东亚副热带季风季节循环年际变化对华北夏季降水的影响

由于受到东亚副热带夏季风复杂变化的影响,华北夏季降水的年际变化预测一直是我国季节气候预测的难点。本文采用1979~2020年中国站点日降水数据和CRA-40大气再分析资料,通过谐波分解、MV-EOF分析等统计方法,研究了东亚副热带季风季节循环年际变化对华北夏季降水的影响。结果表明:在气候态上,华北降水相关的季节循环在850 hPa风场上主要表现为东南风和西南风主导两种模态,其中,西南风主导的降水在7月初达到峰值,而东南风主导的降水在7月底达到峰值。在年际尺度上,季节循环前两个主模态中的华北降水虽然表现为区域一致性变化特点,但在夏季先后受到西南风和东南风的影响。通过对季节循环华北夏季风雨季的开始时间(P1)、峰值时间(P2)、结束时间(P3)、持续时间(Dur)和振幅(Amp)与夏季(6~8月)降水年际变化分析,我们发现东南风主导的季节循环的P1、P3和Amp与华北夏季降水异常呈显著正相关,而P2和Dur与华北夏季降水异常呈负相关。西南风主导的季节循环的P2、P3和Amp与华北夏季降水异常均呈显著正相关。其中,东南风季节循环的位相(P1、P2、P3)变化与夏季西南风的强度有关,而其幅度(Amp)变化主要取决于东南风的强度。由于东南风主导的夏季降水开始于每年的4~5月份,其建立的早晚为6~8月夏季降水的季节预测提供了一个新的参考指标。

渤海硝酸盐氮和亚硝酸盐氮季节循环分析

根据1985-1987年期间19个月份的断面调查资料分析,莱州湾?渤海湾是硝酸盐氮浓度较高的海域,辽东湾?渤海湾是亚硝酸盐氮浓度较高的海域?硝酸盐氮浓度冬季最高,夏季最低;亚硝酸盐氮浓度秋季最高,春季最低?硝酸盐氮浓度的季节变化在莱州湾?渤海湾海域最大;亚硝酸盐氮浓度的季节变化在辽东湾最大?在分析海域,秋季平均硝酸盐氮浓度表?底层差异最大;夏季平均亚硝酸盐氮浓度表?底层差异最大?海洋生物化学过程是引起渤海硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度季节变化的主要原因?渤海硝酸盐氮和亚硝酸盐氮基本维持着准平衡态季节循环,底层硝酸盐氮和亚硝酸盐氮准平衡态季节循环比较稳定,表层的季节循环容易受到其他因素的影响发生变异?

废弃矿井地下空间反季节循环储能研究

随着我国“碳达峰,碳中和”目标的提出,煤炭在一次能源消费结构中的比例逐步下降,关停矿井数量逐年增多。直接关闭或废弃矿井不仅造成巨大的资源浪费,还极有可能诱发一系列的安全、环境等问题,需要因地制宜的提出符合我国废弃矿井现状的剩余资源开发利用模式。基于此,系统梳理了国内外废弃矿井开发再利用现状,着重讨论了废弃矿井地下空间储能的利用模式,针对性的提出了废弃矿井反季节循环储能工艺系统,该系统充分考虑了废弃矿井地下空间资源、地热资源、水资源和地上可再生资源,通过在沉陷区布置太阳能和风能发电设备,为周边用户和整个系统提供电能,以井下恒温岩土体中的巷道群和采空区为储能空间,以矿井水为储能介质,通过太阳能集热和地热能资源为周边用户供热/制冷,在无需供热/制冷的季节将热能储存至矿井地下,实现反季节循环储能。阐述了废弃矿井地下反季节循环储能亟需突破的3个关键技术:多尺度空间热储评估方法、废弃矿井反季节循环储能井上井下整体优化设计方法以及反季节循环储能多源耦合的运行模式。最后,以京西王平村废弃矿井为例研究了该系统的节能减排效益,结果表明:与传统化石燃料相比,应用反季节循环储能系统供热制冷,每年可减排二氧化碳约2781.1 t。若加入太阳能、风能集热发电系统,节能减排效果将更加明显。应高度重视废弃矿井资源开发利用,加大废弃矿井资源开发利用科学问题的研究力度。相关部门和矿山企业应积极稳步推进废弃矿井绿色低碳开发利用,提高可再生清洁能源利用比例,实施碳排放总量和强度“双控”,为国家“双碳”目标的实现提供助力。

