利用被动示踪物模拟对黑潮入侵南海的数值研究

由于缺少观测数据和对黑潮水准确定义,很难识别出从太平洋入侵到南海的黑潮水团。本文基于一个经过观测验证的三维模式MITgcm,利用被动示踪物标记黑潮水,研究了入侵南海的黑潮水的时空变化。研究表明,在冬季,黑潮水入侵的范围最广,几乎占据了18°N-23°N和114°E-121°E的区域;并有一个分支进入台湾海峡;黑潮入侵的范围随深度增加逐渐减小。在夏季,黑潮水被限制在118°E以东,且没有分支进入台湾海峡;入侵的范围从海面到约205米是增大的,之后随深度增加逐渐减小。通过分析从2003年到2012年黑潮入侵的年际变化,与厄尔尼诺年和正常年相比,冬季黑潮入侵后向台湾海峡的分支在拉尼娜年是最弱的,这可能与中国大陆东南方向的风应力旋度有关。通过吕宋海峡的黑潮入侵通量（KIT）是西向的,其年平均值约为-3.86×10⁶ m³/s,大于吕宋海峡通量（LST,约-3.15×10⁶ m³/s）。250米以上的KIT约占了全深度通量的60-80%。此外,从2003年到2012年KIT与Niño 3.4指数的相关系数到达0.41,小于LST与Niño 3.4指数的相关系数0.78。     

盾构下穿高铁路基变形规律模型试验研究

为了探究盾构下穿施工对高铁路基U型槽结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市轨道交通4号线下穿京石高速铁路路基为工程背景,基于几何相似比配制了地层和结构模型试验材料,设计了试验监测系统,采用φ1 200 mm小型盾构机进行了盾构隧洞顶距路基管桩底不同距离的2组室内模型试验。结果表明：随着距离盾构隧道拱顶距离的增大,地层沉降减小,盾构施工对地层的影响范围约为2倍洞径,显著影响区为1倍洞径;随着埋深的增大,盾构施工引起结构下方地层的沉降减小,距盾构隧道顶距离分别为0.5倍洞径和1倍洞径时沉降最大差值为10%;U型槽结构与相邻地层间产生脱空,盾尾脱出阶段发生的地层沉降占比大于74%。建议管片拼装完成后采用保水性好且有一定早期强度的注浆填充材料,以控制沉降变形,同时进行地层深孔注浆,及时充填松动地层孔隙,增加地层密实度。     

1470—2008年中国西北干旱地区旱涝变化特征分析

研究西北干旱地区的旱涝变化规律对于区域抗旱减灾具有重要的现实意义。建立区域综合旱涝指数模型,利用西北4省区19个站点的旱涝等级序列,建立区域综合旱涝指数序列。发现区域在1470—2008年间呈现出干旱频发的态势,且区域内的西部比东部、高海拔地区较低海拔地区更易发生干旱灾害。利用经验模态分解方法处理区域综合旱涝指数序列,发现区域综合旱涝指数变化存在2.5年、7.5年、13.1年、25.7年、77.0年和134.8年等准周期变化。且近539年来,西北干旱地区区域综合旱涝指数呈减小趋势,未来区域干旱综合强度有减轻态势。     

退耕还林对牡丹江区域生态环境脆弱性的影响研究

从脆弱生态系统的特征入手,选取景观分离度、分维数倒数、破碎度3个反映景观稳定性及抗干扰能力的景观格局指数,并结合土壤侵蚀强度构成区域生态环境脆弱性的敏感因子,针对研究区地形,以景观生态适宜度作为生态系统自我恢复能力的表征,构建了牡丹江区域生态环境脆弱度评价模型。评价结果表明:（1）退耕还林前后景观类型脆弱度均表现为旱田>建设用地>水田>林地>未利用土地>水域>沼泽>草地;（2）研究区生态脆弱度表现为以脆弱度高值区为中心呈环状向四周递减的趋势,脆弱度高值区面积比重由退耕前的21.57%减小到退耕后的17.11%,脆弱度低值区面积比重由退耕前的63.14%增加到退耕后的67.66%;（3）生态脆弱度高值区域主要分布在200~400m的海拔高度,0~8°的坡度范围内,且退耕后面积比例呈下降趋势,而低值区域则分布在>300m海拔高度的各个坡度范围内,且退耕后面积比例呈上升态势。研究结果符合研究区实际状况。概言之,退耕还林缓和了研究区生态脆弱度状况,促进了生态环境质量向良好方向发展。     

PLC控制的教学机械手

介绍一台可编程控制器（PLC）教学机械手的研制。它是一个水平／垂直位移的机械设备，用来将工件由左工作台搬到右工作台，在PLC控制下可实现手动及自动等多种工作方式，为学习PLC的原理及应用提供一种理想的示教装置。     

