用新RIEMS模式研究陆面过程对暴雨的影响

对MM5模式中的MYE，MRF以及新引进的NB方案(E—ε—l边界层参数化)3种边界层参数化方案耦合了陆面过程模式BATS，形成新的RIEMS模式．用此模式及原MM5模式对2个江淮暴个例进行了数值模拟以考察陆面过程对暴雨模拟的影响，同时也分析了加入BATS后模式对形势场和有关气象场的影响．结果表明加了BATS后，模式在降水场，形势场，低空急流等方面均优于原MM5模式，表明陆面过程短期天气过程也有重要影响．     

鄱阳湖退田还湖生态补偿研究(Ⅲ)——鄱阳湖湿地退田还湖生态补偿实施建议

鄱阳湖退田还湖工程是长江生态功能系统恢复工程中的一个重要的组成部分,而工程能否顺利实施需要解决的关键问题是在退田还湖过程中对农民损失的利益能否有效补偿.在前文(鄱阳湖退田还湖生态补偿研究(I)和(II))相继对鄱阳湖湿地生态系统服务价值进行计算和双退区湿地生态补偿标准评估之后,提出了结合实际的补偿年限、补偿方式等可操作性建议,并根据2种补偿机制对补偿的可行性进行了具体分析.     

不同陆面方案对珠三角春季晴天边界层特征模拟效果的影响

选用WRF中尺度模式下5种陆面参数化方案(Noah、SLAB、RUC、Pleim-Xiu和SSi B),并结合目前最新陆地覆盖产品Globcover2009,对珠三角地区春季天气个例(2014年04月27日14:00至29日14:00)的大气边界层结构进行模拟试验,同时选取研究区域内18个地面气象站及1个探空站同期实测资料与10 m风速、2 m气温、风温廓线模拟结果进行比较。结果表明:1相比采用USGS土地利用数据,Globcover2009与当前实际地表类型分布情况更相符,通过更新下垫面资料能够有效提高近地面风速和温度的模拟精度;2各陆面方案均基本能够模拟出近地面气象要素的日变化特征,受沿海低平地形影响,各陆面方案下风速被高估的现象均比较明显,而气温则被不同程度低估。其中,SLAB方案模拟10m风速效果最佳,Noah方案模拟2 m温度效果略优,SSi B方案整体模拟效果偏差;3 Noah、SLAB、RUC和Pleim-Xiu方案模拟风温廓线走势基本一致且符合实况,而SSi B方案得到的边界层结构特征不够明显,主要原因是近地面垂直层设置过于稀疏。     

WRF不同边界层参数化方案对重庆一次暴雨过程的模拟

利用中尺度天气预报数值模式(WRF)中的3种边界层参数化方案(YSU、MYJ和ACM2)模拟了重庆2012年8月30日-9月1日的一次暴雨过程,结合同期的观测资料分析了3种不同边界层参数化方案模拟降水强度和降水落区的差异,对各方案模拟重庆区域内的降水能力进行了检验评估.通过垂直速度、水汽通量散度和相对涡度等基本物理量的诊断,对比分析了不同方案模拟降水的差异.结果表明, 3种边界层方案均能模拟出此次雨带的移动方向,但YSU方案能较好地模拟出降水落区、降水强度和降水趋势, MYJ方案模拟效果次之, ACM2方案模拟效果较差. YSU方案模拟降水的动力条件和水汽条件配置符合实际降水情况,是模拟效果较好的主要原因.     

太湖湖风个例分析

利用太湖周边19个气象站及太湖中尺度通量观测网4个涡动通量观测站逐时风向、风速及温度的数据,以及苏州市6 min一次的风廓线雷达观测数据,对太湖2012年6月7日湖风的风、温及边界层高度特征进行了分析。结果表明,由于北岸及东岸存在苏州、无锡等城市,城市热岛环流与湖风环流相耦合,北岸和东岸湖风产生时间早于西岸和南岸。在湖风旺盛发展时刻,北岸及东岸的风向偏转速度大于南岸及西岸。湖风环流的垂直高度变化显著,在湖风发展最旺盛的14:00,湖风边界层高度可达550 m。     

