Geophysical flows under location uncertainty,Part I Random transport and general models

A stochastic flow representation is considered with the Eulerian velocity decomposed between a smooth large scale component and a rough small-scale turbulent component. The latter is specified as a random field uncorrelated in time. Subsequently, the material derivative is modified and leads to a stochastic version of the material derivative to include a drift correction, an inhomogeneous and anisotropic diffusion, and a multiplicative noise. As derived, this stochastic transport exhibits a remarkable energy conservation property for any realizations. As demonstrated, this pivotal operator further provides elegant means to derive stochastic formulations of classical representations of geophysical flow dynamics.     

An extended variable-grid global ocean circulation model and its preliminary results of the equatorial Pacific circulation

1IntroductionThetropicalPacificOceanplaysanimpor-tantroleintheclimatevariabilitiessuchasElNi-no-SouthernOscillation(ENSO)phenomenon(Chao,1993).ManystudieshavefoundthatthetropicalPacificvariabilitiescanhavesignifi-cantinfluenceontheoceancirculationintheseasadjacenttoChina(Yu,1985;Chaoetal.,1996;Wangetal.,2002).TheseaareaadjacenttoChinaischaracterizedbyitscomplextopog-raphyandnumerousnarrowstraits,andthusre-quiresafinegridtoresolve.Tostudytheinter-actionbetweenthetropicalPacificandChinas…     

内蒙古春季降水的气候特征及预测思路

采用1961—2016年春季(3—5月)内蒙古逐月降水资料,应用统计相关分析、REOF,对比分析等方法分析研究了内蒙古地区春季降水类型的气候特征以及海洋和大气环流特征。可以发现,内蒙古春季降水具有明显的地域性特征,分为4个类型:全区偏少型,全区偏多型,中西部偏多、东部偏少型,东部偏多、中西部偏少型。研究结果说明,春季降水的大气环流形势受ENSO事件影响。AO的正、负位相对内蒙古不同地区造成不同影响,正位相时有利于中西部降水偏多,负位相时有利于东部偏多。西伯利亚高压偏强,东亚大槽偏弱、偏西,冬季青藏高原积雪偏多,西太平洋副热带高压偏强、偏西,降水落区处在低压槽后,冷空气较为活跃,配合暖湿水汽输送条件,冷暖气流在内蒙古地区交汇便形成多雨区;反之亦然。研究结果对预报员预测思路具有预测指导意义。     

山东5月降水异常环流型及其与海温异常的联系

利用 1981—2019 年 NCEP/NCAR再分析资料和观测降水资料,对山东5月降水多（少）雨年环流特征进行分型,分析前期海温影响大气环流进而影响降水的过程。结果表明：典型多（少）雨年,亚洲中高纬环流呈“－、＋”（“＋、－” ）距平分布,盛行纬（经）向环流,东亚大槽偏弱（强）。前期冬春季黑潮区和热带印度洋海温是影响山东5月降水的关键外强迫因子,黑潮区海温偏暖（冷）时,其上空500 hPa高度场为明显正（负）距平,低层风场呈现异常反气旋（气旋）,山东受异常东南风（偏西风）控制,加强（削弱）了水汽输送, 利于降水偏多（少）。热带印度洋偏暖年,山东地区 500 hPa高度场上表现为西低东高,低层处于异常反气旋后部的东南气流中,这与典型多雨年的环流特征基本一致,印度洋偏冷年对应环流特征与偏暖年大致相反。     

土−水特征曲线测量过程中孔隙分布的演化规律探讨

测量了在宽广吸力范围内原状样和压实样的脱湿持水曲线,对比分析了单双峰结构持水性能的差异;并利用压汞试验测试两种土样在脱湿过程的孔隙分布,分析了两者的差异并探讨了脱湿过程孔隙的演化规律;在考虑收缩变形的基础上,基于孔隙分布曲线确定了土?水特征曲线的基本参数。试验结果表明：原状样在宽广吸力范围内基本上呈单峰孔隙结构;饱和压实样具有单峰孔隙结构,随着吸力的增加,双峰结构越来越明显,当吸力达到很大时,演化成完全双峰孔隙结构。原状样的持水曲线为经典的S形,而压实样的持水曲线在过渡段出现了水平台阶状;低吸力段,压实样的持水曲线低于原状样,而高吸力段,两者的持水曲线基本重合。基于孔隙分布曲线确定了控制持水曲线进气值和残余值的孔径,并计算出对应的吸力值,其值更符合实际物理意义。     

