GRAPES千米尺度模式在西南复杂地形区降水预报偏差与成因初探

利用2019年夏季（6—8月）西南复杂地形区地面观测站逐时和逐日降水量观测数据,从降水量和降水频率入手,对同期GRAPES-Meso 3 km业务模式短期（36 h以内）降水预报性能,特别是在不同典型地貌区—四川盆地子区、云贵高原北部子区和南部子区、青藏高原东缘山地子区的预报偏差进行细致评估与分析。结果表明:（1）GRAPES-Meso 3 km模式能合理地刻画出西南复杂地形区夏季日降水和日内尺度降水的主要特征,以及小时降水频次-强度的基本关系。（2）在各子区,模式日降水量（频率）预报表现为清晰的正偏差,正偏差在盆地子区最显著,为观测值的1.1倍（0.3倍）;日降水量正偏差主要由强降水日降水量预报偏大引起,但频率正偏差在云贵高原南、北子区与其他两个子区不同,主要是中小雨日数预报偏多的贡献;强降水（中小雨）落区预报存在明显（轻微）偏大倾向,强降水预报落区偏大频率在青藏高原东缘山地子区最高,达82.8%,在云贵高原南部子区最低,为53.6%。（3）日循环上,各时次小时降水量（频率）预报整体偏大,且主要正偏差出现在观测的夜雨峰值时段,其中海拔1200 m以下区域的降水频率正偏差从夜间峰值区延续到中午,模式偏强的日降水量预报往往表现为日内偏长的降水时长或小时降水空报。（4）诊断分析显示,模式在四川盆地区突出的夏季日降水预报正偏差是模式对流层低层在云贵高原南-东南侧偏强的西南风预报与西南地区特殊地形结合的产物。      

1804号台风"艾云尼"引发的广州两段强降水分析

1804号台风"艾云尼"给广州带来了近10年最强的台风降水,对期间主要出现的两次强度明显不同的强降水过程的成因进行了对比分析,结果表明:(1)第1段强降水主要是受"艾云尼"外围环流影响,第2段转受其本体环流影响,深厚的低空急流为强降水的产生提供了较好的水汽和不稳定能量条件;(2)第2段强降水过程高低空辐散辐合强度均增大到第1段过程的1.5倍以上,为第2段强降水的增强提供了更好的动力条件;(3)第2段强降水过程水汽通量及辐合强度较第1段明显增强,为降水的增强提供了更好的水汽条件;(4)强的θse平流输送及其随高度的减弱是不稳定能量维持的重要原因.     

不同台风降水强度下风廓线雷达适用性

以2019年8月在浙江舟山对1909号超强台风“利奇马”的移动观测试验为基础,利用同一地点释放的9次GPS探空气球,对比了风廓线雷达和多普勒激光测风雷达与GPS探空的吻合程度,并利用车载雨滴谱仪对风廓线雷达在不同台风降水强度下的适用性进行了研究。结果表明,在100~300 m高度范围内激光测风雷达观测风速比风廓线雷达更准确。由水平风速对比结果可知,风廓线雷达在3~4 km高度范围内偏差最小(3.59 m/s),相关性最高(0.86),而在1 km高度下偏差最大(6.39 m/s),相关性最低(0.54);在中雨及大雨条件下适用性最差,最大风速偏差约为18 m/s。由水平风向对比结果可知,风廓线雷达与GPS探空总体上吻合较好,相关系数均大于0.85,均方根偏差均小于11 °。另外,降水强度对风廓线雷达的风向观测影响较小,风向偏差随降水强度的变化总体趋于平稳,基本分布在-20 °~20 °之间。      

西南冬季气温的年际变化及影响因子分析

利用1979—2014年台站观测资料和再分析资料对西南地区冬季气温的年际变率及其主要影响因子进行分析。西南冬季气温年际变化主要存在两种模态:全区一致型和东西反向型。西南冬季一致偏冷时,东部降温幅度明显大于西部,东部强降温与低层异常东北风和偏东风引起的冷平流有关;而西部高原地区较小的气温降幅主要与异常上升运动引起的云量增多和辐射降温有关。当西南地区气温变化表现为东西反位相时,显著的气温异常主要位于西部高原地区,该区域显著降温与其上空异常东北风引起的冷平流和异常上升运动引起的云量增多和辐射降温有关。异常活跃的乌拉尔山和西伯利亚西部区域阻塞高压是影响西南冬季气温第一模态的主要因子,其在西南地区东部造成东北风和偏东风异常,导致更强的冷平流,进而引起该区域气温显著偏低。西南西部高原地区气温显著偏低时,中东急流异常在副热带西风急流中引起向下游地区传播的波列,在高原和西南地区上空形成异常的气旋性环流,伴随的异常东北风冷平流和异常上升运动引起的辐射降温使西部高原地区显著降温。东亚冬季风、北极涛动和ENSO与西南冬季气温年际变化两个模态的联系都较弱。     

西南低压倒槽引发吉林省南部大暴雪天气分析

利用实时观测资料、NCEP 1°×1°间隔6h的再分析资料,对2020年2月15—16日吉林省南部大暴雪过程进行初步研究,结果表明:高空偏西急流、500hPa脊区稳定维持、850hPa暖区和暖湿切变区配合地面西南低压倒槽头部,以及西太平洋高压稳定维持的有效配置,是此次大暴雪发生和维持的主要原因;降雪发生前低空明显增暖,在降雪过程中,850hPa假相当位温高能舌顶一直位于朝鲜半岛北部,能量锋区位于吉林省南部,能量峰值一直保持在20℃,是强降雪维持的主要原因;300hPa辐散、850hPa辐合、850hPa东北—西南向风切变、西南风与偏南风的辐合,以及地形的强迫抬升,有利于低空水汽辐合抬升;西南气流将中国南方水汽持续不断向吉林省南部输送,是大暴雪发生和维持的重要保障.     