场次降水与日降水差异对比

基于我国中东部18个气象站逐分钟降水数据,整理得到日降水与场次降水资料,统计日降水与场次降水的对应关系,并对比不同级别降水量的差异;同时,基于全国811个气象站08:00-20:00与20:00-08:00逐半日降水数据,按气象站(20:00-20:00)与水文站(08:00-08:00)2种日界标准整理出2套日降水资料,分析降水日界对日降水资料的影响.结果表明:大部分场次降水过程发生在同1日或者跨1日;场次降水量均值、90百分位、95百分位以及最大值4个指标的计算结果分别为日降水对应指标的1.2、1.2、1.3和1.5倍;将日降水资料计算得到的10、20、50、100a一遇重现期降水量分别乘以转换系数1.39、1.42、1.44和1.45,可与基于场次降水资料计算所得结果相当.气象站和水文站降水日界对大暴雨及其以下级别雨日数无显著影响,但对特大暴雨级别,气象站雨日数显著多于水文站;长江流域、珠江流域及西北大部,气象站标准重现期日降水量普遍大于水文站标准,而东南沿海地区、华北北部和东北北部,水文站标准重现期日降水量普遍大于气象站标准.      

WRF3.0参数化敏感性及集合预报试验

为了研究WRF模式中的参数化方案对暴雨数值模拟的影响及物理过程集合预报在WRF降水集合预报中的适用性,利用中尺度WRF3.0数值模式,将模式中的物理过程参数化方案进行组合,构造了20个集合预报成员,对2003年7月8、9日发生在江淮地区的一次降水过程进行了集合预报试验。得到:集合成员之间存在一定的不确定性,不确定性随降水量级增大而增大,最终维持在一个较高的水平;通过定量比较发现,对于0.1 mm量级降水和25 mm以上量级降水,积云对流参数化方案对降水的影响要大于行星边界层方案对降水的影响;而对于10 mm量级降水,行星边界层方案对降水的影响要大于积云参数化方案对降水的影响。对20个预报成员进行了集合平均及降水概率预报试验,结果表明,集合平均的结果要比各个成员的稳定、可靠;概率预报能够提供一些有利于降水预报的信息。     

鄱阳湖人工控制与湖区血吸虫病防治的探讨

结合鄱阳湖控制工程建设，对不同控湖运行调度方案进行了对比，认为波动运行方案更能充分发挥控湖综合效益，并在此基础上，研究了血吸虫病生活史和生态习性，分析了控湖工程建成后水位变化对血吸虫病的影响，提出加强湖区疫情监测、实施血防综合治理等控制血吸虫病的对策建议。     

WRF模式不同陆面过程方案模拟兰州新区低空气象场特征

利用WRF模式中3种陆面过程(Noah、RUC和SLAB)参数化方案对兰州新区2014年1月近地面温度场和风场进行了模拟,与兰州新区测风塔和区域气象站观测资料进行对比,研究了不同陆面过程参数化方案模拟低空气象场特征的差异.结果表明,3种陆面过程参数化方案都能较好地模拟兰州新区冬季温度场和风场特征,温度场模拟效果优于风场.3种方案对土壤湿度的不同处理,影响到感热通量、潜热通量和土壤热通量的分布,使得3种方案对近地面温度的模拟产生差异.统计分析结果表明,WRF模式陆面过程参数化方案为SLAB时模拟的兰州新区冬季近地面温度场和风场与观测结果最为接近.由于受温度模拟结果的影响,SLAB方案对大气稳定度的模拟效果最好,对兰州新区冬季近地面风场的模拟结果最稳定.     

青海湖对局地降雪过程中大气特征影响的数值模拟

采用敏感性数值试验的方法,选取发生在青海湖及其附近区域的2次降雪过程,利用非静力中尺度数值模式WRF V3.2,对比分析了青海湖水体分布改变前后局地大气动力和热力特征的变化.结果表明:青海湖在局地近地层有明显的"湖陆风"特征;青海湖水体对局地降雪过程的降雪有一定的增强作用;青海湖水体面积的变化对于改变局地大气的湿度场、动力场、温度场有重要的作用;受大气日变化特征的影响,青海湖水体对降雪的影响机制在白天和夜晚存在差异;青海湖水体的存在,影响的水平范围约为30 km;在垂直方向上,青海湖水体会使白天的边界层高度降低约900 m,夜间增高约300 m.     