1977 - 2017年雅江流域中下游大气/地面冻融指数时空变化特征

冻结指数是某个地区冻结期长短和严寒程度的综合表征, 融化指数是某个地区融化期长短及正积温高低的综合度量, 冻融指数也是计算活动层厚度和季节冻结深度的关键参数, 并可用于多年冻土分布预报。利用雅鲁藏布江（雅江）流域中下游11个气象站点的逐日气温、 地面温度数据计算了1977 - 2017年大气及地面冻融指数, 并分析其时空变化趋势。结果表明： 雅江流域中下游近40年来冻结指数呈显著下降趋势, 大气冻结指数、 地面冻结指数、 大气融化指数、 地面融化指数多年变化范围分别为208.4 ~ 508.0、 136.9 ~ 371.0、 2 171.8 ~ 2 499.8、 3 350.2 ~ 4 315.2 ℃·d; 其气候倾斜率分别为-36.6、 -48.7、 90.7、 115.8 ℃·d·（10a）^-1。雅江流域大气和地面冻结指数以海拔4 488.8 m的嘉黎最大, 海拔2 991.9 m的林芝最小; 大气和地面融化指数则以海拔3 560 m的泽当最大, 海拔4 488.8 m的嘉黎最小。流域内大气负温日数变化规律与地面负温日数变化趋势基本一致, 其气候倾向率分别是-6.28 d·（10a）^-1和-5.57 d·（10a）^-1。研究结果可为雅江流域冻土预报, 冻融作用所形成的冰缘地貌研究及其引发的地质灾害如冻融滑塌、 冻融泥流等灾害的监测与预防提供借鉴。     

青海共和盆地早全新世古风向重建及其对黄土物源的指示

青藏高原东北部地处黄土与沙漠的过渡地区,在冰期-间冰期旋回中受中纬西风与东亚季风环流的交替控制,曾发生大范围的沙漠进退,是黄土高原重要的潜在物源区。恢复该区地质历史时期的大气环流格局可为重建东亚地区的环境面貌、探讨黄土高原的物源区、检验东亚地区古气候模拟结果的有效性等方面提供重要依据。但目前对高原东北部的古大气环流特征却鲜有研究。青藏高原东北部保存有一系列的古沙丘,可为古大气环流的重建提供直接依据。本文选取青海共和盆地一处代表性新月形古沙丘开展光释光测年研究,并通过其平面形态和前积层产状恢复了当时的古风向。结果表明:共和盆地的风沙活动自早全新世以来开始显著减弱,此时近地面盛行与现今风向一致的西北风。前人的研究揭示出青藏高原东北部在冰期时很可能盛行西风,并存在广泛的荒漠化,因而很可能是黄土高原冰期时重要的物源区之一。而本研究指示,该区的盛行风向在早全新世以来转变为西北风,且荒漠范围显著退缩,导致其全新世不再是黄土高原的物源区。青藏高原东北部的盛行风向和荒漠范围在冰期-间冰期旋回中的这种变化,为理解黄土高原的粉尘物源在空间和冰期-间冰期旋回上的变化提供了依据。     

山东及邻区双震现象的研究

对山东及邻区中强以上地震的双震现象进行了研究,结果是：Ｍ４．０现象以上中等地震双震,主要集中在渤海海峡和邢台地区及其构造附近;Ｍ５．０级以上中强震双震,主要分布在渤海海峡、邢台、临沂、菏泽这些历史和现今７级以上强震震中区附近。分析认为：双震现象可能主要与上地幔隆起、断层发育、构造复杂和高应力背景有关。     

The Impact of Urbanization on Groundwater Quantity,Quality,Hydrothermal Changes and Its Countermeasures

Groundwater, as a drinking water source for nearly one third of the world’s urban population, plays a strategic role in the development of urbanization. The object of this study is urban areas with the largest demand for water resources, the heaviest load of groundwater pollution and the most intense development of underground projects. This study sorted out the eco-hydrological problems such as the variation of the groundwater hydrological process, the groundwater pollution, and the urban heat island of groundwater in urban areas under the background of urbanization. Furthermore, the mechanism of changes in the quantity, quality and heat of groundwater was also systematically analyzed, and the intrinsic interaction among these three factors was revealed. The study showed that changes in land use and land cover caused by the urbanization are the main reasons for the variation of groundwater hydrological process. The pollution load of urbanization construction and domestic production waste has aggravated the deterioration of groundwater quality. The increase in vertical heat flux caused by urbanization gives rise to the warming of groundwater. By summarizing the eco-hydrological problems and causes of groundwater in urbanized areas, several suggestions were proposed: \mathrm{①} Establishing the evaluation method and system of urban groundwater resources; \mathrm{②} Speeding up the technological breakthroughs of groundwater pollution control; \mathrm{③} Improving the regional control strategies for groundwater pollution; \mathrm{④} Optimizing the allocation of groundwater resources. This study will provide the theoretical basis and technical support for ensuring urban water safety, building ecological civilized cities and further promoting the sustainable development of economy and society.     

地面锋附近重力流的产生及其锋生作用

本文用旋转大气的两维非静力模型,用Simpson和Linden[1]的级数展开方法和数值积分方法讨论了地面锋附近由于非地转平衡所产生的重力流及锋生作用。