北京及周边地区雷暴阵风锋特征统计分析

为全面和系统研究北京及周边地区阵风锋各方面特征,使用2006—2015年暖季（5—9月）北京多普勒雷达探测资料及北京、河北、天津自动气象站观测资料对北京及周边地区的阵风锋过程进行综合统计分析。结果表明,346次阵风锋过程有232次触发了对流,占总数的67%,表明阵风锋对雷暴具有较强的抬升触发能力。阵风锋在6—8月出现的日数占5—9月阵风锋总日数的85%;出现的时段主要是午后至傍晚（12—21时,北京时）,维持时间0.5—3 h;阵风锋在北京东南方向生成的数量最多,且触发对流的次数也最多;其次为偏东和东北方向;偏南和西南方向生成阵风锋数量居中,而偏北、偏西和西北地区阵风锋个例相对较少,触发对流的比例也相对较低。产生阵风锋的母风暴中48%为孤立雷暴（包括孤立多单体和超级单体风暴）,31%为雷暴群,21%为飑线;97%的母风暴最强回波在50 dBz以上,阵风锋的回波强度为10—25 dBz。91%的阵风锋移动速度集中在10—60 km/h,84%的阵风锋与母风暴的最大距离为1—60 km;在母风暴回波强度减弱到30 dBz以下时,80%的阵风锋能够继续维持的时间不超过2 h。阵风锋母风暴向东南方向移动的个例最多,从阵风锋和母风暴移动方向的关系来看,阵风锋与母风暴移向一致的情况占比最高,为32%,其次为母风暴无移动及阵风锋弧形扩散情况,各占17%;阵风锋与母风暴移向相反情况所占比例最低,只有3%。最后统计了阵风锋经过地面自动气象站时,自动观测量的变化情况。结果显示,阵风锋在经过地面自动气象站时会造成风速增大、温度降低、相对湿度增大、气压升高。      

雷暴大风过程中对流层中低层动量通量和动能通量输送特征研究

2014年5月31日北京发生一次雷暴大风过程。以雷达资料同化结果为初始场,对此次过程进行高分辨率数值模拟。采用非静力平衡和非地转平衡的经向动量方程和质量权重动能方程,利用模拟资料,对雷暴大风过程中经向动量和质量权重动能进行收支分析,以此来研究雷暴过程中对流层中低层动量通量和动能通量输送特征,讨论地面大风的可能成因。分析结果表明,在对流层中低层,经向动量通量散度是影响经向动量局地变化的主要强迫项。雷暴系统后部的入流把中低层的经向动量倾斜向下输送,系统前部对流云区中低层的下沉气流也向下输送经向动量。这两支下传动量通量先后与近地面经向动量的水平通量汇合,向系统前沿输送经向动量。在北京西北部地形阻挡作用下,经向动量通量在系统前端近地面辐合,促进那里的经向动量局地增长,有利于增强那里的南风。质量动能收支的特征与经向动量收支类似,在近地面层质量动能的局地变化主要是由质量动能通量散度引起的。系统后部入流把中层质量动能向下传输到近地面层,然后与近地面质量动能的水平通量汇合,向系统前沿输送质量动能。相对来说,近地面层经向动量和质量动能的水平通量比下传通量更重要,这主要与低层较强的东南急流有关。     

西南地区石漠化分布、演变特征及影响因素

根据中国西南岩溶区1999—2008年石漠化遥感调查结果,研究了该区石漠化发生现状和近十年间石漠化在区域、岩性、地貌及区域经济等方面的演变特征,并对发生石漠化的影响因素进行分析。结果显示,石漠化集中分布在滇、黔、桂三省区;石漠化的发生与岩性和地貌密切相关,其中纯碳酸盐岩中石漠化发生率高于杂碳酸盐岩,并随灰岩或碳酸盐岩含量减少而降低,而地形高差相对大的峰丛洼地、峰林洼地石漠化发生率最高,并随地貌相对高差变小而降低。石漠化发生程度与岩性、地貌关系表现多样,纯碳酸盐岩中轻度石漠化比例高于中度和重度石漠化之和的比例,杂碳酸盐岩中中度和重度石漠化之和的比例高于轻度石漠化比例;在峰林洼地、峰林/缓丘平原中轻度石漠化比例高于中度和重度石漠化之和的比例,缓丘台地和丘陵谷地中中度和重度石漠化之和的比例高于轻度石漠化,是岩溶构造演化与人类活动共同制约的结果。从1999年到2008年间,该区石漠化已经呈现转轻趋势,主要表现在总面积减少,石漠化程度减轻;石漠化演变过程中发生在不同岩性和地貌中改善或恶化发生率的变化趋势与上述石漠化的发生规律相似。石漠化还不同程度地影响居民的生活水平,调查显示,严重石漠化县域内石漠化面积与农民人均纯收入、人均生产总值等呈负相关,县域内石漠化面积是影响农民人均纯收入,乃至人均生产总值最重要的因素。因此,石漠化调查结果显示,研究区石漠化呈向好趋势,但是治理难点依然存在。     