鄱阳湖湖控工程对水生生态的影响初探

鄱阳湖是长江流域最大的通江湖泊,具有相对完整的水陆相生态系统.鄱阳湖湖控工程实施后,湖区水位将常年维持在16.0～18.0m之间,对鄱阳湖区水生态环境产生一系列的影响.就实施湖控工程对湖区水生生态系统、鱼类、水生植物、水生哺乳动物等的影响进行分析和探讨.分析认为:实施湖控工程后湖区水体初级生产力将得到提高,水生生物资源量会有所增加,但生物多样性会降低;苔草类植物的减少将影响鲤科鱼类卵的附着孵化;建闸将季节性阻隔鱼类和江豚的洄游通道.     

珠湖沉积物污染物空间分布特征及污染评价

珠湖是鄱阳湖唯一具有重要饮用水水源供水功能的大型子湖和国家水质良好湖泊,但长期以来对其沉积物中累积性污染缺乏了解.为研究珠湖沉积物污染物积累情况和主要污染物的来源,采集内珠湖、外珠湖7个不同湖区的深层柱状沉积物,研究其营养盐(总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)和总有机碳(TOC))和重金属(Cr、As、Cu、Zn、Cd和Pb)的水平与垂直空间分布特征.结果表明:湖泊沉积物TOC和TN含量从底层到表层总体呈增加趋势,而TP和NH4+-N与沉积深度的相关性不显著,TOC和TN的最高含量出现在闸口区(DS1),TP和NH4+-N的最高含量则出现在外珠湖白沙洲湖区(DS2).沉积物中营养盐与6种重金属整体呈现外珠湖高,通道区域次之,内珠湖最低的规律,而在部分湖区表层沉积物Cd、Cr和Pb含量较深层区呈增加的趋势,表明部分湖区表层沉积物中的重金属呈现积累风险.主成分分析和相关性分析表明,珠湖6种重金属受到外源输入影响明显,内珠湖沉积物中Cu和Cr可能来源于农业种植活动,外珠湖沉积物中Pb、As、Zn和Cu中可能来源于水产养殖活动.珠湖沉积物6种重金属污染水平为外珠湖白沙洲湖区>闸口区>外珠湖大塘村湖区>通道区>外珠湖双港湖区>内珠湖腰里湖区>内珠湖团林湖区.在外珠湖白沙洲湖区Cr、Pb累积效应明显,珠湖沉积物中重金属Cr、Pb潜在风险应引起重视.     

应用WRF模型模拟分析风力发电场风速

风能的规划和设计中需要比较准确地确定所选厂址区域的风力资源分布,要有先进而准确的分析手段.论文选用美国WRF中尺度模式,分别选用4种不同的陆面过程方案（SLAB、Noah、RUC和Pleim-Xiu）,对2008年6月16日08：00至6月23日08：00（北京时间）贵州乌江源地区某风电场区域进行水平分辨率1,km的数值模拟,对比分析了近地面风场以及4种陆面过程对模拟结果的影响.结果发现：WRF模式较好地模拟出了该区域近地面风场的变化特征.Noah方案模拟的风速最大值与实际测站的风速最大值较接近;SLAB方案与Noah方案模拟的7,d的风功率密度更接近实际测站的风功率密度.可见,WRF模式能够较好地反映该区域的近地面风场情况,且模拟结果受到地形及地表粗糙度的影响较大.     

生态边界层水热交换模型及模拟研究进展

分析了1950年以来关于生态边界层水热交换及耦合模型的发展过程,并把生态边界层水热交换模型研究分为4个阶段,即水桶模式与陆面过程、考虑生态边界层的生物物理过程的植被微气象模式(BATS和SiB模式)、考虑植被的生物化学过程的模式、水热模式和气候模式及生态模式的初步融合.最后对该领域的研究存在的问题进行了综合分析,并提出了新的发展方向.     

