大洋风生环流观测优化的伴随分析

提出了一种依据海洋伴随资料同化达到改进海洋观测方案的客观分析方法.针对一个"真实的海洋"进行不同空间断面(或对不同层次)的假设采样,分别将这些"不完备的观测"应用于Byran-Cox海洋环流模式的伴随系统,可以计算"不完备观测"同化以后的模式环流与"完备观测"资料同化(控制试验)得到的环流之间的距离--反演距离.由于海洋伴随资料同化所具有的局地修正效应和邻域修正效应,不同观测方案所对应的反演距离有着明显的差异.采用上述方法在一定观测代价下可以对大洋风生环流进行观测方案的优化分析.     

最近2.6 Ma中国北方季风环流与西风环流演变的风尘沉积记录

系统的粒度测量和沉积动力学研究发现, 中国黄土由粗粒与细粒组分叠加组成, 粗粒组分主要是低空季风环流产生的粉尘沉积; 细粒组分代表主要由高空西风环流控制的背景粉尘. 不同剖面粗粒组分的变化一致表明, 低空季风环流在冰期加强, 在间冰期减弱; 细粒组分变化序列在纬向的分异特征显示, 冰期时西风环流加强、同时西风急流南移至约35°N, 间冰期西风环流减弱且急流北移至约37°N. 最近2.6 Ma洛川剖面粒度组分变化趋势表明, 西风环流对风尘沉积的贡献减小、强度减弱, 与此同步, 季风环流对风尘沉积的贡献增加、强度增大, 其中最显著的变化发生在1.2~0.9 Ma前, 可能指示了青藏高原隆升对中更新世中国北方大气环流转型的决定性作用.     

中国地表气温变化对土地利用/覆被类型的敏感性

利用观测气温与再分析气温的差值分析了近40年中国地表气温变化对土地利用/覆被类型的敏感性.结果表明：土地利用/覆被类型对地表气温变化具有稳定的、系统性的影响,在全球变暖背景下各类型的响应不同,以沙地、戈壁和裸岩石砾地为主的未利用地升温幅度最大,为0.21℃/10a;其次是草地、耕地和城乡、工矿、居民用地,分别为0.12,0.10,0.12℃/10a;林地升温趋势最弱,为0.06℃/10a.总体来看,沙地、戈壁等未利用地和人类活动较多的区域地表升温幅度大,植被覆盖状况好的区域升温趋势则较弱;同一一级类型下理化特性及生物过程相似的二级类型对地表气温的影响程度相近,土地利用/覆被类型的变化需要达到一定的强度,导致地表特性发生本质改变后才会对局地气温产生较明显的影响;同一土地利用/覆被类型下,中国东部人类活动强度大的区域升温更为明显.这一结果为众多土地利用/覆被变化对气候影响的数值模拟试验研究提供了观测事实的支持.在区域尺度上预测未来中国气候变化不仅要考虑温室气体增加的影响,还要考虑土地利用/覆被类型及其变化的影响.     

全球变暖背景下春季Hadley环流与东亚夏季风环流年际对应关系的多模式预估

观测事实揭示,春季Hadley环流在年际时间尺度上与东亚夏季风环流和降水具有密切联系.在未来全球变暖背景下,春季Hadley环流与东亚夏季风环流和降水的这种年际关系是否会发生变化？针对该问题,本文在评估的基础上选取五个气候模式,分析了A1B排放情景下春季北半球Hadley环流年际变率的未来变化及其与东亚夏季风环流和降水的年际关系.多模式集合(MME)预估结果表明,在全球变暖背景下,与20世纪末期(1970—1999年)相比,到21世纪末期(2070—2099年),春季北半球Hadley环流的年际变率强度将减弱,减弱幅度达32%.随着春季Hadley环流年际变率的减弱,其与夏季西太平洋副热带高压和东亚夏季风强度的联系将变弱.MME模拟结果还显示,春季Hadley环流与夏季东亚西风急流和降水的关系也降低,但各单个模式间存在较大差异.     

Hadley环流与北太平洋涛动的显著关系

利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了冬季（11～4月）Hadley环流与北太平洋涛动（NPO）的变化特征以及它们之间的关系.本文选取0°~30°N区域里最大质量流函数来描述北半球Hadley环流强度随时间的演变,利用(20°N, 180°~160°W) 和 (60°N, 180°~160°W) 区域平均的标准化海平面气压差代表NPO强度.结果表明,冬季北半球Hadley环流与NPO的变化形势非常一致,两者都具有显著的年际和年代际变化（70年代前处于负位相,80年代之后处于正位相）,同时还呈现出明显的增强趋势.Hadley环流变化与NPO异常的关系非常密切,在年际和年代际时间尺度上都具有显著的正相关.这种强相关性在大气环流场上可以得到很好的印证.研究还揭示,太平洋地区10°~30°N下沉支和40°~60°N上升支的异常运动可能是这种关系存在的主要内在原因.     

