不同陆面方案对降水模拟的影响

基于区域气候模式RegCM4.0(Regional Climate Model 4.0),分别选取BATS(Biosphere Atmosphere Transfer Scheme)和CLM(Community Land Model)陆面方案,对2001-2005年中国的气候状况进行模拟,并将模拟结果与CRU(Climatic Research Unit)及GPCP(Global Precipitation Climatology Project)降水资料进行对比,研究不同陆面方案对降水模拟的影响。结果表明:在两种陆面方案下,区域气候模式均较合理地模拟出了中国降水的空间分布、时间变化;模拟降水对陆面方案敏感,RegCM_BATS总体上表现为正偏差,在东北区域的模拟偏差较大;RegCM_CLM表现为负偏差,在长江以南区域的模拟偏差较大;模拟结果的偏差在夏季较大,冬季较小;两模式模拟结果间的差异在空间上由东南向西北减少;两模式均较准确地模拟了不同强度降水出现频率的分布形势,总体上RegCM_CLM模拟低强度降水偏多;高强度降水偏少,而RegCM_BATS模拟低强度降水偏少,高强度降水偏多;不同陆面方案对地表蒸发量以及地表潜热通量模拟的差异是导致模拟降水差异的主要原因,夏季地表蒸发对降水的影响较冬季更强;水汽平流输送对两模式模拟降水差异的影响较小。     

气候变暖背景下祁连山区秋季层状云变化特征

利用祁连山区及周边29 个气象观测站近41 年秋季云形状和气温观测资料, 分析了祁连山区秋季层状云出现频率的空间分布与时间变化特征, 探讨了秋季层状云出现频率与气候变暖的关系, 并选用同期NCEP/NCAR全球再分析资料, 对祁连山区秋季层状云的环流特征和水汽输送进行了分析。结果表明:①祁连山区秋季层状云出现频率为8%～26%, 呈西少东多的空间分布。②近41 年来, 祁连山区秋季增温1.2℃, 气温变化的倾向率为0.29℃/10a, 80 年代中期以后发生了增温的突变。③祁连山区秋季层状云的出现频率呈明显的减少趋势, 近41 年来减少约11%, 倾向率为-2.7%/10a, 尤其在20 世纪80 年代中期以后与同期祁连山区显著增温相对应, 层状云出现频率减少更为明显, 层状云出现频率与气温呈明显的反相变化趋势。④在气候变暖的背景下, 祁连山区的层状云出现频率减少, 减少的幅度从西北向东南递增。当祁连山区秋季平均气温在升高1℃ 时, 祁连山区层状云出现频率减少2%～10%, 祁连山西段、中段减少2%～4%, 祁连山东段减少4%～10%。⑤祁连山区秋季层状云偏多与偏少年在欧亚500 hPa 环流场上存在明显的差异, 层状云偏多年, 极涡向亚洲北部伸展, 东亚大槽较偏弱, 乌拉尔山高压脊偏强, 脊前偏北气流引导极地冷空气沿偏西北路径向中国西北地区输送, 中亚地区到高原上不断有低值系统发展东移, 同时南支槽加强, 来自阿拉伯海、南海、东海的暖湿气流向内陆地区的输送明显加强, 与进入高原北部的冷空气交绥, 从而使祁连山区层状云出现频次增多;层状云偏少年, 中亚-中国西北地区暖性高压异常加强, 东亚大槽偏强, 冷空气活动路径偏东, 亚洲大陆至西太平洋冬季风特征明显, 偏北风加强, 不利于东南暖湿气流向西北内陆地区的输送, 冷暖气流在祁连山区交绥次数减少, 从而使祁连山区层状云出现频次减少。⑥印度洋沿孟加拉湾的向北的水汽输送, 副热带西太平洋的偏东气流在南海和中南半岛附近转为向北的水汽输送, 地中海、里海的西风带纬向水汽输送是3支影响祁连山区秋季层状云多寡的水汽输送通道, 进而对祁连山区秋季降水产生影响。     