哈尔滨气温增暖倾向和季节循环的年代际差异

用SSA方法分析了哈尔滨1909-2002年94 a月平均气温距平序列,其气温总的倾向是增温的,升温约1.54 ℃,主要的年代尺度增温时段是1918-1952年升温约0.53 ℃,1971-2002年升温约1.03 ℃,1962-1970年是降温时段.得到的准12个月周期振荡成分反映气温的季节循环有明显年代际差异,大致可分为3个时段:1909-1931年、1932-1983年和1984-2002年.第3时段冬季月份比第1时段高2.3～3.7 ℃,夏季月份比第1时段低约0.2 ℃,第2时段的季节循环接近94 a平均情况.最近20 a哈尔滨最强增温在2～3月.

热带太平洋和印度洋海面高度季节循环和年际变化的数值模拟

利用卫星海面高度计资料 ,分析了赤道太平洋和印度洋海面高度变化的季节和年际变化特征 ,并与一个耦合气候系统模式FGCM0模拟的海面高度进行比较 ,评估模式模拟海面高度季节和年际变化的能力。结果表明 ,尽管耦合模式存在一定的系统误差 ,但仍然能在相当程度上模拟出海面高度季节和年际变化的基本特征。同时为检验模式中印度尼西亚贯穿流 (ITF)对海面高度季节和年际变化的影响 ,还进行了印度尼西亚海道完全关闭的敏感性试验 ,与控制试验结果对比表明 。

T_（BB）资料所揭示的亚澳季风之季节循环特征和年际异常

文章利用日本ＧＭＳ所观测的黑体辐射温度ＴＢＢ资料研究了亚澳季风的季节循环特征，结果表明：ＴＢＢ资料在相当大的程度上确能反映低中纬环流系统的变化，它不仅再次证实了已有的关于亚澳季风季节进退的认识，并且揭示了一些新的现象，从而给出了一幅亚澳季风系统季节循环的完整图象．另外，文章还就ＴＢＢ双赤道低值带的形成，以及由ＴＢＢ资料所反映的亚澳季风之年际异常特征进行了研究．

渤海温盐场季节循环时空参数模型

根据1978年1月-1981年11月渤海温盐场逐月调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、最大熵谱分析、调和分析等方法,构建渤海表底层温盐场季节循环时空参数模型。表底层温度场主要有两种季节循环时空模态,第一模态是对潮流混合局地水体热容量扩散作用和太阳辐射季节变化的响应;第二模态是对东南-西北季风风向转变产生风海流-补偿流形态变化引起水体水平-垂直热量输送差异和东南-西北季风风向转变的响应。表底层盐度场存在3种变化形式:线性趋势、季节循环和年度跃变。黄河口月径流量逐年减少是盐度线性趋势和跃变升高的主要原因。表底层盐度场主要有2种季节循环时空模态,第一模态是对黄河、辽河月径流量季节变化的响应;第二模态是对月降水量和河流月径流量季节变化的响应。