1998年夏季全球大气环流异常的预测研究

应用日本东京大学气候系统研究中心(CCSR)发展起来的一个全球大气环流谱模式(T42L200版本),对l998年夏季气候异常和大气环流的预测问题进行了研究,定量地检查了该模式对夏季降水和大气环流异常的预测准确度.说明该模式对1998年的预测水平是比较高的;并证实大气环流在春季的初始异常对北半球夏季大气环流和降水异常起了很重要的作用,而对南半球的作用则小得多.就中国长江流域1998年的降水异常而言,初始环流的作用约占50%.     

1998年夏季全球大气环流异常的预测研究

应用日本东京大学气候系统研究中心(CCSR)发展起来的一个全球大气环流谱模式(T42L200版本),对l998年夏季气候异常和大气环流的预测问题进行了研究,定量地检查了该模式对夏季降水和大气环流异常的预测准确度.说明该模式对1998年的预测水平是比较高的;并证实大气环流在春季的初始异常对北半球夏季大气环流和降水异常起了很重要的作用,而对南半球的作用则小得多.就中国长江流域1998年的降水异常而言,初始环流的作用约占50%.     

中国区域夏季再分析资料高空变量可信度的检验

利用全球探空资料(IGRA)对1989—2008年美国国家环境预报中心(NCEP)和大气研究中心(NCAR)再分析资料、NCEP和美国能源部(DOE)再分析资料、NCEP气候预测系统再分析资料(CFSR)、日本气象厅25年再分析资料(JRA-25)、欧洲数值预报中心再分析资料(ERA-Interim)和美国国家航空航天局(NASA)现代回顾性再分析资料(MERRA)的高空变量在中国地区对流层中高层的可信度进行了初步的检验.分析结果表明:再分析资料对中高层位势高度和温度的夏季平均气候态具有较好的再现能力,其EOF的时空变化特征与观测吻合也较好;再分析资料的绝对湿度值较观测结果要偏大,其中MERRA与观测最为接近.再分析资料不能很好地反映经向风的夏季平均气候态及年际变化特征,EOF的时空模态和观测偏离也较大.总体而言,NCEP/NCAR、NCEP/DOE及NCEP/CFSR对这些变量的再现能力较JRA-25、ERA-Interim和MERRA弱.     

印度洋经圈环流的结构及其与风应力的耦合关系

利用惯性理论计算了印度洋经圈环流的结构,并分析风应力与经圈环流的耦合关系．结果表明,惯性理论能够较好地表征经圈环流的特点——副热带环流圈与跨赤道环流圈,北印度洋经圈环流会随着季风的季节性反向而翻转．风应力异常和经向流函函数异常可以分解为夏季风模态、冬季风模态及异常模态．当异常呈现冬夏季风期间环流的结构特征时,经圈环流与风应力的同时相关最大;在异常模态时,二者的关系较为复杂．通过20°S和赤道断面的输送均表现为多时间尺度变化的特征,主要的周期集中在年际和年代际尺度上．     

大气三圈环流的动力系统模型

定常情况下,本文利用球坐标系（λ,φ,r）的动力、热力学方程导出三维速度场（vλ,vφ,vr）的动力系统.这种包括摩擦力和热传导的不可压缩大气运动的动力系统,无论从定性上还是从定量上都能描述由赤道和极地间的加热不均匀造成的三圈环流.定性上表明,在北半球经向速度vφ和纬向速度vλ同符号,地表刮北风（vφvλvφ>0）和刮西风（vλ>0）相对应.在南半球,经向速度vφ和纬向速度vλ符号相反,刮北风（vφvλ>0）相对应,刮南风（vφ>0）和刮东风（vλp可以用球调和函数plm（sinφ）cosmλ来表达.当取l=6,m=0时即可导出三圈环流.在经圈剖面（φ,r）上,地表的φ1=±56°和φ2=±28°左右,以及赤道是速度场的奇点,它们都是鞍点,说明在副热带是下沉运动,在中纬度是上升运动,这正是三圈环流中的Ferrel环流的特征.这样经向速度vφ和纬向速度vλ相联系,经向速度vφ又和垂直速度相联系,那么三圈环流的三维速度场就构成了一个整体.     

