地下水温度示踪理论与方法研究进展

对地下水温度示踪理论与方法的相关研究做了评述,介绍了当前地质体中温度场与渗流场耦合作用模型、数值模拟技术和渗流参数反演方法,并从温度示踪方法的两个主要应用领域:地表水与地下水交换和工程地下水渗漏探测(以堤坝为例),说明地下水温度示踪的应用研究.在地质体中温度场与渗流场耦合模型方面,裂隙介质、非饱和带、复杂边界条件和非D...     

由温度时序资料反演地下水流速的两种解析解及其比较

应用河床温度时序资料对地表水与地下水交换过程进行评价。首先假设半无限空间上部温度边界按正弦波动,由1D地下水渗流传热模型,得到采用温度衰减规律计算地下水流速的解析模型;典型的解析模型求解有Hatch解析解和Keery解析解, Hatch解考虑了热弥散效应所引入的误差,因此其计算精度优于Keery解。然后基于典型渗透性介质,通过算例讨论了解析模型的适用性和局限性。研究结果表明：只有研究区能简化为均质多孔介质、地下水的1D垂向运动占主导地位时,才能采用解析法确定地下水流速;采用常规的测点距离（1.0 m左右）,振幅比法能有效评价流速在(-1.0～8.0)×10^-5 m/s的地下水活动,而相位滞后法能有效评价流速在(0.0～1.6)×10^-4 m/s的地下水活动;采用温度时序资料解析模型计算地下水流速时,2个测点间必须存在振幅衰减或相位滞后,因此需要预估研究区地下水流速以便设置合理的测点间距。实例研究表明,该解析方法能够有效地评价地表水与地下水交换的时域特征。     

北半球环状模和东北冷涡与我国东北夏季降水关系分析

利用国家气象信息中心提供的1951～2004年全国160个测站月平均降水资料和欧洲中心提供的ERA-40再分析资料,对近50多年东北地区夏季降水、东北冷涡与前期北半球环状模和海温的关系进行了统计分析,定义了一个夏季(6～8月)东北冷涡强度指数(NECVI)。结果表明:NECVI能够较好表征东北低涡的气候效应;夏季东北冷涡强度与降水存在显著的正相关,东北冷涡强年,降水偏多,前期2月北半球环状模(NAM)偏弱;东北冷涡偏弱年,降水偏少,前期2月NAM偏强。此外,夏季东北冷涡与前期的中国近海海温存在显著的负相关,前期NAM和中国近海海温的异常可以作为夏季东北冷涡异常的一个前兆信号,进而为东北地区夏季降水异常的预测提供参考依据。     

青藏高原春季土壤湿度与我国长江流域夏季降水的联系及其可能机理

土壤湿度作为陆面过程的重要因子,对局地及邻近地区的大气环流和天气气候有重要影响.青藏高原的土壤湿度观测站点稀少,时间较短,鉴于此,本文使用经过部分观测站点检验的卫星反演数据,研究了春季高原土壤湿度的年际变化与后期夏季我国东部降水的联系和可能机理.结果表明:在全球变暖的背景下,高原土壤湿度总体呈现出显著增加的趋势,去除该线性趋势后,我们定义了一个高原土壤湿度指数TPSMI来定量表征高原土壤湿度的年际变化特征,发现表层、中层、深层的土壤湿度年际变率趋于一致,且春季土壤湿度与夏季土壤湿度显著相关(相关系数可达0.56).当TPSMI偏大时,即高原东部土壤湿度偏大,而西部偏小时,夏季在高原东部(西部)存在一个潜热(感热)热源,二者共同作用下,在对流层中高层从高原西部经我国大陆直至东北地区激发出一个气旋—反气旋—气旋波列,该波列呈相当正压结构,有利于东北冷涡的加强及冷空气向南爆发;与此同时,南亚高压加强东伸,西太副高西伸加强,低空南方暖湿气流与北方干冷气流在长江流域汇合,伴随着上升运动加强,从而有利于夏季长江流域降水增多;反之,当TPSMI偏小时,夏季长江流域降水减少.     

9012号热带气旋维持的卫星云图和垂直结构特征分析

本文根据卫星云图的演变和常规天气分析相结合，对9012号热带气旋登陆后维持水消的成因进行了分析。指出该热带气旋经久不消的重要原因为其西南侧对流云团和东北侧高空槽前对流云带与热带气旋云系相衔接在中低层东北气流引导下卷入，热带气旋内部的两条云带的维持，以及利有的环流条件。     

