北京721特大暴雨极端性分析及思考(一): 观测分析及思考

2023年7月29日至8月2日,受台风“杜苏芮”北上减弱低压影响,河北出现罕见特大暴雨天气过程(以下简称“23.7”暴雨过程),其中位于冀南的邢台市梁家庄自动站52 h累积降水量高达1 003.4 mm。利用常规地面与探空资料以及区域自动站资料、雷达拼图与ERA5再分析资料等,对“23.7”暴雨过程的降水演变特征、环流形势与环境条件、中尺度特征进行了初步分析。结果表明: 此次暴雨过程具有持续时间长、累计雨量大、覆盖范围广等特征;台风“杜苏芮”登陆北上后,受500 hPa华北北部“高压坝”阻挡而停滞,河北大部地区整层水汽总量达到其气候平均态的2倍以上,环境大气具有低的抬升凝结高度和自由对流高度及一定的对流不稳定能量,以及850 hPa倒槽切变线稳定少动提供的持久辐合抬升条件,使得降水回波长时间维持在河北西南部太行山前和河北中部。边界层东南风急流伴随台风倒槽向北发展,急流核风速在河北中部超过22 m·s^-1,大暴雨过程中地形作用明显。边界层急流影响河北西南部期间,回波强度30~40 dBz、质心高度低于6 km的多个对流单体先后移过梁家庄站上空,造成梁家庄站累计出现24 h的短时强降水;边界层急流北移后,8 m·s^-1左右的偏东风使太行山前层积混合云降水回波继续长时间维持造成雨区重叠,是梁家庄站52 h累积降水量超过1 000 mm的主要原因。

     

金塔绿洲农田下垫面温湿度的非相似性分析北大核心CSCD

利用2005年金塔绿洲的湍流资料分析了金塔绿洲农田下垫面上温度和湿度的非相似性。结果表明,低层风速较小和高层风速介于2~4m·s^(-1)时,温度和湿度标量的相似性较大,且温湿度的相似性随稳定度向近中性条件偏移而减小;R_(Tq)(n)和λ_((n))分别在频率域10^(-2)相似文献   

不同陆地生态系统碳通量对GEOS-Chem模型模拟全球CO2浓度的影响

大气中CO₂含量的增加速率已经超过了自然界所能吸收的速度,并逐步影响到全球气候变暖。利用模型模拟分析已经成为一个重要的工具用以深入对碳循环的理解。本文使用2008～2010年的生物模型SiB3（Simple Biosphere version 3）与优化后的CT2016（Carbon Tracker 2016）陆地生态系统碳通量驱动GEOS-Chem大气化学传输模型模拟全球CO₂浓度。通过分析模拟CO₂浓度的空间分布与季节变化,加深对全球碳源汇分布特点的理解,探究陆地生态系统碳通量不确定性对模拟结果的影响,进而认识陆地生态系统碳通量反演精度提升的重要性。SiB3与优化后的CT2016陆地生态系统碳通量都具有明显的季节变化,但在欧洲地区碳源汇的表现相反,其全球总量与空间分布也存在极大的不确定性。模拟CO₂浓度结果表明:在人为活动较少地区,陆地生态系统碳通量对近地面CO₂浓度空间分布起主导作用,尤其在南半球和欧洲地区模拟浓度有明显差异,且两种模拟结果的季节差异依赖于陆地生态系统碳通量的季节变化。将模拟结果与9个观测站点资料进行对比,以期选用合适的陆地生态系统碳通量来提升GEOS-Chem模拟CO₂浓度的精度。实验结果表明:两种模拟结果均能较好的模拟CO₂浓度的季节变化及其峰谷值,但CT2016模拟的CO₂浓度在多数站点处更接近观测资料,模拟准确性更高。     

兰州市降雨型黄土滑坡灾害空间分布特征

针对兰州市1986—2016年间降雨型滑坡灾害的空间分布特征,该文基于ArcGIS,利用核密度估算方法分析滑坡点,通过多次测试比较确定了估算的最优距离阈值,得到概化程度高、数值变化平滑的栅格密度,并结合研究区内高程、坡度以及地质环境揭示了降雨型黄土滑坡灾害的空间分布特征。研究表明:滑坡点沿着黄河及其支流沿岸分布,密集程度有"两高两低"分布特点,高程、坡度与滑坡多发存在相关性,城关区滑坡点最多且呈环状分布,西固区次之,其他区较少。     

基于Oracle Spatial的矿山数据空间数据库的设计

分析了Oracle Spatial统一管理空间数据和属性数据的方法及优缺点,并介绍了Oracle 10g及Spatial的新特性。在此基础上给出了建立基于Oracle的对象-关系数据模型的适合统一存储和管理矿山数据的空间数据库的具体步骤和方法。     

