三维区域地面沉降数值模拟

由于地裂缝研究及地表变形监测技术（例如GPS,InSAR等）的快速发展,抽取地下水引起的地层水平位移受到关注。传统区域地面沉降模型虽然求解快速但不能模拟水平位移;比奥模型虽然能够模拟土体的三维变形,但模型求解的计算量较大,较少应用于大尺度的区域地面沉降数值模拟。为解决以上问题,推导了解耦三维地面沉降数学模型,模型推导过程显示：比奥模型假设法向总应力和不变,则可简化为解耦三维地面沉降模型;解耦三维地面沉降模型假设土体仅有垂向一维变形,则可简化为传统区域地面沉降模型。同时通过数值试验验证了解耦三维地面沉降模型可以作为比奥模型的替代模型和传统区域地面沉降模型的改进模型,用来模拟抽取地下水引起的三维区域地面沉降。     

气候变化对长江上游径流影响预估

利用第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中5个气候模式在3种典型浓度路径(RCPs)下的预估结果驱动SWAT水文模型,预估了21世纪气候变化对长江上游年径流量、季节分配以及极端径流的影响。结果表明：预估的长江上游平均气温呈显著上升趋势,21世纪末较当前(1986—2005年)升高1.5~5.5℃,降水总体呈增加趋势,在21世纪30年代后高于当前气候平均值,21世纪末相对于当前增加5%~15%。流域内气候变化存在明显空间差异,金沙江和岷沱江流域气温升高和降水增加幅度均大于流域平均值。预估的长江上游年径流量及各月平均径流均有增加趋势,在21世纪30年代后高于当前多年平均值,21世纪中期增加4%~8%,21世纪末增加10%~15%。预估的径流年内分布的均匀性有所增加,但年际变化明显增大,极端旱涝事件的频率和强度明显增加。预估的各子流域径流变化对气候变化的响应也存在差异,金沙江和岷沱江流域年径流量、年际变化和年内分布变化小,对气候变化的响应表现为低敏感;嘉陵江流域、乌江流域和长江上游干流径流增加幅度大,同时极端丰枯出现的频率和程度增加显著,是气候变化响应的敏感区域。     

2008年T213与德国降水数值预报产品对比检验

为了解各种数值预报的误差特点,更好地在预报过程中选择数值预报产品作为参考依据,将中国国家气象中心的T213降水预报与德国降水预报分别进行晴雨预报检验,对2008年5—8月东北地区降水资料进行对比分析。结果表明：两种模式24-120h预报正确率为60％-70％,随着预报时效的增加,正确率呈下降趋势,德国降水预报的正确率高于T213,两种预报漏报率均明显小于空报率,T213漏报率较低,为5％左右,德国降水预报空报率较低,为20％左右。对2008年4-6月出现东北冷涡过程的两种模式降水预报进行对比分析,发现德国降水预报正确率明显高于T213预报,对冷涡降水预报有一定的指示意义。     

Multi-year Simulations and Experimental Seasonal Predictions for Rainy Seasons in China by Using a Nested Regional Climate Model (RegCM_NCC). Part Ⅰ: Sensitivity Study

A modified version of the NCAR/RegCM2 has been developed at the National Climate Center (NCC), China Meteorological Administration, through a series of sensitivity experiments and multi-year simulations and hindcasts, with a special emphasis on the adequate choice of physical parameterization schemes suitable for the East Asian monsoon climate. This regional climate model is nested with the NCC/IAP (Institute of Atmospheric Physics) T63 coupled GCM to make an experimental seasonal prediction for China and East Asia. The four-year (2001 to 2004) prediction results are encouraging. This paper is the first part of a two-part paper, and it mainly describes the sensitivity study of the physical process parameterization represented in the model. The systematic errors produced by the different physical parameterization schemes such as the land surface processes, convective precipitation, cloud-radiation transfer process, boundary layer process and large-scale terrain features have been identified based on multi-year and extreme flooding event simulations. A number of comparative experiments has shown that the mass flux scheme (MFS) and Betts-Miller scheme (BM) for convective precipitation, the LPMI (land surface process model I) and LPMII (land surface process model Ⅱ) for the land surface process, the CCM3 radiation transfer scheme for cloud-radiation transfer processes, the TKE (turbulent kinetic energy) scheme for the boundary layer processes and the topography treatment schemes for the Tibetan Plateau are suitable for simulations and prediction of the East Asia monsoon climate in rainy seasons. Based on the above sensitivity study, a modified version of the RegCM2 (RegCM_NCC) has been set up for climate simulations and seasonal predictions.     