光助Fenton氧化法去除水中两种氯乙酸及其动力学研究

以二氯乙酸和三氯乙酸为目标污染物,研究了光助Fenton氧化去除水中卤乙酸的可行性及影响因素,并对其动力学进行了初步研究.结果表明,影响光助Fenton氧化的因素很多,氙灯功率500 W、H2O2和Fe2+投加量分别为5.0和1.0 mmol·L-1、pH=4.0反应60 min是所考察范围内的最佳降解条件,浓度为100 μg·L-1的二氯乙酸和三氯乙酸的降解率分别为90.32％、87.77％;在实际水质pH=7.0时,相同浓度的二氯乙酸和三氯乙酸的降解率分别为75.34％、68.80％.紫外辐射与Fenton氧化对二氯乙酸和三氯乙酸的降解具有协同效应.光助Fenton氧化对二氯乙酸和三氯乙酸的降解符合一级反应动力学,表观活化能分别为30.11、31.09 kJ·mo1-1,受温度影响不大.     

功能联系视角下珠三角扩容的规划探索

新型城镇化进程中,合理、有序地引导城市群扩容已经日益成为重要的规划议题。基于相关文献,研究归纳了功能联系视角下城市群空间网络的主要特征。首先,城市联系的绝对强度是界定城市群的重要依据;其次,相对于外部的城市联系,城市群内部的功能联系分配应占有明显优势的相对比例;再次,城市群内部网络应以多向联系为主,而非指向单一的中心城市。在这一原则下,以广东新型城镇化战略的区域空间结构为目标,从联系强度、网络群集性、空间邻近性等指标进行综合判别,实现了对清远、河源、阳江、汕尾和云浮5个潜在扩容对象城市的优选比较,提出了珠三角城市群近期扩容的优选对象,在此基础上,结合定性比较的方式对广东区域空间结构的长远发展提出了规划展望。     

走航式海洋观测平台设计及其初步应用*

缺乏现场海洋观测数据是限制我们进一步认识海洋的瓶颈之一。文章设计了具备远程遥测功能的全自动海洋监测平台, 该平台无人值守、采用走航观测方式自动获取长时间序列海洋监测数据。此研究还对该平台进行了近海和远洋走航共两次验证测试。结果表明, 该平台稳定可靠、兼容性好, 走航数据符合所监测水域的水体特征, 可用于探讨相关参数的变化特征, 揭示事件和过程的机制机理。如果将该平台搭载于轮渡、渔船等非科考船, 则可以在现有海洋技术条件下, 高效地获取更大的空间和时间尺度的实时大数据, 为解决海洋观测数据缺乏的问题, 提供一种技术手段。     

广西岩溶石漠化演变趋势及影响因素分析

广西壮族自治区是我国岩溶石漠化较为严重的省区之一,监测其石漠化发展演变趋势与开展治理工作是一项长期任务。根据全国生态环境遥感调查与监测项目完成的石漠化遥感调查结果,分析了广西境内1999—2008年间石漠化的分布和演化情况,探讨了石漠化变化与整治措施及社会经济发展的关联性。研究结果表明,截至2008年,广西石漠化面积达1.703万km²,约占全区总面积的7%,占碳酸盐岩分布区总面积的20.85%; 其中,轻度、中度和重度石漠化面积分别占石漠化总面积的58.70%、29.02%和12.28%,以轻度和中度石漠化为主。9年间,全区石漠化总面积减少了1.026万km²,年均减少面积0.114万km²,年均增长率为-5.10%,石漠化总体面积减少,程度减轻,呈明显好转态势。石漠化的演变趋势与近年来一系列环境保护政策的落实、产业经济结构的变化、农民人均收入的增长等密切相关,如退耕还林措施、农业人口转移、农户家庭收入构成变化及沼气灶推广等均在减缓石漠化发展中取得了很好效果。然而,由于受地质背景、自然环境和人口因素的制约,广西石漠化治理的难点依然存在,任务仍很艰巨。     