中国区域水汽输送异常与长江流域旱涝的关系

The characteristics of water vapor transport (WVT) over China and its relationship with precipitation anomalies in the Yangtze River Basin (YRB) are analyzed by using the upper-air station data in China and ECMWF reanalysis data in summer from 1981 to 2002. The results indicate that the first mode of the vertically integrated WVT is significant whose spatial distribution presents water vapor convergence or divergence in the YRB. When the Western Pacific Subtropical High (WPSH) is strong and shifts southward and westward, the Indian Monsoon Low Pressure (IMLP) is weak, and the northern part of China stands behind the middle and high latitude trough, a large amount of water vapor from the Bay of Bengal (BOB), the South China Sea (SCS) and the western Pacific forms a strong and steady southwest WVT band and meets the strong cold water vapor from northern China in the YRB, thus it is likely to cause flood in the YRB. When WPSH is weak and shifts northward and eastward, IMLP is strong, and there is nearly straight west wind over the middle and high latitude, it is unfavorable for oceanic vapor extending to China and no steady and strong southwest WVT exists in the region south of the YRB. Meanwhile, the cold air from northern China is weak and can hardly be transported to the YRB. This brings on no obvious water vapor convergence, and then less precipitation in the YRB. Foundation: International Technology Cooperation Project of the Ministry of Science and Technology of China, No. 2007DFB20210; Application Technology Research and Development Project of Sichuan Province, No. 2008NG0009; Basic Research Foundation of Institute of Chengdu Plateau, China Meteorological Administration, No.BROP2000802 Author: Jiang Xingwen (1983–), specialized in the study of climate diagnosis.     

西北干旱地区大气降水δ18O的特征及水汽来源

In order to reveal the characteristics and climatic controls on the stable isotopic composition of precipitation over Arid Northwestern China, eight stations have been selected from Chinese Network of Isotopes in Precipitation (CHNIP). During the year 2005 and 2006, monthly precipitation samples have been collected and analyzed for the composition of δD and δ18O. The established local meteoric water line δD=7.42 δ18O+1.38, based on the 95 ob-tained monthly composite samples, could be treated as isotopic input function across the region. The deviations of slope and intercept from the Global Meteoric Water Line indicated the specific regional meteorological conditions. The monthly δ18O values were characterized by a positive correlation with surface air temperature (δ18O (‰) =0.33 T (℃)-13.12). The amount effect visualized during summer period (δ18O (‰) = -0.04P (mm)-3.44) though not appeared at a whole yearly-scale. Spatial distributions of δ18O have properly portrayed the atmospheric circulation background in each month over Arid Northwestern China. The quan-titative simulation of δ18O, which involved a Rayleigh fractionation and a kinetic fractionation, demonstrated that the latter one was the dominating function of condensation of raindrops. Furthermore, the raindrop suffered a re-evaporation during falling processes, and the pre-cipitation vapor might have been mixed with a quantity of local recycled water vapor. Multiple linear regression equations and a δ18O-T relation have been gained by using meteorological parameters and δ18O data to evaluate physical controls on the long-term data. The estab-lished δ18O-T relation, which has been based on the present-day precipitation, could be considered as a first step of quantitatively reconstructing the historical environmental climate.     

积雪升华过程对高寒湿地陆气相互作用的影响

利用青海玉树隆宝地区2014年12月积雪升华过程的观测资料,分析了积雪升华过程中高寒湿地陆气相互作用特征及积雪深度对陆气相互作用的影响。结果表明：在降雪和积雪升华过程中,高寒湿地浅层土壤温度在短时期内有所升高,而深层土壤温度和土壤体积含水量对降雪过程的响应不敏感。积雪升华过程中净辐射、感热通量和潜热通量的日平均值增加,向上短波辐射的日平均值减少。积雪逐渐升华导致地表吸收的能量增加,同时地表向大气传递的能量也随之增加。随着积雪的逐步升华,感热占比和潜热占比逐渐升高,而土壤热通量占比和热储存占比逐渐降低。积雪深度增加会导致地表反照率和地表比辐射率增大,感热输送系数减小。     

降水时空分布不均匀性的信息熵分析——(Ⅱ)模型评价与应用

在数值模拟的基础上提出了信息传输函数模型,使信息传输研究从离散状态过渡到连续状态.引进了信息距离与信息场的概念,将站点的信息传输从单一方向推广到周围区域,最后利用聚类分析法进一步刻划了降雨的空间分布不均匀性.     