黄海溶解氧含量场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月至1981年11月温度、盐度和溶解氧含量调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海溶解氧含量场季节循环时空模态与机制.黄海溶解氧含量场季节循环主要存在两种时空模态:第一模态是对海气氧通量、沿岸流、涡旋涌升流和温度、盐度场模态以及生物活性组分(BAC)氧化与光合作用、沉积物需氧量(SOD)季节变化的响应,空间分量为准三层垂直结构,时间分量季节变化位相垂直传播有两种形式:自表层向深层和由底层向浅层;第二模态是对离岸流、冷水团和温度、盐度模态以及生物活性组分氧化与光合作用、沉积物需氧量季节变化的响应,空间分量为五层垂直结构,时间分量季节变化位相自表层传播至底层约需3个月.黄海温度季节变化对溶解氧含量季节变化影响的敏感程度大于盐度.春夏季生物活性组分强耗氧、饱和溶解氧弱减氧作用的垂直差异以及沉积物需氧量强盛是出现夏季溶解氧含量垂直最大值现象的主要机制.在平均年度中,表层增氧月数多于减氧;10m层增减氧月数相同;20、30 m和底层增氧月数少于减氧.对于平均年度表层海气氧通量,黄海是"源",最大"源"通量出现在春季;渤海是"汇",最大"汇"通量出现在冬季.黄海溶解氧含量季节变化位相多迟于渤海约1个月.

黄海表观耗氧量场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月至1981年11月逐月大面温度、盐度和溶解氧调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海表观耗氧量(AOU)场季节循环时空模态与机制.黄海年平均表观耗氧量场表层至30 m层为富氧状态;底层为贫氧状态,涌升流、涡旋流对浅层年平均表观耗氧量场水平分布有显著影响,生物活性组分(BAC)耗-生氧作用是影响年平均表观耗氧量场水平与垂直差异的主要因素.黄海表观耗氧量场季节循环主要有两种时空模态:第一模态中涌升流、涡旋流、径向风应力、黄海暖流、沉积物需氧(SOD)以及营养盐调控的生物活性组分耗-生氧作用季节变化是主要影响因素,模态空间分量为三层垂直结构分布,模态时间分量季节变化位相为自表层向深层与自底层向上层传播两种形态;第二模态中涡旋流、涌升流、纬向风应力以及营养盐调控的生物活性组分耗-生氧作用季节变化是主要影响因素,模态空间分量为准四层垂直结构分布,模态时间分量季节变化位相为自表层至30 m层同步季节变化与自30 m层向底层传播两种形态.两种模态时间分量中周期分量是主要分量,贫、富氧期准对称季节分布.增氧过程多数出现在贫氧期,使得贫氧期向富氧期转变,耗氧过程多数出现在富氧期,使得富氧期向贫氧期转变,由此形成表观耗氧量模态季节周期循环过程.黄海春夏季溶解氧垂直最大值现象并不是物理-生物过程同步季节作用的结果,而是显著垂直差异的物理-生物-化学分量连续季节演变的综合作用结果.

黄海pH值场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月至1981年11月逐月温度、盐度、溶解氧含量和pH值大面调查资料以及黄海大气CO2浓度观测月平均值资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海pH值场季节循环时空模态与机制.黄海pH值场季节循环主要有两种时空模态:上层(表层至20 m)pH值场第一、二模态空间分量为南北型分布,海气CO2交换、生物活性组分光合与呼吸作用以及表层pH值模态位相向深层垂直传播是主要影响因素;下层(30 m至底层)pH值场第一、二模态空间分量为东西型分布,沉积物需氧、生物碎屑分解耗氧等是主要影响因素.pH值模态空间分量垂直分布为两层结构,pH值模态时间分量中周期分量不是主要分量,并且季节周期循环稳定性较弱,容易受到年际变化分量的影响产生季节循环变异.pH值场季节循环模态在表、中、底层存在不同的季节变化扰动源,表层扰动源中,海气CO2交换作用和表观耗氧量物理-生物效应的非线性作用分别是主要、次要影响因素;中层扰动源中,中层表观耗氧量物理-生物效应过程以及相邻上下层pH值扰动传入是主要影响因素;底层扰动源中,底层表观耗氧量物理-生物效应过程是主要影响因素,沉积物需氧、底层温度、盐度是次要影响因素.在平均季节分布中,海气CO2交换作用产生的黄海表层pH值场季节扰动占优势,季节变化位相自表层传播至底层需1个月.黄海表、中、底层pH值扰动源的分层效应,在年际变化中比季节循环变化中的表现更为显著.