4—6月MJO北传与东亚季风爆发的关系

大气季节内振荡(MJO)对东亚季风的活跃、推进和中断具有显著影响,然而其在东亚季风爆发中的作用一直没有得到深入探讨。利用经验正交函数(EOF)分解和超前滞后回归分析方法,探讨了1979—2011年4—6月MJO的北传与东亚季风爆发的关系。研究表明:4—6月MJO有两次明显的北传过程,分别发生在5月中旬和6月中旬。逐候向外长波辐射资料EOF分析的前两个模态对应了MJO的不同位相,可以表征MJO的向东向北传播。超前滞后回归分析表明,伴随MJO的北传,降水带北移、印度洋到我国南海地区西南风建立、西太平洋副热带高压撤出南海及南亚高压北抬,这些环流异常形势有利于东亚季风的爆发。进一步对PC1所确定的季风爆发候与其它5个季风爆发指数进行对比发现,在大多数年份中,PC1所确立的季风爆发候与其它指数相差2候以内,其中,与其它5个指数所表征的季风爆发时间严格一致的年份分别有15、10、11、10、12年,表明MJO对东亚季风的爆发具有普遍作用。     

温度时序资料确定地下水流速解析模型灵敏度分析

不同深度处的含水介质温度时序资料振幅比或相位滞后能用来计算地下水垂向流速,典型的解析模型是Hatch模型。为了评价Hatch模型的参数灵敏度,采用局部灵敏度分析方法确定该模型的主要影响因子及相关参数与模型响应的依存关系,再由全局灵敏度分析方法评价参数共同作用对模型计算结果的影响。灵敏度分析结果表明:Hatch模型精度的主要影响因子是测点距离（Δz）,其次是介质比热容（ρ_sc_s）和有效孔隙度（n_e）,而基准热传导系数（λ₀）和热弥散度（β）的影响甚微。基准热传导系数和热弥散度与计算流速呈负相关,其余参数则与之呈正相关。因此在实践中,需保证测点距离的准确性,而对基准热传导系数和热弥散度可取经验值。     

基于化学热力学的饱和指数模型求解方法的改进

饱和指数SI是反映水环境中矿物溶解/沉淀状态的重要参数,而水溶液中络合物的存在对SI值有很大的影响,因此正确计算络合物的含量,可提高水-岩作用SI模型的计算精度。依据化学热力学的基本理论,作者扩展了活度系数计算方程、优化了阀值的选取、并改进了输出结果。结合某工程实例,与传统算法做了比较,证明该模型的算法具有更好的稳定性和计算精度,结果亦与实际情况更相符。     

Prediction of the Asian-Australian Monsoon Interannual Variations with the Grid-Point Atmospheric Model of IAP LASG （GAMIL）

Seasonal prediction of Asian-Australian monsoon （A-AM） precipitation is one of the most important and challenging tasks in climate prediction. In this paper, we evaluate the performance of Grid Atmospheric Model of IAP LASG （GAMIL） on retrospective prediction of the A-AM interannual variation （IAV）, and determine to what extent GAMIL can capture the two major observed modes of A-AM rainfall IAV for the period 1979-2003. The first mode is associated with the turnabout of warming （cooling） in the Nifio 3.4 region, whereas the second mode leads the warming/cooling by about one year, signaling precursory conditions for ENSO.
We show that the GAMIL one-month lead prediction of the seasonal precipitation anomalies is primarily able to capture major features of the two observed leading modes of the IAV, with the first mode better predicted than the second. It also depicts the relationship between the first mode and ENSO rather well. On the other hand, the GAMIL has deficiencies in capturing the relationship between the second mode and ENSO. We conclude： （1） successful reproduction of the E1 Nifio-excited monsoon-ocean interaction and E1 Nifio forcing may be critical for the seasonal prediction of the A-AM rainfall IAV with the GAMIL; （2） more efforts are needed to improve the simulation not only in the Nifio 3.4 region but also in the joining area of Asia and the Indian-Pacific Ocean; （3） the selection of a one-tier system may improve the ultimate prediction of the A-AM rainfall IAV. These results offer some references for improvement of the GAMIL and associated seasonal prediction skill.     

华南前汛期不同降水时段的特征分析

利用1957-2001年华南地区74个测站逐日降水资料和同期NCEP／NCAR逐日再分析格点资料，对华南前汛期(4-6月)不同降水时段的特征进行了比较。分析发现，华南前汛期降水由锋面降水和夏季风降水两个时段组成。锋面降水时段主要集中在4月，为典型的由冬到夏过渡的环流形势，华南地区高空为平直的副热带西风急流，大气层结稳定，水汽来源主要是阿拉伯海的西风输送和西太平洋副高南侧东风的转向输送；南海夏季风爆发前，副高仍控制南海地区，华南地区水汽输送主要来源于阿拉伯海的西风输送和西太平洋副高南侧东风的转向输送及孟加拉湾的西南输送；南海夏季风爆发后，副高东撤退出南海地区，南半球越赤道水汽输送加强并与孟加拉湾水汽输送连通，华南区域内对流发展；夏季风降水时段盛期主要集中在6月，此时南亚高压跃上高原，华南地区处于南亚高压东部，对流发展极其旺盛，强大的南半球越赤道水汽输送越过孟加拉湾和南海地区向华南地区输送。