A land surface soil moisture data assimilation framework in consideration of the model subgrid-scale heterogeneity and soil water thawing and freezing

The Ensemble Kalman Filter (EnKF) is well known and widely used in land data assimilation for its high precision and simple operation. The land surface models used as the forecast operator in a land data assimilation system are usually designed to consider the model subgrid-heterogeneity and soil water thawing and freezing. To neglect their effects could lead to some errors in soil moisture assimilation. The dual EnKF method is employed in soil moisture data assimilation to build a soil moisture data as- similation framework based on the NCAR Community Land Model version 2.0 (CLM 2.0) in considera- tion of the effects of the model subgrid-heterogeneity and soil water thawing and freezing: Liquid volumetric soil moisture content in a given fraction is assimilated through the state filter process, while solid volumetric soil moisture content in the same fraction and solid/liquid volumetric soil moisture in the other fractions are optimized by the parameter filter. Preliminary experiments show that this dual EnKF-based assimilation framework can assimilate soil moisture more effectively and precisely than the usual EnKF-based assimilation framework without considering the model subgrid-scale heteroge- neity and soil water thawing and freezing. With the improvement of soil moisture simulation, the soil temperature-simulated precision can be also improved to some extent.     

福建省地体构造划分及构造演化

本文根据对福建省不同地区的地质特征进行详细的研究对比,划分出闽西北、闽西南、闽东和闽东南四个性质不同的地体,并研究了各地体的之间碰撞拼贴的历史,指出它们主要经历了三个阶段：1、晚元古代,闽西南地体和闽西北地体沿南平-宁化一线发生碰撞拼贴作用,同时伴随海底和陆上火山喷发活动;2、三叠纪,闽东地体沿政和-大埔一线和闽西南、闽西北地体发生碰撞拼贴作用,闽东南地体也随之拼贴在闽东地体之上;3、白垩纪,闽东南地体沿平潭一东山断裂带发生左行走滑运动。     

一种基于LEO卫星信标的电离层层析成像新算法

LEO卫星信标是电离层监测的重要手段之一. 利用电离层层析成像算法, LEO卫星信标能够实现区域电离层电子密度的快速重构. 针对LEO卫星信标的特点, 本文提出了一种函数基模型与像素基模型组合的电离层层析成像新算法. 选择差分相对电离层总电子含量作为输入数据源, 先通过函数基模型法获取电离层电子密度初始分布, 再利用像素基模型法对初始分布进行二次迭代重构, 该方法可有效降低电离层层析成像对背景电离层模型的依赖, 同时能够实现电离层小尺度扰动结构的有效反演. 利用数值仿真方法及低纬度电离层层析成像网的实测数据的反演结果验证了本文提出的新算法的可行性和可靠性.     

一种新的全球对流层天顶延迟模型GZTD

对流层延迟是GNSS导航定位主要误差源之一,主要受气象参数(如总气压、温度和水汽压等)的影响,具有变化随机性强的特点.本文利用 GGOS Atmosphere提供的2002—2009年全球天顶对流层延迟格网时间序列研究了全球对流层天顶延迟的时空变化特征.并以此为基础对全球天顶对流层延迟(Zenith Troposphere Delay, ZTD)进行建模,提出了一种基于球谐函数的全球非气象参数对流层天顶延迟改正模型——GZTD模型.实验对比结果表明考虑ZTD经纬向变化的GZTD模型内符合精度全球统计结果(bias:0.2 cm,RMS:3.7 cm)优于只考虑ZTD纬向变化的UNB3m (bias:3.4 cm,RMS:6.0 cm)、UNB4 (bias:4.7 cm,RMS:7.4 cm)、UNB3 (bias:4.0 cm,RMS:7.0 cm)和EGNOS (bias:4.5 cm,RMS:6.9 cm)等模型.使用全球385个IGS站进行外符合检验,统计结果表明GZTD模型(bias:-0.02 cm,RMS:4.24 cm)同样优于其它模型.GZTD模型具有改正效果良好、使用简单、所需参数少等优点.     

