基于对流可分辨集合预报的阜宁龙卷概率预报研究

本文针对2016年6月23日江苏阜宁龙卷,设计了两组对流可分辨尺度集合预报:一组以ERA5再分析资料为初始和侧边界(CEFS_ERA5);另一组以NCEP GEFS为初始和侧边界(CEFS_GEFS),评估了两组试验对此次龙卷的预报能力。结果显示:两组对流尺度集合预报均有约半数以上成员能够再现龙卷超级单体的特征;2~5 km上升螺旋度(UH25)对本次龙卷超级单体有较好的预报指示意义。在上述分析的基础上,考虑位置预报偏差,提出了一种基于UH25的邻域龙卷概率预报产品,分析了龙卷概率预报技巧对关键参数邻域半径和UH25阈值的敏感性,CEFS_ERA5邻域半径取15个格点,UH25阈值取250 m²·s^-2最优;而CEFS_GEFS邻域半径取15个格点,UH25阈值取100 m²·s^-2最优。总的来说,邻域概率预报产品显著提升了对此次龙卷概率预报水平。     

高岭电厂附近海域海流状况调查分析

本文对辽东湾西侧高岭电厂附近海域海流调查资料,进行了数据处理和分析。对8月份,8个测点三个航次的实测海流资料,进行了调和分析。利用调和常数和实测海流记录推算了流速和流向的标准偏差。两种方法分析结果表明:调和分析精度较高,结果可靠。调查区实际海流中,以潮流为主,余流次之。本海域最大可能潮流的分布,与离岸距离及水深有关,其分布趋势与等深线相类似。潮流性质为正规半日潮。由于受秦皇岛外M_2分潮无潮点的影响,潮汐性质有明显的日潮特性。流型为往复流。对潮流的垂向结构进行了分析研究。     

新型城镇化的人地耦合异速增长分析方法

在新型城镇化背景下的城市人口规模与用地面积变化具有复杂性,研究两种要素城镇化水平的相对增长关系,有助于探索人地耦合发展的协同态势及变化动因。本文选取广州市2000—2015年的Landsat时序影像与2000、2010和2015年的人口普查与年鉴数据,在街道（乡镇）尺度上计算人口土地城镇化耦合指数识别4种耦合类型,并在此基础上提出年均增长率异速关系拟合方法。研究结果表明：① 2000—2015年广州市街道（乡镇）人口和土地城镇化呈现明显的圈层结构（核心、内、外圈层）特征,4种人地耦合类型的异速增长分别呈现正异速、负异速、负幂律3种形式,证明人地耦合分类的异速增长建模方法有助于分析人地城镇化的动态演化过程;② 基于人地耦合指数的异速标度分析表明,核心圈层—内圈层—外圈层结构上分别形成了高度集约—集约—相对粗放式扩张的发展格局,结合城市更新改造的空间分析,说明这一特色新型城镇化模式在广州具有一定成效,已初步形成了核心圈层与内圈层协同发展的态势,但需要注意防控外圈层的粗放型增长。研究结果可为新型城镇化理论内涵的认知探索和广州市案例的实证研究提供支持。     

未来黄、东海营养盐浓度变化情景预测

本文基于FGOALS(Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land System model)对未来气候情景的预测结果,结合千年生态评估的未来两个情景下的河流营养盐载荷特征,利用黄、东海水动力模型和生态模型并采用降尺度的方法对未来黄、东海营养盐的分布特征进行情景预测。结果表明,两个情景下未来河口邻近海区营养盐浓度将显著增加,富营养化加剧;GO(Global Orchestration)情景下,河流无机氮载荷增幅较大,夏季黄海中部无机氮浓度明显升高;AM(Adapting mosaic)情景下,由于河流无机磷载荷增幅较大,海区氮磷比有所下降,夏季黄海中部表层无机氮浓度降低,而在底层升高。通过敏感性实验并结合收支分析对各海区水动力条件未来变化、河流载荷变化的相对贡献进行了评估:相对于水温和水动力环境改变,河流营养盐排放量的增长是未来营养盐浓度增加的主要原因。营养盐收支分析表明,未来对流和混合输运的变化有助于黄海营养盐浓度的增加,夏季生物量升高造成更多碎屑沉降并在底层矿化使得层化季节冷水团底部营养盐浓度增长;长江口邻近海区营养盐浓度增长主要受冲淡水羽流的影响;净初级生产增加加剧了营养盐的消耗。     

加拿大海盆北部营养盐限制作用研究

利用2008年夏季中国第三次北极科学考察获得的营养盐、叶绿素a、温度和盐度等数据资料,结合现场营养盐添加实验的结果讨论西北冰洋加拿大海盆北部营养盐对浮游植物生长的限制作用。结果表明:由于融冰水稀释作用,加拿大海盆B80站约20m深度存在较强的盐跃层,阻碍了水体上下混合。较低浓度的溶解无机氮(DIN)和硅酸盐(分别为0.31μmol/L和0.94μmol/L)以及严重偏离Redfield比值的N/P、N/Si比值(分别为0.42和0.32)表明加拿大海盆表层水体存在N和Si限制。根据现场营养盐加富实验各培养组叶绿素a浓度变化、营养盐吸收总量差异和浮游植物种群结构,进一步表明氮是北冰洋海盆首要限制营养盐,而Si则抑制了硅质生物的生长。同时,较小的硝酸盐半饱和常数(Ks)证明即使在营养盐充足的情况下北冰洋海盆浮游植物生长速率也处于较低水平。计算得到各培养组营养盐吸收比例(N/P比值)均大于Redfield比值,可能是培养实验过程中以微型、微微型浮游植物为主,硅藻等小型浮游植物为辅造成的。     

