Simulations of the 100-hPa South Asian High and precipitation over East Asia with IPCC coupled GCMs

The South Asian High (SAH) and precipitation over East Asia simulated by 11 coupled GCMs associated with the forthcoming Intergovernmental Panel on Climate Change’s (IPCC) 4th Assessment Report are evaluated. The seasonal behavior of the SAH is presented for each model. Analyses of the results show that all models are able to reproduce the seasonal cycle of the SAH. Locations of the SAH center are also basically reproduced by these models. All models underestimate the intensity and the extension of coverage in summer. The anomalous SAH can be divided into east and west modes according to its longitudinal position in summer on the interannual timescale, and the composite anomalies of the observed precipitation for these two modes tend to have opposite signs over East Asia. However, only several coupled GCMs can simulate the relationship between rainfall and SAH similar to the observed one, which may be associated with the bias in simulation of the subtropical anticyclone over the West Pacific (SAWP) at 500 hPa. In fact, it is found that any coupled GCM, that can reproduce the reasonable summer mean state of SAWP and the southward (northward) withdrawal (extension) for the east (west) mode of SAH as compared to the observed, will also simulate similar rainfall anomaly patterns for the east and west SAH modes over East Asia. Further analysis indicates that the observed variations in the SAH, SAWP and rainfall are closely related to the sea surface temperature (SST) over the equatorial tropical Pacific. Particularly, some models cannot simulate the SAWP extending northward in the west mode and withdrawing southward in the east mode, which may be related to weak major El Ni?no or La Ni?na events. The abilities of the coupled GCMs to simulate the SAWP and ENSO events are associated partly with their ability to reproduce the observed relationship between SAH and the rainfall anomaly over East Asia.     

非线性波浪时域计算的三维耦合模型

将计算区域Ω划分为内域Ω₁和外域Ω₂(Ω₂=Ω-Ω₁),外域控制方程采用改进线性频散特性的二维Boussinesq方程,用预报一校正法数值求解;结构物附近的内域控制方程为三维Navier-Stokes方程,由VOF方法数值求解。通过在外域和内域相匹配的交界面上设置合适的速度和波面边界条件,建立了三维非线性波浪时域计算的耦合模型。模拟试验表明:(1)耦合模型数值波浪水池可以产生稳定的、重复性较好的波动过程;(2)用耦合模型数值波浪水池求解较大浅水区域上的非线性波浪数值计算问题可以取得较高的计算效率,同时又能得出结构物附近的复杂流场。     

Mitigation of railway induced ground vibration by heavy masses next to the track

The effectiveness of heavy masses next to the track as a measure for the reduction of railway induced ground vibration is investigated by means of numerical simulations. It is assumed that the heavy masses are placed in a continuous row along the track forming a wall. Such a continuous wall could be built as a gabion wall and also used as a noise barrier. Since the performance of mitigation measures on the transmission path strongly depends on local ground conditions, a parametric study is performed for a range of possible designs in a set of different ground types. A two-and-a-half dimensional coupled finite element–boundary element methodology is used, assuming that the geometry of the problem is uniform in the direction along the track. It is found that the heavy masses start to be effective above the mass–spring resonance frequency which is determined by the dynamic stiffness of the soil and the mass of the wall. At frequencies above this resonance frequency, masses at the soil׳s surface hinder the propagation of surface waves. It is therefore beneficial to make the footprint of the masses as large and stiff as possible. For homogeneous soil conditions, the effectiveness is nearly independent of the distance behind the wall. In the case of a layered soil with a soft top layer, the vibration reduction strongly decreases with increasing distance from the wall.     

