第15届国际天文奥赛理论试题

一般性说明： 不一定所有题目都是正确的试题。一些题目（可能是它的主问题,或是它的子问题）可能是不现实或不可能出现的。在这种情况下,你需要在解题时用英文注明。解题过程中可使用所提供的两张数据袁,分别是日、月、行星数据表,以及天文常数表。     

干旱区资料稀缺流域日径流过程模拟

选取具有物理基础的分布式水文模型MIKE SHE来模拟大尺度资料稀缺地区水文过程。以塔里木河主要源区之一开都河流域为研究区域,将流域内气象水文站点观测数据与遥感数据相结合,运用GIS空间分析方法修正数据输入。利用气象、土壤类型、土地利用和地表覆盖、数字高程和降雨等资料,研究大气、陆面、地表水和地下水的相互作用机理,通过模型敏感性分析确定了5个"自由"参数,并依据出山口水文站数据对模型进行率定和验证。结果表明,MIKE SHE能在水文、气象站点稀少,土壤及水文地质数据缺乏的条件下,模拟开都河流域的日径流过程,模型效率系数达到0.7以上,率定期与验证期水量平衡误差均小于3%,模拟径流与实测径流高度相关。     

吉林省珲春市杨金沟白钨矿床的发现及意义

杨金沟白钨矿床产于下古生界五道沟群地层的石英脉及附近的蚀变岩中,矿化类型为石英脉蚀变岩型,矿体受断裂带及北北西向-北北东向层间构造控制,矿床成因为层控与岩浆热液复合型。本文重点阐述了杨金沟白钨矿床的发现过程及工作方法,进一步强调搞好地质勘查工作质量的重要性。     

降水过程中氢氧稳定同位素理论关系研究

大气降水过程中氢氧稳定同位素比值呈现一定的规律,分析了瑞利分馏中分馏系数的影响因子,基于瑞利分馏原理和质量守恒定律,分别推导了开放系统和封闭系统降水过程中的稳定同位素微分方程模型,研究了大气降水过程中氢、氧稳定同位素变化规律,导出了云团水汽和降水氢、氧之间的相互关系,结果表明这一关系并非简单的线性关系。     

城市陆面过程与边界层结构研究

通过城市边界层观测、卫星遥感以及城市边界层数值模拟等途径,获取对城市陆面过程特性的认识,研究建立精细城市边界层模式,引入合理城市区陆面过程参数化方案,并进行城市边界层结构影响研究。研究结果表明：①城市下垫面能量平衡过程迥异于自然地表,引入合理的参数化方案是改善数值模拟性能的关键。②高分辨卫星观测信息是认识城市地表参数状况及其变化的有效途径。 ③人为热排放参数化方案的合理引入是准确描述地表能量平衡过程的又一重要课题。需根据实际情况确定人为热排放的引入方案及量值变化。④应从合理描述城市建筑物下垫面对热力输送及大气动力场的影响出发,研究建立了多层城市冠层模式。⑤应建立更完善的多尺度城市边界层模式系统并引入更新的城市效应参数化方案和数据同化处理,以增强并完善城市边界层数值模拟能力。     

Effect of the lower boundary position of the Fourier equation on the soil energy balance

In this study, the effect of the lower boundary position selection for the Fourier equation on heat transfer and energy balance in soil is evaluated. A detailed numerical study shows that the proper position of the lower boundary is critical when solving the Fourier equation by using zero heat flux as the lower boundary condition. Since the position defines the capacity of soil as a heat sink or source, which absorbs and stores radiation energy from the sky in summer and then releases the energy to the atmosphere in winter, and regulates the deep soil temperature distribution, the depth of the position greatly influences the heat balance within the soil as well as the interaction between the soil and the atmosphere. Based on physical reasoning and the results of numerical simulation, the proper depth of the position should be equal to approximately 3 times of the annual heat wave damping depth. For most soils, the proper lower boundary depth for the Fourier equation should be around 8 m to 15 m, depending on soil texture.     

强降水云物理过程的三维数值模拟研究

利用改进的三维完全弹性强对流云模式,模拟了1998年7月21日晨发生在武汉附近的特大暴雨个例,结果显示,该模式模拟得到的降雨量与实测接近,计算得到的雷达回波强度最大值也与实际观测相一致,说明该模式对实际对流性强降水具有较好的模拟能力.在此基础上,通过冷云和暖云两种不同情况的比较分析,研究了云微物理过程在强降水形成过程中的作用.模拟结果表明,详细云物理过程的考虑对深入理解武汉这次强降水的形成过程是有意义的.该个例雨水的形成主要是暖雨过程,冰相微物理过程对该对流性强降水过程的发展和演变有重要的促进作用.在形成雨水的冷相过程中,霰的融化及其在0 ℃层下碰并云水形成雨水的过程是主要的.模式云在0 ℃层附近存在明显的雷达回波亮带,亮带中间含有强回波核和及地下挂回波.分析表明,这种强回波核和下挂回波的产生主要是由于冰相粒子在0 ℃层融化形成的,融化的冰相粒子与云滴碰并又加速雨水的产生.在这些融化的冰相粒子中,贡献最大的是霰粒.文中还分析了该强降水暴雨云维持长时间强降水的云物理机制.在低层大气温暖高湿和环境风切变有利条件下,倾斜上升气流和下沉气流之间的准稳态结构可能是暴雨强降水得以长时间维持的重要原因.     

黔西南州一次冰雹天气过程分析

对黔西南州2004年3月17日发生的一次冰雹天气过程从环流背景,影响系统等几方面进行了分新。     

2020年12月一次北部湾海雾过程的生消特征分析

2020年12月26-28日,北部湾出现了持续性大雾,其中炮台角站连续35h出现大雾.利用北部湾沿岸海岛站、浮标站等观测资料和ERA5再分析资料,对此次典型海雾过程的生消特征进行分析.结果表明,此次海雾过程主要受人海高压后部偏东暖湿气流影响.海雾期间,北部湾上空有逆温层,大气层结稳定,湿层深厚且维持时间长,近地层有0～...