的变化比较一致,并且在强度上强于纬向基本气流切变项和科氏力作功项,因此波作用通量散度对拟能量波作用密度的局地变化具有重要贡献.     

多层城市冠层模式的建立及数值试验研究

为在城市气象数值模拟中更好地体现由城市发展引起的下垫面土地利用改变及人为活动对大气过程的影响,建立了基于建筑物三维分布的多层城市冠层模式,冠层内动力方程组考虑了建筑物冠层拖曳力的作用及雷诺应力的影响,通过引入建筑物宽度、间距以及垂直分布密度指数等建筑物形态特征参数,以更好地体现城市复杂地表对大气温度、湿度及动量方程的影响.同时,该模式分屋顶、4个侧壤及地面分别考虑辐射及能量平衡求解表面温度,计算各表面与大气的通量交换,并考虑辐射阴影效应、冠层内部各个面之间的可视因子、以及与冠层内建筑物密度指数、可视因子等相关的多重反射辐射导致的辐射截陷作用.模式的离线检验结果表明:(1)冠层模式计算风廓线与风洞实验测量数据吻合良好;(2)离线冠层模式能够模拟实际小区的风速、温度垂直廓线,并能够较好地体现小区内气温日变化.冠层模式与区域边界层模式耦合检验结果表明:(1)耦合模拟的近地面(2 m处)气温及地表温度的结果明显优于传统的水泥平板方案,尤其是在夜间,水泥平板方案与实测气温最大偏差4 K左右,耦合模拟方案为1-2 K;(2)耦合模拟方案考虑了建筑物对冠层之上的拖曳力影响以及建筑物形态结构对雷诺应力的影响,风速(10 m处)计算结果与观测值相差约在1 m/s,水泥平板方案偏差3 m/s左右.     

湘黔边境一次高空槽前型飑线天气过程的成因分析

综合多种观测资料,对2006年8月1日发生在湘黔边境的一次强对流天气过程的成因进行了分析.结果表明:这是一次典型的高空槽前型飑线过程,副热带高压的迅速东退、强湿度梯度及其南北两侧冷暖空气的辐合造成的强湿度锋锋生作用触发了强对流;强对流发生前和发生时大气层结的不稳定、良好的水汽输送及辐合条件对其发生发展十分有利;高层强辐散与低层强辐合的耦合形势以及强上升运动为强对流的发生发展提供了有利的动力条件.     

物理量场配置对豫中地区暴雨落区的影响分析

利用常规探空和地面观测资料以及NCEP 1°×1°6 h再分析资料,对2007年7月4-6日发生在河南中部的一次暴雨过程的环流背景和物理量场进行了诊断分析,重点分析了物理量场配置对豫中地区暴雨落区的影响.结果表明:稳定的西太平洋副热带高压、对流层中层低槽和低空切变线是造成这次暴雨过程的主要影响系统;低空西南急流为强降水的发生提供了充沛的水汽和不稳定能量,暴雨区位于急流出口区北侧,南风分量对降水强度的影响较大;深厚的中低层气旋性辐合、高层反气旋辐散触发了不稳定能量的快速释放;强降水落区与深厚的上升运动有着较好的对应关系.     

2008年初南方雨雪冰冻灾害天气的大气层结和地面特征的数值模拟

冬季的雨雪预报,尤其是冻雨的预报涉及多种尺度系统与复杂物理因素的影响。为了探讨这方面的问题,作者采用中尺度数值模式MM5对2008年初我国南方持续性雨雪、冰冻灾害天气中的1月26～29日过程做了模拟试验研究,并根据模拟结果对1月26～29日期间的水汽条件、地面特征和大气层结条件等重要环境条件进行了分析。分析指出,模拟结果能基本再现冬季这种持续性过程的降水带分布;长江或江南地区的准静止锋的存在,水汽在锋前对流层低层辐合,并沿锋面向上爬升凝结,爬升到达的高度和强水汽带的宽度与观测基本一致。模式还能再现有利于冻雨产生的层结条件,包括中层冻结层、暖层、逆温层和地面温度0℃线的位置;研究指出,利用模式输出的层结、地面条件以及降水状况可以大致得到冻雨可能发生的范围。     

华北地区一次连续大雾的诊断分析

对2004年11月29日到12月4日华北地区一次连续大雾过程进行了分析.结果表明:高空西北气流以及西南暖湿气流是大雾发生的重要条件;大雾期间地面上的相对湿度达到了94%以上,华北地区先后被稳定的大陆高压和鞍形场控制.低层充沛的水汽、稳定的层结条件以及低空风速较小导致该地区水汽不能及时随大气扩散;高层下沉以及低层有弱的上升气流在低空的某层高度上易形成稳定层结,导致大雾的形成.     