陆面模式中氮循环过程的引入Ⅰ:模式介绍及站点验证（英文）

陆地生态系统氮循环对碳循环过程及其对气候变化的反馈具有重要的影响,但当前陆面模式多数都没有考虑氮循环过程对碳循环过程的限制。本研究基于氮在土壤-植被-大气中的传输交换过程,将氮循环过程引入到陆面模式AVIM(Atmosphere-Vegetation Interaction Model)中,发展形成包含碳氮耦合过程的新版模式AVIM-CN。与2004-05年当雄生态系统定位站通量观测数据相对比,模式中引入氮循环过程后,高寒草甸的总初级生产力模拟值从1.1403 gC m^-2d^-1降到了0.7073 gC m^-2d^-1,前者更接近通量站的观测值0.5407 gC m^-2d^-1。生态系统呼吸的模拟值也从1.7695 gC m^-2d^-1降到了1.0572 gC m^-2d^-1,更接近对应的通量观测值0.8034 gC m^-2d^-1。整体而言,在模式中考虑氮的限制作用后,当雄站的热量通量和碳通量的模拟值更接近实测值。不考虑氮过程对碳过程的限制,模式高估了约40%的陆地生态系统碳通量。     

耦合模式长期积分中东亚夏季风与ENSO联系的不稳定性

通过对挪威卑尔根全球大气-海洋-海冰耦合模式300a控制积分结果进行交叉子波分析,揭示了东亚夏季风（EASM）与同期Nio3区（90°W～150°W,5°S～5°N）海洋表面温度异常的相关关系在长期变化中是不稳定的,呈现出明显的阶段性特征.气候要素场在二者联系的紧密（HCP）和微弱（LCP）时期差别显著,在HCP时期,西北太平洋对流层低层出现一对耦合的异常气旋和反气旋性环流系统;东南亚地区对流层低层表现为强东风异常,风速的年际变率加大;热带西太平洋对流层温度和位势高度场的年际变率普遍加强.此外,中国夏季降水与同期Nio3区海洋表面温度异常的相关关系在上述两种时期也存在较大差别.     

CMIP5气候模式对东亚夏季平均环流场模拟能力的评估

利用第五次耦合模式比较计划(Phase 5 of Coupled Model Intercomparison Project,CMIP5)提供的30个全球气候模式模拟的1961~2005年的夏季逐月环流场资料及同期NCEP再分析资料,引入泰勒图及各种评估指标,探讨全球气候模式对东亚夏季平均大气环流场的模拟能力,寻求具有较好东亚夏季环流场模拟能力的气候模式。结果表明:1)全球气候模式能够模拟出东亚夏季平均大气环流的基本特征,CMIP5模式的总体模拟能力较第三次耦合模式比较计划(CMIP3)有较大程度的提高,如CMIP5模式对东亚大部分地区夏季海平面气压(Sea Level Pressure,SLP)场的模拟偏差在6 h Pa以内。2)模式对不同层次环流场的模拟能力存在差异,500 h Pa高度场的模拟能力最强,其次为100 h Pa高度场、850 h Pa风场,SLP场最弱;对东亚夏季主要环流系统的模拟对比发现,模式对印度热低压及东伸槽强度指数的模拟能力最好。3)综合CMIP5模式对东亚夏季各层次平均环流场以及主要环流系统的模拟能力,发现模拟较好的5个模式为CESM1-CAM5、MPI-ESM-MR、MPI-ESM-LR、MPI-ESM-P和Can ESM2。4)相对于单一模式,多模式集合平均(MME)模拟能力较强,但较优选的前5个模式集合平均的模拟能力弱。     

电感耦合等离子体质谱法测定高海拔地区地热水中的微量元素

西藏地区地热水矿化度较高,且西藏地区海拔高分压低,造成电感耦合等离子体质谱/发射光谱仪(ICP-MS/OES)的工作条件与低海拔地区不同,因此测定样品时无法采用与低海拔地区相同的测定方法。本文通过优化仪器的工作条件、加入内标元素和建立干扰校正方程等方法,消除了低分压和高矿化度的影响,建立了ICP-MS同时测定高海拔地区地热水中的12种微量元素的方法,并对地热水中的放射性元素铀进行检测。测定元素校准曲线的相关系数都在0.9995以上,方法检出限为0.012~0.128μg/L,相对标准偏差(RSD)为1.2%~6.8%,样品加标回收率为95.7%~106.5%。结合本课题组前期的研究成果,本文提出,ICP-MS法更适合较高矿化度地热水中微量和痕量元素的测定,ICP-OES法则适用于主量元素的测定,两种方法的结合,可建立高海拔地区地热水的分析技术体系。     

