台风移动规律的研究 Ⅱ．小地形与边界层的动力作用

从支配台风中心移动的基本方程出发，着重分析了小地形（地形高度与台风系统的垂直厚度相比为小量）的抬升作用和边界层的摩擦作用对台风移动影响的定性特征。结果表明，较高地势对台风有“吸引”作用；边界层摩擦辐合引起的艾克曼抽吸有利于台风产生沿局地流场引导速度方向的加速度。     

天山南坡暖季暴雨过程的水汽来源及输送特征

利用1981—2020年5—9月天山南坡16个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR GDAS再分析资料,分析天山南坡暖季暴雨过程的环流形势,并采用HYSPLIT模式,模拟追踪水汽源地及输送特征。结果表明:天山南坡暖季暴雨主要发生在南亚高压双体型、500 hPa以上西南急流(气流)、700 hPa切变辐合以及天山地形辐合抬升的重叠区域。水汽主要源自中亚、大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近,经TKAP(塔吉克斯坦、吉尔吉斯坦、阿富汗东北部、巴基斯坦北部和印度西北部)、南疆、北疆关键区,分别从偏西、偏南、偏北通道输入暴雨区,700 hPa以上偏西通道、以下偏北通道占主导地位,且贡献最大的是南疆关键区。源自中亚的水汽主要输送至暴雨区700 hPa及以下,对暴雨的贡献较大,且沿途损失较大;源自大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近的水汽主要输送至暴雨区700 hPa以上,对暴雨的贡献较小。另外,中低层还存在源自北疆、南疆、北美洲东部、蒙古的水汽。基于上述特征,建立了天山南坡暖季暴雨过程水汽三维精细化结构模型。     

水位波动下的呼伦湖上覆水体与沉积物间隙水之间溶质的运移特征

为了探求内蒙古呼伦湖上覆水体和沉积物间隙水之间溶质运移机制,对呼伦湖的1个沉积物柱芯的间隙水、3个湖泊水体以及湖周边7个地下水体中的氯离子(Cl~-),氢、氧稳定同位素(δD和δ~(18)O)分别进行分析测试,并利用其示踪性对沉积物中溶质运移特征进行研究.结果显示,δD、δ~(18)O和Cl~-浓度在不同水体中的分布具有相似的分布规律,整体上从底部沉积物到上部湖水浓度分布呈现逐渐递减的抛物线趋势,在间隙水中最大值位于所取沉积物柱芯的最深处,Cl~-浓度为306 mg/L,δD和δ~(18)O分别为-58‰和-5.9‰;最小值位于沉积物柱芯上层,并与上覆水体中的值相似,Cl~-浓度为159 mg/L,δD和δ~(18)O分别为-66‰和-7.3‰.为了明确沉积物柱芯中间隙水的高浓度Cl~-和偏正δD、δ~(18)O的来源,比较不同水体的δ~(18)O-δD关系点分布,表明含有偏正值的δD、δ~(18)O和高浓度Cl~-的间隙水与上覆湖水关系密切,可能是由于低水位时期湖水与间隙水相互发生扩散作用而产生的结果.一维对流扩散迁移模型证实扩散作用是控制着沉积物间隙水中溶质浓度在垂向上分布的主要机制,同时湖水水位的变化会影响沉积物间隙水与上覆水体的扩散过程,特别是在水位上升期,富集在沉积物中的溶质可能成为湖水的重要物质来源,影响上覆水体的水质.因此,对于封闭湖泊水位的控制和管理不仅在维持湖泊水量方面有着直接的作用,同时在稳定湖泊水质条件上也有着重要的意义.     