饱和砂土液化的动三轴试验判断与评价

基于动三轴砂土液化试验,采用抗液化剪应力判剐方法和地震反应分析计算结果与地震剪应力时程相结合的综合判别方法,对某长江大桥工程场地的饱和砂土液化进行了判断,并对其液化危害程度进行了等级划分,给出了不同超越概率下的预测结果。     

鄂尔多斯盆地长9油层组石油运聚规律研究

鄂尔多斯盆地长9油层组是一个新发现的含油层。迄今为止,有关长9油层组石油运聚成藏机理尚不清楚,特别是对石油运聚规律缺乏认识。该问题的解决会进一步完善鄂尔多斯盆地中生界延长组石油成藏理论;同时,对长9油层组石油勘探开发具有重要的指导作用。我们对长9油层组石油来源、油气输导体系、油气运移路径和油气运移动力等油气运聚条件特征及其不同地区差异进行了研究,结果表明,长9油层组原油主要来自长7烃源岩,只有在志丹局部地区来自长7和长9烃源岩;长9油层组石油的纵向运移路径是由上向下运移;孔隙型输导体和断层、构造裂隙输导体是长9油层组石油运移的主要输导体;盆地长7油层组普遍存在高过剩压力带,长7与长9油层组之间存在较大的流体压力差,因此长7油层组生成的油气在高过剩压力驱动下可以向下运移,进入储层物性相对好的长9砂体聚集成藏。同时,建立了3种长9油层组油气运聚模式,讨论了长9油层组油气运聚机理     

黔西南白层超基性岩墙锆石SHRIMP U-Pb年龄和Hf同位素组成研究

文章对黔西南白层地区出露的燕山期超基性岩墙进行了单颗粒锆石SHRIMP U-Pb年龄和Hf同位素组成研究,获得A、B两组不同的锆石年龄.A组锆石呈不规则粒状,具不完整的宽大条带,12颗锆石的 SHRIMP U-Pb年龄加权平均值为(84±1)Ma,代表了超基性岩墙的侵位年龄;锆石Hf原位分析表明,176Hf/177Hf从0.282561到0282719,εHf(84 Ma)平均为-3.61,表明岩浆源区主要以富集地幔为主,并受到部分地壳物质的混染.B组锆石晶形完整,具典型的中酸性岩浆型振荡环带,3颗锆石的SHRIMP U-Pb模式年龄为409～450 Ma.176Hf/177Hf从0282379到0282440,εHf(t)平均为-3.77,均低于A组锆石,属于捕获锆石.据此认为84 Ma左右由于华南岩石圈伸展,软流圈地幔上涌,导致岩石圈富集地幔部分熔融,熔体上升过程中与409～450 Ma左右形成的少量地壳岩石发生混染,随后快速侵位冷凝而形成基性-超基性岩墙.白层地区84 Ma的超基性岩浆活动是整个华南西部燕山晚期(80～90 Ma)岩浆活动的一部分.右江褶皱带周缘的燕山晚期岩浆活动主要与大规模的Sn、W、Ag、Cu、Pb、Zn等矿床有关,但右江褶皱带内部的燕山晚期岩浆活动是否与以卡林型金矿为代表的低温热液矿床有成因上的联系,尚需更多矿床年代学资料的证实.     

关中平原全新世土壤与环境研究

根据蓝田田家村、长安四府村、西安吴家坟和岐山雍川村剖面样品的粒度分析、CaCO3含量测定和微结构的鉴定资料得知,关中平原全新世中期形成的土壤S0具有明显的淀积粘化特征和现代沉积间断条件下发育的土壤剖面特点,该层土壤的构成物质至少有一部分是由先前形成的黄土经成壤作用改造而成的。关中平原S0的粘化类型不仅可以指示当地温湿的气候环境和很少有沙尘暴活动,而且它与西北荒漠区全新世千年尺度上的环境变化存在遥相关关系。全新世晚期发育的黄土L0是在相对冷干条件下形成的狭义土壤,它具有明显的残积粘化和残积—淀积粘化特征,它发育在沙尘暴连续堆积的条件下,形成了厚度大发育弱的粘化层和厚度大而均匀分布的CaCO3淀积层。全新世黄土剖面特征显示,在风尘连续堆积条件下发育的土壤可以不具有明显的剖面分层,厚度可以大于2 m。关中平原全新世L0发育时的气候与西北荒漠区的气候也存在遥相关关系。