统计降尺度法对未来区域气候变化情景预估的研究进展

由于迄今为止大部分的海气耦合气候模式（AOGCM）的空间分辨率还较低,很难对区域尺度的气候变化情景做合理的预测,降尺度法已广泛用于弥补AOGCM在这方面的不足。简要介绍了3种常用的降尺度法：动力降尺度法、统计降尺度法和统计与动力相结合的降尺度法;系统论述了统计降尺度方法的理论和应用的研究进展,其中包括：统计降尺度法的基本假设,统计降尺度法的优缺点，以及常用的3种统计降尺度法；还论述了用统计降尺度法预估未来气候情景的一般步骤，以及方差放大技术在统计降尺度中的应用；同时还强调了统计降尺度方法和动力降尺度方法比较研究在统计降尺度研究中的重要性；最后指出统计与动力相结合的降尺度方法将成为降尺度技术的重要发展方向。     

青藏高原东南缘现今大震活动特征及其趋势：活动构造体系角度的初步分析结果

青藏滇缅印尼歹字型构造体系是地质力学中最为典型的反"S"状(或"Z"状)旋扭构造体系,其中各构造部位之间在运动学与动力学方面具有密切的成生联系,并且现今活动性非常显著,属于典型的活动构造体系。梳理分析该构造体系中M≥6.8历史大地震的活动状况发现,与其运动学方面的整体性与协调性相对应,其头部、中部与尾部之间的大地震活动具有明显的联动效应,即当头部与尾部发生大地震序列后不久(大致为几个月、几年或十几年尺度),中部(尤其是我国的川滇强震区)随即也会发生大地震。但在1997年以来的最近一次大地震活动序列中,构成该构造体系中段的川滇地区却出现了长达15年之久的"异常平静"状态,这无疑意味着该区未来发生大地震的危险性将显著增加。进一步结合西南地区川滇弧形旋扭活动构造体系研究的最新成果,依据活动断裂带上大地震危险性判定的离逝时间、地震空区和强震连锁反应等"三准则",初步认为该区当前存在至少9个比较明显的大地震危险区带,包括:鲜水河-小江断裂带上的安宁河段、巧家段和南端的澄江-建水段,理塘-大理-瑞丽弧形活动构造带上的畹町断裂带和南汀河断裂带、滇西北裂陷带中的鹤庆-松桂断陷盆地区和程海-宾川断裂带期纳-宾川段,澜沧-景洪断裂带的景洪段,以及近南北向的保山断陷盆地和元谋断陷盆地。这一研究结果将有助于进一步全面认识我国西南地区当前的大地震形势,进而科学部署开展地震地质与地震预报预测工作。     

封闭压力酸溶-电感耦合等离子体光谱法测定钨矿石中的钨

由于钨在酸性介质中极易发生水解生成水合三氧化钨,通常将钨矿石样品碱熔后采用重量法、光度法等传统方法进行测定,但这些方法操作繁琐,称样量较大(0.1~0.5 g)。本文采用封闭压力酸溶分解样品,钨矿石样品在170℃密闭20 h,然后迅速溶解于10%氢氟酸和5%浓硝酸的混合酸中,使钨形成稳定的易溶解的六价配合物,用耐氢氟酸进样系统的电感耦合等离子体光谱仪测定其中钨的含量,方法精密度为1.5%~6.4%(RSD,n=10),检出限为0.039~0.042μg/g。方法经钨矿石国家标准物质验证,测定值与标准值一致;与分光光度法对照,测定结果吻合。本方法有效地解决了钨在酸性介质中极易水解的问题,溶样时间相对较短(20 h),无需进行赶酸、复溶等步骤,操作简单,可满足钨含量在0.015%~50%范围的钨矿石的日常分析要求。