A Preliminary Study on the Use of NCEP Temperature Images and Additive Tectonic Stress from Astro- Tidal- Triggering to Forecast Short-Impending Earthquakes

Taking the three earthquakes which occurred in Tibet, China during the period of July 12 to August 25, 2004 as an example,the paper analyses the M_S≥6.0 earthquakes that occurred in China and M_S≥7.0 earthquakes that occurred overseas since May of 2003 by combining the image data from the National Center for Environmental Prediction of America(NCEP)with the additive tectonic stress from astro-tidal-triggering (ATSA) and makes the following conclusions: The abnormal temperature image data of NCEP can better reflect the spatial-temporal evolution process of tectonic earthquake activity; The ATSA has an evident triggering effect on the activity of a fault when the terra stress is in critical status; using the NCEP images and the ATSA to forecast short-impending earthquake is a new concept; The three earthquakes occurred during the same phase of the respective ATSA cycle, i.e. that occurred at the time when the ATSA reached the relatively steady end of a peak, rather than at the time when the variation rate was maximal. In addition, the author discovered that the occurrence time of other earthquake cases during 2003～2004 in Tibet was also in the same phase of the above-mentioned cycles, and therefore, further study of this feature is needed with more earthquake cases in other areas over longer periods of time.     

岩石电学性质实验研究方向展望

分析了岩心电性实验的内涵,介绍了油藏条件下岩石电学性质的研究现状以及对岩心电性实验方法的冲击.结合目前对不同地层特性岩石的电学性质的认识,就复杂储层评价的岩心电性实验方法、岩心电性实验技术装备、岩心电性实验技术规范化、岩心数值实验方法等方面对岩心电性实验的研究方向做了展望,认为：①岩心电性实验方法应立足于储层岩石的岩性、物性、孔隙结构、非均质性等地层特性;②系统地模拟和控制储层的温度、压力、润湿性条件、毛管与电性平衡等油藏条件,并使各种相关技术规范化,是其发展的必然趋势;③岩心数值实验方法可能作为实验室岩心电性实验的辅助手段之一在储层含油性评价中发挥作用.     

基于TS模型的结构振动模糊控制方法

将TS模糊控制模型用于结构振动控制中,提出了一种新型的模糊控制器。利用传统LQR控制算法确定TS模糊控制器的参数,提出一种新的形成模糊控制规则的方法,克服了TS模糊控制器参数较多,规则难以确定的缺点;并结合一座三层钢框架模型,进行仿真分析,验证了提出的方法的有效性。     

一种新地震定位方法研究

提高地震定位精度一直是地震学应用研究的重要课题之一,目前已经发展了多种方法用于台网定位。这些方法的共同弱点是应对复杂情况的能力差、震后处理时间过长、不能根据地震信息的增加自动修改速度模型而提高下一次地震定位的精度。开发地震台网资源,使之实现地震预警的功能,必须解决地震快速定位问题。为此,本文提出了一种基于地震台网资料的网格化地震定位方法。震前建立每个区间网格到台站的理论走时数据库,震时仅通过优化搜索,以每两个台站的到时差与理论走时差之间的方差最小的网格位置为震源,并得到发震时刻。通过在黑龙江省地震台网的实际应用说明方法可靠,精度较高。     

A load cell based continuous recording bedload trap

This paper reviews the design and performance of pit‐type bedload traps that use pressure pillow and load cell systems to measure the accumulation of sediment. A low cost load cell bedload sampler design is presented. Using a specially designed cradle, a single load cell may be used to measure the load applied on the bottom of an aluminium box of 0·27 m². Bedload enters the trap through a 0·2 m wide slot cut into a hinged plate on top of the trap. Low profile fences were fitted to the sides of the slot to prevent lateral ingress of sediment. The load cell system converts the immersed weight of sediment directly into an analogue voltage reading that can be stored on a datalogger. Because the load cell is sealed, pressure correction for the water column height is negated. Temperature correction is shown to be necessary for each load cell. The results of laboratory and field calibrations are presented and design improvements suggested. Field data output is illustrated. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

淡水浮游植物计数与定量方法

显微镜计数法是淡水浮游植物计数最常用的经典方法,是浮游植物生物量测定的基本方法,也是衡量其他测定方法准确性的依据.随着科技的发展,可见分光光度法、荧光分光光度法、流式细胞显微镜计数法、库尔特计数法等新型细胞计数法相继问世.对各种方法的特点进行比较,结果表明:光密度法、流式摄像机计数法、流式细胞仪法、叶绿素a法等仅能够分析测定浮游植物生物量,而显微镜法是测量浮游植物粒径的经典方法,不仅可以测定浮游植物生物量,还可以进行浮游植物的种类及群落结构分析.以上这些方法都可以用于浮游植物的计数与定量,可以根据不同的需求来选择最佳的浮游植物计数方法,如分析方便性、样本处理速率、样本大小等.但显微镜计数法在淡水生态学中具有不可替代的作用.