地基GPS水汽监测技术及气象业务化应用系统的研究

本研究建立了川渝地区地基GPS（global positioning system,全球定位系统）遥感水汽的本地化计算模型,开发出GPS遥感水汽的计算软件包,开展了局域地基GPS观测网遥感大气水汽的试验及业务应用,反演出30 min间隔的高时间分辨率GPS可降水量序列。评估了反演精度,研究了GPS水汽产品在气象业务应用的可行性。研发了可搭建在MICAPS（meteorological information comprehensive analysis and process system）平台上的地基GPS水汽监测业务化应用系统,实现了局域地基GPS观测网数据的实时传输、数据解算、可降水量反演和GPS水汽产品的可视化,并在气象业务部门试运行,在强降水、暴雪等灾害性天气预报中发挥了独特作用。本项目组系统性研究了GPS可降水量的时间变化、水平分布,分析了GPS可降水量与气温、气压、比湿、辐射和降雨量等地面气象要素以及与局地环流、水汽输送和循环等大气过程及地形的对应关系。研究了GPS水汽产品在几类典型灾害性天气（西南暴雨、持续性降水、冰冻雨雪、大雾）以及人工增雨中的演变特征,揭示了GPS探测水汽技术及其产品在天气预报业务中的应用方法。进行了GPS可降水量的日循环合成分析,GPS可降水量在华北暴雨、西南暴雨、华西秋雨、四川盆地夜雨等方面的应用研究,以及不同云系降雨过程、不同类型降雨过程中GPS可降水量的对比分析。例如,对不同类型降雨过程中GPS-PWV（precipitable water vapor by GPS,GPS可降水量）的比较表明,在夏季暴雨发生前5～10h,GPS-PWV的激增可很好地预示其后的强降雨天气;而对于类似秋绵雨的一般性持续降雨来说,GPS-PWV的连续大幅递增或递减并超过平均值可作为降雨开始或结束的预报依据;对于不同类型降雨天气过程GPS-PWV具有不同的日变化特点,它能及时反映水汽的局地变化特征,作为水汽异常输送中的强信号,GPS-PWV在降雨天气分析及预报中具有重要的指示意义。     

近48年城市化发展对北京区域气候的影响分析

利用1961～2008年北京12个台站的气候观测资料, 研究分析了北京城区和郊区气温、降水、相对湿度、风速的年际和四季变化趋势及特点, 并探讨了城市化发展对北京区域气候的影响。结果表明: 近半个世纪以来, 平均气温上升明显, 其中尤以冬季最为突出, 而夏季最弱。通过气温变化的年代比较发现气温增加有加快的趋势, 尤其是城市地区, 导致热岛效应不断加强, 特别是1990年代以后增幅更加明显。最高和最低气温在近48年来也都呈上升趋势, 且城市化发展对最低气温的变化影响最大, 其次是平均气温, 对最高气温影响最弱。而降水有减弱的趋势, 尤其是夏季的降水减弱最为明显。城区的风速和湿度都呈减小的趋势, 这与城市化的加剧, 尤其是下垫面的变化有密切的关系。     

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概率积分法在大柳矿井11采区开采地面塌陷预测中的应用

根据大柳矿井11采区上覆岩层的实际情况,采用概率积分法对煤层开采后的地表变形情况进行了预测,绘制了地表下沉等值线图,分析了地表沉陷对周围环境的影响程度和范围,并提出了防治措施,为区内开展类似研究工作和大柳矿井未来生产沉陷的防治提供了参考依据。     

曹华峰，韦昌富 饱和局部非均匀土的孔隙水压力动态响应分析

饱和局部非均匀土在动载作用下力学响应的研究一直是动力学领域的难点,如何描述非均匀介质的局部结构,衡量其对宏观孔压产生和消散的影响,目前尚无成熟的理论模型和分析方法。基于有关局部非均质土波动理论的最新研究成果,建立能够描述局部结构对孔压增长和消散过程影响的动力学模型。针对周期荷载作用下的一维饱和岩土层,获得孔隙水压分布的解析解。分别以松弛时间和荷载频率为变量,定量地分析这两个参数对孔隙水压发展的影响趋势,并确定两者对孔压发展的敏感区间,以上述分析为基础,提出对应孔压极值时松弛时间和荷载频率的关系曲线。分析结论对非均匀饱和土动力学的理论研究和工程应用有一定价值。     

利用加权积分能谱方法和复数道分析技术对薄层的识别与分析

薄层的识别与检测在反射地震学中是一个重要问题。当地下存在薄层或更为复杂地层的情况下,为消除地层内部吸收等因素对薄层识别的影响,本文在积分能谱的基础上提出了加权积分能谱,并通过模型证明了加权积分能谱比未加权积分能谱具有更好的薄层分辨效果,同时结合高分辨率复数道分析方法,证明了x＇ ( t) 的三瞬参数与d ( t) 褶积的函数具有更高的分辨率。     

基于均匀化理论的土石混合体应力应变关系

将土石混合体等效为理想的二元介质混合材料,假定块石元为理想的脆弹性材料,土体元为典型的弹塑性材料。选取邓肯-张模型定义土体的本构关系,引入块石元局部应变系数建立土石混合体代表单元体积平均应变与其中块石元、土体元微应变的桥联关系。通过均匀化理论对土石混合体代表单元的一般应力应变关系进行了详细探讨。选取广东省云罗高速高填路基土石混填料中的残积粉质粘土,通过室内常规三轴压缩实验对土体邓肯-张模型的参数进行标定,描绘出不同围压及不同含石率条件下土石混合料一般应力应变关系曲线图。结果表明,均匀化理论得到的函数关系式能够较好地反映土石混合体在不同条件下的一般应力应变关系。随着土石混合体含石率的提高其抗剪能力显著增加,但当含石率小于0.3时,块石元的增强效应并不明显。     

地磁场数据处理关键技术应用

地磁场数据处理涉及的内容颇多。实际工作中,应该针对地磁场异常特点和需要解决的地质问题,必须抓住数据处理的关键技术。本文通过对已知矿区地磁场数据的曲化平、向下延拓、局部场和背景场的分离等关键技术的应用,结果表明,经三种地磁场数据处理关键技术的应用,取得了良好的地质效果。     

Comparative Study on Methods for Computing Soil Heat Storage and Energy Balance in Arid and Semi-Arid Areas

Observations collected in the Badan Jaran desert hinterland and edge during 19-23 August 2009 and in the Jinta Oasis during 12-16 June 2005 are used to assess three methods for calculating the heat storage of the5-20-cm soil layer.The methods evaluated include the harmonic method,the conduction-convection method,and the temperature integral method.Soil heat storage calculated using the harmonic method provides the closest match with measured values.The conduction-convection method underestimates nighttime soil heat storage.The temperature integral method best captures fluctuations in soil heat storage on sub-diurnal timescales,but overestimates the amplitude and peak values of the diurnal cycle.The relative performance of each method varies with the underlying land surface.The land surface energy balance is evaluated using observations of soil heat flux at 5-cm depth and estimates of ground heat flux adjusted to account for soil heat storage.The energy balance closure rate increases and energy balance is improved when the ground heat flux is adjusted to account for soil heat storage.The results achieved using the harmonic and temperature integral methods are superior to those achieved using the conduction-convection method.