楚科奇海盆M04柱晚更新世以来沉积古环境记录

对"中国第五次北极科考"采自楚科奇海盆的M04柱进行粒度、冰筏碎屑、黏土矿物、岩心XRF扫描、沉积物颜色分析,初步建立了楚科奇海盆晚更新世MIS4期以来的沉积地层框架。MIS4期以来,楚科奇海盆M04柱沉积物粒度和黏土矿物组成具有明显的冰期/间冰期变化特征,冰期沉积物粒度分布以双峰态为主,由洋流搬运和海冰搬运沉积组分组成,伊利石含量高、高岭石含量低;间冰期沉积物具有三峰态粒度分布特征,由海冰搬运、洋流搬运和冰山搬运沉积组分组成,伊利石含量低、高岭石含量高。通过M04柱黏土矿物组合类型与北冰洋边缘海盆的表层沉积物黏土矿物组合类型对比表明,晚更新世以来楚科奇海盆沉积环境发生显著变化:温暖的间冰期受波弗特涡流驱动,波弗特海为研究区的物源输入提供了主要贡献;寒冷的冰期表层环流呈反向输运,细颗粒物源碎屑以东西伯利亚海的输入为主。     

内核及外围尺度对热带气旋强度影响的数值试验

采用WRF数值模式模拟并对热带气旋尺度与强度关系进行了探讨,且初步诊断分析了内核及外围尺度对热带气旋强度影响的可能机制,结果表明:(1)内核区较大时的缩放引起角速度变化是其影响热带气旋强度的机制之一;(2)内核区较小时的进一步收缩引起的眼区次级环流破坏是其影响热带气旋强度的一种机制;(3)外围尺度变化造成低层上升至高层的水汽总量变化,是其影响热带气旋强度的一种机制;另一方面,外围尺度发生变化使得低层气流向热带气旋内的辐合减少,亦是其影响热带气旋强度的机制之一。     

因子克里格分析支持的重金属元素空间多尺度变化特征——以北部湾东北部海域为例

将因子克里格分析方法应用于海底沉积物重金属元素空间多尺度变化的研究中,分析了北部湾东北部表层沉积物中7种重金属元素,Ni、Cu、Zn、Pb、Cr、As和Cd的空间多尺度结构特征,识别并分离了重金属元素不同尺度的空间变化,并探讨了各个尺度上重金属的物源及控制因素。结果显示,研究区重金属存在块金效应、变程为30km的球状结构(短变程尺度)和变程为140km的球状结构(长变程尺度)等三种尺度的空间结构,并拟合了研究区7种重金属元素的线性协同区域化模型。短变程尺度上,7种重金属元素的空间分布表现为"点状"或"条带状"的局部尺度的空间变化特征;长变程尺度上,7种重金属元素的空间分布反映出"片状"的区域尺度的空间变化特征。局部尺度上,Zn、Cr、Ni、Cu、Pb和Cd等元素主要源于海南岛、雷州半岛、广西大陆等陆地母岩物质,其空间分布特征受到了沉积物粒度的控制作用;而As主要受到海南岛、雷州半岛的人为污染成分的影响。区域尺度上,Zn、Cr、Ni和Cu主要来源于雷州半岛、海南岛的母岩物质,其次为广西大陆;As主要来源于海南岛的母岩物质,其次为雷州半岛、广西大陆。这些重金属元素在北部湾终年逆时针大环流的控制下,进行搬运、迁移并沉积在"汇聚中心",形成了研究区重金属元素区域尺度上NWW-NNW向的分布格局;而As不同于其他元素的亲陆的NNW向分布特征,主要源于其不同的地球化学行为。     

近2Ma帕里西-维拉海盆沉积物中碎屑组分粒度特征及其物源和古气候意义

对帕里西-维拉海盆PV090102孔深海沉积物中碎屑组分进行了粒度分析。结果表明,沉积物碎屑组分的平均粒径为3.2μm,粒径总体变化范围在0.5~32μm,粒度频率分布呈双峰负偏态特征。利用Weibull分布函数对粒度数据进行拟合,分离出粗、细两个不同的端元组分。细粒端元的粒径分布范围较窄,大多在0.5~16μm,峰值较高,众数粒径约为2μm,其特征与北太平中部风尘一致,推测主要为来源于亚洲大陆的风尘,它的百分含量在60%~90%,是碎屑组分的主要物质来源。粗粒端元的粒径分布范围较宽,约为1.6~32μm,峰较扁平,粒径的众数在10μm左右,主要是来自于周围海脊和岛弧的火山物质。PV090102孔沉积物碎屑组分中不同粒度组分对近2 Ma以来亚洲大陆干旱和大气环流系统增强有很好的响应,同时还记录了0.5 Ma以来西太平洋火山活动增强。这些研究结果表明西北太平洋沉积物的粒度组成有助于重建第四纪以来东亚大陆干旱和大气环流历史。