基于低频振荡信号的中国南方冬半年持续性低温指数延伸期预报试验

利用1961-2009年36°N以南、108°E以东中国大陆191个站点逐日最低气温和NCEP/NCAR再分析日平均格点,研究与区域持续性低温事件有关的大气低频振荡信号,寻找可以在一定程度上表征不同类型区域持续性低温事件的指数,并尝试结合DERF2.0系统的预报产品进行持续性低温指数的延伸期预报试验。结果表明:（1）在研究范围内的区域持续性低温事件可以归纳为江北型、江南型和全区域型3类,其中江北型和江南型事件的环流背景差异体现在异常环流中心的纬度位置上,而全区域型事件属于增强型的江北型事件;（2）江北型和江南型区域平均最低气温时间序列的10-30 d低频分量的位相和强度变化与区域持续性低温事件的发生有显著关系,可以作为表征区域持续性低温事件指数和预报量;（3）100°-120°E范围内850 hPa温度场距平的经验正交函数分解前两个主模态具有显著的10-30 d变化周期,并且其空间结构分别与江北型和江南型事件的典型环流特征一致,前两个主模态时间系数能够作为持续性低温指数的预报因子;（4）检验结果表明,DERF2.0系统对上述预报因子有一定的预报能力。在延伸期预报时效内,利用统计学和动力学相结合的方法制作的持续性低温指数的预报效果好于模式直接预报的2 m气温,该预报方法有助于提升区域持续性低温事件的延伸预报能力。      

华北地区持续性极端暴雨过程的分类特征

利用1960—2015年日降水资料,筛选出华北地区56次持续性极端暴雨过程。基于距平相关系数的客观聚类分析方法和天气学检验,将它们进行分类,并使用NCEP（2.5°×2.5°）再分析资料进行分类合成,对比分析不同环流背景下华北地区持续性极端暴雨过程的基本特征。结果表明,这些持续性极端暴雨事件按照环流背景可分为经向型、纬向型、减弱的登陆热带气旋型和初夏型4类。它们一般都与不同天气系统配置结构下的锋面动力学过程有关,由于锋面结构特征、环境大气层结状态以及与低空急流有关的暖湿气流输送通道和强度不同,造成不同环流形势背景下,暴雨日的高频站点与过程平均累计降水量在空间分布上存在差异。（1）纬向型对应的锋区强度明显强于经向型,但是其对应的层结稳定度与整个夏季状态相当,而经向型存在弱的层结不稳定异常,这表明,纬向型的对流活动一般不如经向型强,持续性锋面降水特征更清晰,造成站点上日降水量超过50 mm的最大频率明显低于经向型,但是过程累计平均最大降雨量却比经向型大。（2）从水汽输送通道来看,源于西太平洋副热带高压南侧的水汽通道只在纬向型环流主导下的华北区域持续性极端暴雨过程中起主导作用。初夏型以及减弱的登陆热带气旋与西风带系统相互作用造成的极端暴雨过程中,活跃的印度季风造成25°N以南异常强盛的纬向低空西南气流携带充沛的水汽,穿过中南半岛后以西南低空急流或者通过减弱的登陆热带气旋“中转”,是这两类暴雨区的主要水汽供应方式;经向型环流背景下的水汽输送也与这支源于青藏高原南侧的西风气流异常有关。这可能是华北地区夏季降水与印度季风降水的相关显著强于中国东部其他地区的主要原因。（3）减弱的登陆热带气旋与西风带系统相互作用造成的极端暴雨事件同样由经向型环流主导,但是,更充沛的水汽输送、更强的上升运动和更深厚的大气不稳定层结状态是它比一般的经向型强度更大的直接原因;此外,中高纬度弱冷空气侵入对减弱的登陆热带气旋顶部形成持续性极端暴雨过程非常重要。      

走航式海洋观测平台设计及其初步应用

缺乏现场海洋观测数据是限制我们进一步认识海洋的瓶颈之一。文章设计了具备远程遥测功能的全自动海洋监测平台,该平台无人值守、采用走航观测方式自动获取长时间序列海洋监测数据。此研究还对该平台进行了近海和远洋走航共两次验证测试。结果表明,该平台稳定可靠、兼容性好,走航数据符合所监测水域的水体特征,可用于探讨相关参数的变化特征,揭示事件和过程的机制机理。如果将该平台搭载于轮渡、渔船等非科考船,则可以在现有海洋技术条件下,高效地获取更大的空间和时间尺度的实时大数据,为解决海洋观测数据缺乏的问题,提供一种技术手段。