孪井灌区主要作物节水灌溉模式的研究

根据内蒙古孪井滩灌区的自然地理、地质和水文地质条件,在室内外模拟试验的基础上,利用VS2DT模型对灌溉入渗水的运移进行了模拟,计算了现有灌溉量下的渗漏量,提出了灌区春小麦和夏玉米的节水灌溉模式。春小麦第一次灌溉的节水灌溉量为150 mm,第二次灌水的节水灌溉量为97.5 mm,以后4次灌水的灌溉量在60~75 mm之间。夏玉米第一次灌水的灌溉量也以150 mm为宜,以后5次灌溉量分别以127.5 mm,90.0 mm,97.5 mm,82.5 mm及67.5 mm为宜。此灌溉模式不仅能够节约水资源,而且能够防止土壤次生盐渍化的发展。     

不同模式模拟的降水稳定同位素效应的比较和评估

利用引入水稳定同位素循环的ECHAM4、GISS E、HadCM3、MUGCM以及iAWBM的模拟数据,分析了全球降水中稳定同位素效应的空间分布特征,对不同模式的模拟结果之间以及模拟结果与GNIP（Global Network of Isotopes in Precipitation）的实际监测结果之间进行了比较,旨在对稳定同位素大气环流模式的模拟有效性进行评价,改善对水循环中水稳定同位素效应的理解和认识。结果显示,5个模式均很好地再现了全球降水中平均δ18O和平均δ18O季节差的空间分布特征,降水中稳定同位素的温度效应、降水量效应的分布特点以及全球大气水线GMWL（Global Meteoric Water Line）均被很好地模拟出。比较而言,ECHAM4模拟的降水中的平均δ18O以及δ18O平均季节差的空间分布与GNIP的实际分布最接近,拟合水平也最高;ECHAM4、GISS E、MUGCM和iAWBM再现全球温度效应空间分布的能力较强,拟合水平大致相当;由iAWBM模拟的降水量效应空间分布与实际分布之间的相关性最强,5个模式模拟的与实测的δ18O/P相关系数符号相同的站点数大致位于同一水平;GISS E和iAWBM模拟的全球大气水线与实测的GMWL最接近。     

盾构隧道下穿管道施工引起的管-土相互作用研究

采用Loganathan公式研究了盾构隧道下穿管道施工引起的地下管道处土体竖向位移,利用考虑土中剪力传递的Pasternak模型模拟管-土相互作用,运用修正Vlasov模型中的迭代流程计算出Pasternak模型的关键参数——弹性系数k与剪切系数gs。将计算结果与已有文献结果及工程监测数据进行对比,深入分析了迭代求解k、gs值的Pasternak模型与传统模型的计算差异,并进一步研究了土中剪力、管道与隧道的夹角、土体弹性模量及隧道半径的变化对管-土相互作用的影响。研究结果表明：迭代求解的k、gs值能提升Pasternak模型的精确度;土中剪力对管道竖向位移计算值的影响可达15.3%;随着管道与隧道夹角的减小,管道的竖向位移增大、弯矩减小;土体弹性模量与隧道半径的增大均会增加管道的竖向位移和弯矩。     

广西霜日的气候变化特征及其与500 hPa位势高度的关系

在统计广西各站历年霜日总数、初霜、终霜日的基础上 ,分析了广西霜日的气候概况、气候变化特征及与 5 0 0 h Pa位势高度的关系。     

Variogram Model Selection via Nonparametric Derivative Estimation

Before optimal linear prediction can be performed on spatial data sets, the variogram is usually estimated at various lags and a parametric model is fitted to those estimates. Apart from possible a priori knowledge about the process and the user's subjectivity, there is no standard methodology for choosing among valid variogram models like the spherical or the exponential ones. This paper discusses the nonparametric estimation of the variogram and its derivative, based on the spectral representation of positive definite functions. The use of the estimated derivative to help choose among valid parametric variogram models is presented. Once a model is selected, its parameters can be estimated—for example, by generalized least squares. A small simulation study is performed that demonstrates the usefulness of estimating the derivative to help model selection and illustrates the issue of aliasing. MATLAB software for nonparametric variogram derivative estimation is available at http://www-math.mit.edu/~gorsich/derivative.html. An application to the Walker Lake data set is also presented.     

利用大地水准面模型计算垂线偏差的方法及精度分析

根据大地水准面与垂线偏差的关系,设计合理的计算方案,给出利用大地水准面模型计算垂线偏差的简化公式,并通过模拟计算探讨大地水准面相对精度、取点间距和已知点选取及个数对计算结果的影响。利用GEOID12B模型分别计算GSVS2011、GSVS2014项目中各测站点和美国西部区域（40°~45°N,100°~105°W,分辨率为1′）的垂线偏差,并与GSVS项目垂线偏差实测值和DEFLEC12B模型值进行比较。结果表明,垂线偏差南北分量和东西分量的计算精度均优于±0.5″,说明利用相对精度为cm甚至亚cm级的大地水准面模型可获取较高精度的垂线偏差。