鄂尔多斯盆地西南缘砂岩型铀矿含矿目的层——洛河组砂岩的沉积物源特征

鄂尔多斯盆地西南缘洛河组砂岩中见有较好的铀矿化现象,具有较大的铀成矿潜力。文章针对盆地西南缘洛河组砂岩开展了碎屑锆石U-Pb定年及重矿物组合分析,并综合探讨了盆地西南缘洛河组沉积物源特征。研究表明：区内洛河组砂岩碎屑锆石U-Pb年龄主要分布在460～95 Ma、1 133～982 Ma、2 114～1 483 Ma、2 719～2 230 Ma四个年龄区间,以锆石+赤褐铁矿+磷灰石为主的重矿物组合表示沉积物源可能以中酸性岩浆岩为主。通过与周缘岩体年龄进行对比分析,认为研究区洛河组物源主体来源于盆地北侧华北克拉通北缘地区显生宙、古元古代以及新太古代中酸性岩浆岩及变质岩,同时存在西北侧阿拉善地块与兴蒙造山带的小部分贡献。     

“西南河流源区径流变化和适应性利用”重大研究计划进展综述

西南河流源区是中国的水资源战略储备区,但其未来水资源演变趋势不明,为厘清气候变化下的径流变化规律以开展适应性利用,国家自然科学基金委于2015年启动了“西南河流源区径流变化和适应性利用”重大研究计划,本文对重大研究计划的总体情况和主要进展进行综述。重大研究计划实施以来取得了一系列研究成果:构建了西南河流源区天空地一体化监测体系,有效提升了西南河流源区的监测能力;创新了高原寒区径流水源组成的多元综合解析方法,揭示了高原寒区典型径流水源的形成机理及气候驱动下流域下垫面与水文系统的协同变化机理;创建了综合冰雪冻土寒区水文过程和示踪过程的分布式同位素水文模型,揭示了雅鲁藏布江径流变化的历史规律和未来趋势;提出了河流全物质通量概念,开展了大量取样检测,揭示了高原河流生源物质循环及生物响应规律,量化了澜沧江梯级水库运行的环境累积效应;发展了多目标互馈系统理论,从水量、水能、水质3个方面创新了梯级水库适应性利用技术,为西南水电消纳、澜沧江-湄公河水资源合作等国家重大需求提供了支撑。     

西南诸河地表水资源演变的基因图谱

为应对环境变化给水资源演变带来的诸多挑战, 以水文基因体系为理论基础, 揭示并直观地展示了西南诸河地表水资源序列的遗传和变异规律。水文基因是反映水文序列遗传和变异特性的各阶矩, 基于相关系数测度构建了具有识别、检验与分级功能的水文基因检测系统, 利用该方法提取了西南诸河6个水资源二级区的地表水资源量各阶矩序列的水文基因成分(包括跳跃、局部趋势与整体趋势、周期、相依和纯随机); 提出了水文基因图谱的概念与绘制方法, 并利用其展示了研究区域的水文基因信息。结果表明: 西南诸河各二级区地表水资源量的一阶矩序列均存在不同形式的水文基因变异成分, 主要表现为跳跃、局部趋势、周期与相依; 二阶矩序列中, 怒江及伊洛瓦底江二级区的序列只含有水文基因遗传成分, 其余二级区序列的水文基因大多只存在周期弱变异成分; 与一阶矩和二阶矩序列相比, 三阶矩序列的水文基因构成较为简单, 且变异成分对序列的影响均相对较弱。归因分析表明, 地表水资源量的一阶矩基因变异主要受降水因素影响。     

GIS分形法在西南三江地区断裂分析中的应用

本文以西南三江成矿带为例,采用分形理论的研究方法对其断裂构造进行定量研究,借助MAPGIS软件的网格和空间分析功能,计算出分维数D,通过解释其地质意义,利用ARCGIS对断裂构造进行频率分析显示:研究区分维数D在1.8对成矿较有利,控矿断裂(NNW-NW向)比一般断裂具有更高的分维值,而断裂构造分布最密集区并不是最有利成矿区。     

西南山区典型地质灾害链成灾模式研究

西南山区是中国地质灾害链最发育、成灾最严重的地区。为深入认识区域地质灾害链成灾模式, 文章在系统收集西南山区历史上19次典型重大灾害事件基础上, 分析了地质灾害链的主控因素及成灾特征, 总结了滑坡型、崩塌型、泥石流型3类灾害链分类模式及5种链式成灾过程, 并选择每一类中的典型地质灾害链成灾过程进行了剖析, 在此基础上对地质灾害链成灾机理研究、数据库构建、技术标准体系建设及跨界流域链式灾害风险防控机制构建等进行了展望, 提出了地质灾害链防范建议, 旨在为区域地质灾害防灾减灾规划、重大工程与城镇建设安全提供参考。