Monte-Carlo模拟与经验路径模型预测台风极值风速的对比

台风是我国东南沿海区域每年发生的严重自然灾害之一。本文分别采用传统的Monte-Carlo模拟方法以及较为先进的经验路径模拟方法预测中国东南沿海区域台风的极值风速(10 m高度处10 min平均值),并对两种方法的预测结果进行了对比。本文将东南海岸线向内陆扩展约200 km的区域划分为0.25°×0.25°的网格,以每个网格点作为研究点。首先采用Monte-Carlo模拟方法产生每个研究点1 000年间的虚拟台风事件。然后采用经验路径模型方法构建了西北太平洋1 000年的热带气旋事件集,采用模拟圆方法从中提取对各个研究站点有影响的台风事件。接着采用Yan Meng风场模型计算每个研究点台风的最大风速,构成极值风速序列。最后采用极值分布模型预测每个研究点不同重现期的极值风速,并对两种不同方法预测的结果进行了对比。研究发现在研究区域的内陆侧经验路径方法预测的风速略高于Monte-Carlo模拟方法预测的结果,而在海岸沿线一带经验路径方法预测的结果略低,这主要是由两种方法构造的虚拟台风的中心压强存在差异以及模型本身的不确定性造成的。本文的研究结果可以为防灾减灾系统提供有益的参考。     

Development and sensitivity analysis of a model for assessing stratification and safety of Lake Nyos during artificial degassing

To prevent the recurrence of a disastrous eruption of carbon dioxide (CO₂) from Lake Nyos, a degassing plan has been set up for the lake. Since there are concerns that the degassing of the lake may reduce the stability of the density stratification, there is an urgent need for a simulation tool to predict the evolution of the lake stratification in different scenarios. This paper describes the development of a numerical model to predict the CO₂ and dissolved solids concentrations, and the temperature structure as well as the stability of the water column of Lake Nyos. The model is tested with profiles of CO₂ concentrations and temperature taken in the years 1986 to 1996. It reproduces well the general mixing patterns observed in the lake. However, the intensity of the mixing tends to be overestimated in the epilimnion and underestimated in the monimolimnion. The overestimation of the mixing depth in the epilimnion is caused either by the parameterization of the k-epsilon model, or by the uncertainty in the calculation of the surface heat fluxes. The simulated mixing depth is highly sensitive to the surface heat fluxes, and errors in the mixing depth propagate from one year to the following. A precise simulation of the mixolimnion deepening therefore requires high accuracy in the meteorological forcing and the parameterization of the heat fluxes. Neither the meteorological data nor the formulae for the calculation of the heat fluxes are available with the necessary precision. Consequently, it will be indispensable to consider different forcing scenarios in the safety analysis in order to obtain robust boundary conditions for safe degassing. The input of temperature and CO₂ to the lake bottom can be adequately simulated for the years 1986 to 1996 with a constant sublacustrine source of 18 l s^–1 with a CO₂ concentration of 0.395 mol l^–1 and a temperature of 26 °C. The results of this study indicate that the model needs to be calibrated with more detailed field data before using it for its final purpose: the prediction of the stability and the safety of Lake Nyos during the degassing process.Responsible Editor: Hans Burchard     

陇中黄土高原LAS在非均匀下垫面的观测优势及其在区域陆面模式验证中的初步应用

目前通用的通量观测技术涡动相关仪（EC）在区域陆面模式验证中存在能量不闭合和空间代表性有限的问题,寻求改进EC观测热通量的新技术是提高陆面模式验证效果的关键环节,大孔径闪烁仪（LAS）的出现有效改善了这一现状。基于黄土高原定西站2010年1月和6月的同步综合观测资料以及目前比较有代表性的陆面过程模式CLM的模拟数据,分析研究了LAS对EC观测地表能量不平衡问题的改进以及LAS对EC在区域陆面模式验证中的提高,结果表明：LAS可有效解决EC观测存在的地表能量不平衡问题,提高EC的地表能量闭合度,在非均匀下垫面LAS观测优势突出;利用LAS观测的感热通量进行区域陆面模式的验证,能够很大程度地避免EC能量不闭合和空间尺度不匹配在验证中造成的偏差,LAS观测更适合于大尺度模拟的验证,验证效果更好。     

叶面积指数(LAI)的遥感定量方法综述

总结了当前遥感定量研究叶面积指数(LAI)的两种主要方法:统计模型法和光学模型法,阐述了各自的机理和研究进展,在此基础上,讨论了两种方法的优缺点及未来的发展趋势。     

青藏高原土壤温度和湿度对T106模式预报的影响

在Ｔ１０６Ｌ１９谱模式中引入青藏高原土壤温度和湿度新近资料,改进模式听地表物理过程参数化方案,作了中期预报数值试验,结果表明,青藏高原土壤温度和湿度对高原本身及我国东部,东北地区高度场和降水预报有一定影响,改进土壤参数能够有效提高模式的预报结果。