基于WRF-LES的崇礼复杂地形局地风场模拟研究

采用四重嵌套的WRF-LES,针对2022年北京冬奥会张家口崇礼赛区开展局地风场模拟试验,基于地面自动气象站和激光雷达观测资料,对一次晴空高压系统控制下的具有明显局地风环流特征的天气个例模拟结果进行检验评估。文中引入了STRM1 30 m地形数据、glc2015 27 m土地利用数据和CL‐DAS的土壤湿度数据用以提高模拟结果的准确性,并设计了敏感性试验来探讨不同资料对模拟结果的影响。结果表明：(1)WRF-LES能够呈现出复杂地形下局地风场的时空变化特征,各站风向绝对误差在10°～60°,风速绝对误差在0.5～2 m·s^-1。在山谷和山沟区域,模拟风场和观测风场都表现出明显的日变化特征,海拔较高站点的误差比海拔相对较低站点的误差更小。海拔较低站点在山谷风或上下坡风发展稳定时段风向误差较小,风向转换时段误差较大。(2)更新地形、土地利用以及CLDAS土壤湿度初始场对模拟结果都有一定程度改善。其中更新CLDAS土壤湿度初始场对风向和2 m气温的改善效果最为明显,风向绝对误差减小4.26°,2 m气温绝对误差减小0.84℃。更新土地利用对风速的改善效果最明显,风速绝对...     

若尔盖高原典型年份植被覆盖变化对2010年区域气候影响的数值模拟

利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式,采用1981年、1990年、2000年、2010年卫星遥感地表分类数据,模拟分析了黄河源区若尔盖高原典型年份真实地表植被覆盖变化对2010年区域气候的影响。得到以下主要结论:1)对于地表能量,植被覆盖变化对潜热影响较显著,较为显著的气候响应是地表温度的变化,且局地地表温度变化较区域平均温度变化明显。2)蒸腾效率和反照率会改变地表温度,但它们的相对重要性随季节和地点而变化,在夏季,若尔盖高原蒸腾效率改变对温度的影响大于反照率的作用。3)植被覆盖度变化在低层对温湿度均有影响,在中高层仅对温度有较小扰动。     

硅藻硅酸转运子（silicon transporters, SITs）研究进展

硅藻是海洋浮游植物主要类群和海洋生态系统的重要初级生产者,其硅质壁的存在使其成为了海洋生物硅的最大贡献者,而且成为海洋碳汇的主要来源。因此,硅质壁形成机制的阐明至关重要。硅酸转运是硅藻硅质壁形成中的关键,阐明其转运机制对建立硅藻代谢途径模型和进一步理解硅藻在海洋生态系统及生物地球化学循环中的作用具有重大意义。硅酸转运子(silicon transporters, SITs)是硅藻中参与硅吸收或转运的一类膜蛋白,因其重要性及多样性成为讨论及研究的焦点。本文综述了硅藻中SITs的分子特征、分子机制、功能多样性及进化关系,为SITs转运机制的研究提供了理论基础。     

基于迁移学习的非约束环境下热带鱼类识别

针对海底非约束环境下视频背景多模、环境变化复杂导致图像识别困难的问题,提出基于迁移学习的非约束环境下热带海域鱼类识别方法。首先构建ResNet深度卷积神经网络;其次引入迁移学习进行网络训练,对比迁移学习前后的识别效果。结果表明,在引入迁移学习下,accuracy和loss指标均优于非迁移学习的情况,并且在训练到150个epoch时,各项指标开始收敛,能够较好地完成非约束环境下热带海域的鱼类识别任务。     

基于集对云模型的边坡稳定性评价

集对分析对边坡稳定性进行评价时,采用线性公式来表达联系度,难以准确反映工程实际,且具体的联系度扼杀了系统的随机性。对此,将云理论中“隶属云”的概念引入对联系度进行改进得到云联系度,形成了集对云模型。该模型将云联系度矩阵与云理论改进AHP确定的权重矩阵相结合,得到综合云联系度矩阵,通过云发生器绘出等级云图。该模型兼顾系统的模糊性和随机性,且实现了等级的可视化,并通过X云发生器得到隶属不同等级的概率。将该模型应用于边坡工程中,与既有模型和工程实际进行对比分析,验证该模型的准确性,并对不同的边坡进行稳定性排序。模型结合云理论与集对分析的优点,充分考虑系统的随机性,为边坡稳定性评价提供了一种思路和参考。