平垸行洪退田还湖对鄱阳湖区防洪形势的影响分析

平垸行洪、退田还湖是鄱阳湖防洪保安的一项重要措施。本文分析了鄱阳湖平垸行洪、退田还湖后，湖泊面积及容积的变化对防洪作用的影响，指出鄱阳湖简单的退田还湖对防洪作用十分有限，提出充分发挥鄱阳湖的防洪作用和功能、制定和完善分蓄洪区补偿政策等对策。     

基于Landsat TM影像的陆面参数反演综合研究

本文在借助很少辅助数据的情况下,开展了利用Landsat5 TM遥感影像提取南京地区的植被指数、土地覆盖、反照率、叶面积指数、植被覆盖度和陆面温度等6种陆面参数的研究,获得了南京地区地表特征的空间差异状况。这项工作不仅为南京地区的陆面过程及大气边界层研究提供了必要的地表参数,而且对于中小尺度陆面过程研究中地表特征数据获取具有一定的参考意义。     

小冰期气候的模拟

利用含有陆面过程的全球大气环流模式AGCM SSiB进行了小冰期气候模拟.共设计了7个模拟试验,分析了模拟的温度和降水结果.主要结论是:(1) 温度:以太阳辐射减少为小冰期降温的假设机制对于季节的降温影响是不同的,夏半年的降温作用要较冬半年明显,同时由于其他反馈作用的存在,冬季温度的变化表现出区域差异.但全年平均温度降温是主要特征.火山灰对冬季降温的作用十分明显,且降温效应小于太阳辐射减小的作用.太阳辐射减少与火山灰光学厚度增加同时作用对大范围的降温有叠加增强效应.(2) 降水:在一定的太阳辐射减少情况下,有利于东亚地区夏季风降水的增加.火山灰光学厚度增加对欧亚大陆大部分地区年降水量未有显著影响.太阳辐射减少和火山灰增加的综合效果使中国东部地区的夏季风降水增加,而南亚地区的降水减少.叠加植被变化后的结果显示,降水变化存在区域差异.     

鄱阳湖湖滩草洲发展畜牧业的试验研究

鄱阳湖是一个过水型湖泊,洪水季节,茫茫一片.枯水季节洲滩显露后,湿生草本植物相继萌生,是天然的季节性牧场.本文就鄱阳湖水位变化与洲滩显露淹没规律,植物的生物量,营养成分和自然载畜量,草洲利用现状,提出合理利用鄱阳湖湖滩草洲发展畜牧业的意见,并建议对现有畜禽品种进行改良和建立一个以水禽为主休的草洲畜牧业体系.同时,还应正确处理牧业与其他各业的关系,以及充分发挥草洲的效益.     

相似廓线法在星载雷达陆面衰减订正中的应用

针对星载雷达陆面衰减订正存在的困难, 提出相似廓线订正方法。利用洋面雷达测得的雷达等效反射率因子廓线(简称降水廓线) Z_m和经表面参考技术(SRT)订正后的降水廓线Z_e建立相似廓线库, 通过匹配雷达在洋面和陆面测得的降水廓线, 对陆面降水廓线的地表路径积分总衰减(PIAs)进行估值。借助2018年GPMCO 2A-Ku数据产品中洋面降水资料进行检验, 结果表明相似廓线法与SRT技术的订正结果具有较好的一致性, 对于容许相对偏差40%的相似廓线库, 匹配成功的降水廓线中, 两种方法的PIAs相对偏差小于40%的廓线比例依次为对流云降水 88.8%, 无亮带层状云降水98.9%, 含亮带层状云降水98.9%, 显示该方法有效。借助2014—2018年GPM-CO 2A-Ku数据产品中陆面降水资料进行对比, 结果表明相似廓线法的陆面应用效果与洋面差异较大, 与陆面SRT技术应用效果差的结论相一致。     

城市绿化灌溉对气象环境影响的模拟分析

城市绿地灌溉作为城市重要的水文过程,研究其对城市气象条件的影响有利于提高城市精细化预报并理解城市水循环过程。基于WRFV3. 7. 1模式,选取Noah/SLUCM陆面及城市冠层模型,以2010年夏季一次强烈的高温热浪天气过程作为天气背景,模拟分析了城市绿化灌溉对于中国东部重要城市南京的气象环境的影响。结果显示,绿地灌溉对城市地表能量平衡存在较大的影响。城市地区潜热最大增加45 W/m~2,地表温度最大减小0. 25℃。绿地灌溉对于城市地区边界层内的气温的有降低的作用,在边界层附近下降得最为明显,而边界层以上的温度则略有上升。对于日趋严重的热岛效应,城市绿地灌溉有减弱其强度的作用,在09:00时,可以将热岛强度最大减小0. 25℃。