西湖总磷模型构建及内循环引水效果分析

调水是目前快速改善湖泊水质的有效方法之一,但是对于调水所能达到的最佳效果研究很少。以杭州西湖为例,利用环境流体动力学模型EFDC构建了西湖TP模型,对通过苏堤各桥孔的流量、外西湖分层流场和水质浓度进行了验证,分析了在现有外围调水情况下增加西湖内循环引水后西湖TP的时空变化。模拟结果表明,增加内循环引水,直接将低浓度区的水引至高浓度区,能够明显降低高浓度区的水质;低浓度区由于引水量的减小,区域内水质浓度会有一定的上升;全湖平均水质浓度基本不会发生改变。在没有增加外部引水的情况下,内循环引水可以使湖泊水体掺混更加均匀,对于防止高浓度区富营养化有很好的效果。增加内循环引水对西湖改善高浓度区水质有一定的指导意义,同时也可为相似湖泊增加内循环引水措施提供借鉴。     

尼日尔Termit盆地古近系构造样式及其对油气聚集的控制作用

尼日尔Termit盆地主要发育早白垩世和始新世-渐新世两个裂陷旋回,其起源于不同的动力学背景和运动学机制,相应表现出不同的盆地性质。其中古近纪始新世-渐新世第二裂陷旋回受区域挤压应力环境下的非洲板块内部局部应力释放控制,具有逃逸盆地的性质,在盆地内部表现为典型走滑伸展特征。该旋回在第一期NW-SE控盆断裂基础上发育了NNW-SSE断裂体系,盆地整体呈现地堑地垒和半地堑结构,北部为双断结构地堑,南部为西断东超多米诺半地堑结构。古近系断裂的斜向拉张作用形成了大量雁列式正断层,以软连接方式相连,在二级构造单元内发育了大量构造调节带,分为同向型、对向型和背向型3大类,以同向叠覆型、对向平行型和背向叠覆型为主,成为Termit盆地最主要的构造调节带样式。古近纪始新世-渐新世第二裂陷旋回及其构造样式控制了盆地沉积体系,在始新世Sokor1初始裂陷期形成了三角洲湖泊沉积体系、渐新世-早中新世Sokor2深陷期沉积了湖相泥岩,形成了盆地主力储盖组合。同时,该旋回的构造调节作用形成了大量断块和断鼻/断背斜构造,成为Termit盆地的主要圈闭类型。渐新世-早中新世的深陷期导致断层沟通白垩系成熟烃源岩,在盆地内发生广泛的垂向和侧向运移,该时期断层的活动强度决定了古近系油气分布和富集程度。Sokor1和Sokor2段中下部岩性圈闭及Sokor2段成藏组合是Termit盆地的下步勘探领域。     

考虑桩间土体抗滑作用的单排抗滑桩受力计算方法

为了充分考虑桩间距范围内滑体对抗滑桩受力的影响,从单排抗滑桩加固边坡的整体稳定角度出发,在采用传递系数法分析指定设计安全系数情况下抗滑桩的内力时,提出对一个桩间距范围内的加固坡体进行整体分析,将抗滑桩所在部位单独划分条块,该条块包括桩体受荷段及其两侧桩间距范围内的滑体。推导了与此分析模型相应的桩体受荷段底端内力计算公式,并给出了在滑坡推力线性分布条件下作用于受荷段的净滑坡推力计算表达式。分析结果显示,在不考虑与完全考虑受荷段两侧桩间距范围内滑体抗力作用时,得到是桩体内力及位移的上、下边界值。实例分析进一步表明,理论分析与数值模拟结果具有良好的一致性。所提出的方法比传统方法更有利于抗滑桩设计的经济性。     

多孔介质中含均相/非均相反应传质过程数值模拟

结合化学反应方程式,并应用多孔多相介质溶混污染物输运过程的数值模型,对多孔多相介质中含均相/非均相化学反应传质过程进行了数值模拟。化学反应主要包含均相快速/慢速和非均相快速/慢速等5种化学反应过程,溶质输运行为的控制机制主要考虑对流、扩散及降解、吸附等。基于原有的隐式特征线Galerkin离散化的有限元方法,求解模型控制方程的边值初值问题,求解过程中把均相化学反应物质中按照反应物和生成物分开,非均相反应物质按照固相和液相分开,对均相反应物及非均相液相物质浓度耦合求解,而均相生成物和非均相固相物质独立求解。使方程组按照其不同类型进行分类,同时可减少未知数的个数。对于含有非线性内状态变量的右端项进行迭代求解。数值例题结果验证了所提出的数值方法的有效性、计算精度和稳定性。