天然胶体的水环境行为

胶体是一种分散相粒子具有特定粒径(通常为1 nm~1μm)的混合物,天然水体中的胶体通常是指水环境中普遍存在,而又符合“胶体”形态定义的物质的总和.因为具有特殊的表面性质以及独特的水动力学特点,天然水体中的胶体被认为是一种重要的污染物载体,尤其在促进重金属类的污染物迁移以及性质转化的过程中具有重要作用.本文归纳总结了水环境研究领域中胶体概念的提出与发展,讨论了现有研究中对胶体的定义与理解,比较了当前几种主要的胶体提取手段的特点.同时,针对胶体在水环境中的环境行为,详细归纳了河湖水体中胶体的物质组成、特征以及相应的检测手段,重点总结了胶体在水环境中对污染物的结合作用、胶体污染物的生物效应、胶体自身的团聚规律以及胶体对污染物迁移的影响机制.本文提出了胶体在水环境中复杂的组成成分与动态变化在胶体研究中的重要性,并对进一步揭示胶体环境效应的研究思路以及方法手段进行了展望.     

Buoyancy and The Sensible Heat Flux Budget Within Dense Canopies

In contrast to atmospheric surface-layer (ASL) turbulence, a linear relationship between turbulent heat fluxes (F_T) and vertical gradients of mean air temperature within canopies is frustrated by numerous factors, including local variation in heat sources and sinks and large-scale eddy motion whose signature is often linked with the ejection-sweep cycle. Furthermore, how atmospheric stability modifies such a relationship remains poorly understood, especially in stable canopy flows. To date, no explicit model exists for relating F_T to the mean air temperature gradient, buoyancy, and the statistical properties of the ejection-sweep cycle within the canopy volume. Using third-order cumulant expansion methods (CEM) and the heat flux budget equation, a “diagnostic” analytical relationship that links ejections and sweeps and the sensible heat flux for a wide range of atmospheric stability classes is derived. Closure model assumptions that relate scalar dissipation rates with sensible heat flux, and the validity of CEM in linking ejections and sweeps with the triple scalar-velocity correlations, were tested for a mixed hardwood forest in Lavarone, Italy. We showed that when the heat sources (S_T) and F_T have the same sign (i.e. the canopy is heating and sensible heat flux is positive), sweeps dominate the sensible heat flux. Conversely, if S_T and F_T are opposite in sign, standard gradient-diffusion closure model predict that ejections must dominate the sensible heat flux.     

大气河对2013年“7.9”四川盆地持续性暴雨作用的诊断分析

2013年7月7～11日,四川盆地大部分地区出现了持续性强降雨天气(以下简称四川“7.9”暴雨).此次过程的降水中心稳定少动、降水强度及总量大、持续时间长,累积降水量最高达到了1000ram以上,造成严重灾害.为分析位于孟加拉湾地区的大气河对四川“7.9”暴雨的影响.利用NCEP/NCAR再分析资料,通过研究孟加拉湾大气河水汽对这次暴雨的作用及影响,得到的结果表明:此次持续性暴雨过程中,孟加拉湾大气河受西太平洋副高东撤影响,并在200 hPa和850 hPa高低空急流的共同作用下,不断向四川地区输送水汽.这种水汽输送一直持续到11日才停止,此时降水也趋于结束.在整个暴雨过程中,850 hPa上孟加拉湾大气河输送的水汽由于云贵高原阻挡,而绕开云贵高原在南海地区与西太副高外围的水汽以及南半球的越赤道气流汇合后,在低空急流左侧辐合气流作用下输送到四川盆地,为暴雨产生提供水汽.同时,700 hPa上的水汽直接越过云贵高原到达四川盆地.孟加拉湾大气河的这两种输送方式为四川盆地持续性暴雨提供了充足的水汽供应.     

Transport simulation of sorptive contaminants considering sediment-associated processes

Sediment-associated processes, such as sediment erosion, deposition, and pore water diffusion/advection affect sorptive contaminant transport. By considering these processes, we developed an equation to simulate contaminant transport. Erosion and deposition processes are considered as erosion and deposition fluxes of sediment, and adsorption-desorption processes of contaminants by sediment are simulated using the Langmuir Equation. Pore water diffusion is calculated based on the contaminant concentration gradient across the sediment-water interface. Pore water advection is estimated using pore water contained in the sediments of erosion flux. The equation is validated to simulate total phosphorus concentrations in Guanhe estuary in the northern Jiangsu, China. The simulated total phosphorus concentrations show better agreement with field observations compared to estimations that do consider sediment-associated processes.     

The impact of physical processes on pollutant transport in Hangzhou Bay

A Lagrangian tracer model is set up for Hangzhou Bay based on Coupled Hydrodynamical Ecological model for Regional Shelf Sea (COHERENS). The study area is divided into eight subdomains to identify the dominant physical processes, and the studied periods are March (the dry season) and July (the wet season). The model performance has been first verified by sea-surface elevation and tidal current observations at several stations. Eight tracer experiments are designed and Lagrangian particle tracking is simulated to examine the impact of physical processes (tide, wind and river runoff) on the transport of passive tracer released within the surface layer. Numerical simulations and analysis indicate that: (1) wind does not change the tracer distribution after 30 days except for those released from the south area of the bay during the wet season; (2) the tide and the Qiantang River runoff are important for particle transport in the head area of the bay; (3) the Changjiang River runoff affects the tracer transport at the mouth of the bay, and its impact is smaller in the dry season than in the wet season. Supported by the Natural Science Foundation of China (No.40576080); National High Technology Research and Development Program of China (863 Program, No. 2007AA12Z182)     

快速失水下5种喀斯特植物离体叶片叶绿素荧光的响应

文章设置饱水及随后失水处理自然生长的5种喀斯特植物叶片,测定其叶绿素荧光参数,分析各植物光合过程的响应特征。结果显示：盐肤木（Rhus chinensis）PSII反应中心活性及电子传递受严重失水影响,而其稳定的光能转化及光化学效率得益于叶绿素浓度的不断增加;构树（Broussonetia papyrifera）和金银花（Lonicera japonica）的叶绿素浓度逐渐升高随后趋于稳定,构树PSII反应中心对失水敏感,其活性及光能转化对随后持续失水逐渐适应。金银花光合结构及PSII反应中心表现稳定;火棘（Pyracantha fortuneana）叶绿素浓度从第4小时开始增加,光合结构趋于稳定,电子传递速率及光能转化逐渐增加;杨梅（Myrica rubra）电子传递速率及光化学效率均较低。     

初夏西北太平洋副高东西变动对中国南部降水东西差异的影响

西北太平洋副热带高压（以下简称副高）是影响中国气候的大尺度环流系统,为了进一步了解副高对中国气候的影响,本文利用站点观测资料和大气环流再分析资料,通过资料诊断分析和数值模拟方法,探讨了6月副高东西变动对中国南部降水的影响,以及影响副高东西变动的前期海洋因子.结果表明副高东西变动对中国西南和华南地区降水的影响明显不同：副高偏东有利于降水西南偏多而华南偏少,偏西则降水变化刚好相反.其原因与副高东西变化引起的环流差异有关,华南降水与副高东（西）变动时西太平洋地区副高西北侧的东北（西南）风异常以及东亚中低纬度地区异常经向波列的变化直接有关,而西南降水异常不仅与副高东西变动在东南亚地区引起的纬向风异常有关,与青藏高原大地形动力作用对副高北侧异常纬向风的变化也有十分密切的联系.此外,副高东西变动时影响西南和华南地区的水汽来源不同,影响西南的水汽主要来源于赤道印度洋80°E附近越赤道气流,而影响华南的水汽主要来源于副高南侧偏东气流从西北太平洋地区输送的水汽.进一步分析发现前期冬春季热带西北太平洋和赤道西太平洋海温变化的偶极差异与后期初夏副高东西变动有密切联系,冬春季西北太平洋暖海温和赤道西太平洋冷海温变化有利于后期初夏副高偏西,相反则有利于副高偏东,数值模拟结果在一定程度证实了资料诊断分析结果.