浅层地温能反季节循环利用技术——以天津地矿珠宝公司改燃工程为例

水文地质条件和成井工艺结构是水源热泵技术的前提条件,结合天津市地矿珠宝公司利用浅层地温能反季节循环利用技术进行改燃的工程实例,介绍了储能技术的原理和储能井的技术要求、布井要求及间距设计等问题,并通过利用中获得的大量真实可靠的数据库对利用过程中的影响因素进行了分析总结,并对其效果进行了简单的分析。

9个CMIP5模式模拟的大气质量海陆间迁移的季节循环

选用CMIP5的9个模式的输出资料,分析了北半球海陆间大气质量的季节变化及其驱动因子。结果表明:模式模拟的北半球海陆间的大气质量存在显著的季节性迁移。太平洋和大西洋上的大气质量1月达全年最小,太平洋上的大气质量7月堆积达最大,而大西洋上的大气质量6月堆积达最大(比再分析资料揭示的结果晚1个月)。欧亚大陆上的大气质量12月堆积达全年最大,7月达全年最小。整层积分的大气质量流具有明显的季节变化特征,其中气柱上下层变化呈相反倾向,从而影响纬向垂直环流的季节反转和海陆间大气运动和质量输送。整层水汽质量的季节变化与大气质量的季节变化相反,它在北半球海陆间出现明显的纬向偏差,从而改变大气密度及纬向压力梯度,有利于推动海陆间大气质量的迁移。1月平均地面温度自西向东呈"负—正—负—正"交替分布,7月分布情形与之相反,表明季节变化过程中海陆间热力因素差异推动了大气质量在海陆间迁移。

CMIP6模式大气中南北半球际涛动的季节循环

利用1958—2014年47个CMIP6模式输出资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了模式大气中南北涛动(InterHemispheric Oscillation,IHO)的季节变化特征,且评估了CMIP6对IHO季节特征的模拟能力。结果表明:47个CMIP6模式都能模拟出IHO的季节演变特征,但模式间存在一定差异。通过比较,筛选出模拟IHO季节循环较好的16个模式,它们能成功模拟出半球大气质量的时间演变和空间结构。进一步分析表明,水汽对IHO季节变化有抵消作用且半球内部水汽质量变化可驱动越赤道质量流的产生;地表净短波辐射夏高冬低,其加热造成的水汽蒸发在水汽质量变化中起到重要作用;地表净长波辐射在春秋变化幅度较大,与大气质量逐月变化吻合。对比再分析资料表明,CMIP6模式模拟的半球大气质量的峰谷值变化有明显的月份偏差,且CMIP6模式模拟的地表气压异常值的偏差主要出现在北太平洋、欧亚大陆、南半球中纬度地区和两极极区,模拟的南北半球的蒸发和降水量、赤道风场、地表净长波和短波辐射通量等均存在明显的偏差。

季节温度循环后CFRP板-混凝土界面承载力模型研究

通过双面剪切试验,研究了-20~60℃的温度循环作用后CFRP板-混凝土界面极限承载力的变化规律。对比分析了未经季节温度循环和经历50、100、150次季节温度循环后材料的宏观力学性能、界面破坏特征和界面极限承载力等变化规律。结果表明:随着季节温度循环次数的增加,环氧树脂胶由于后固化作用,其抗拉强度、抗剪强度及弹性模量升高,伸长率有所降低;季节温度循环次数的增加对混凝土和CFRP板的力学性能影响较小;C30、C50混凝土强度界面破坏形式不同;随着季节温度循环次数的增加,界面极限承载力增加。同时,在Naubauer&Rostasy模型、Chen&Teng模型和陆新征模型的基础上,提出了季节温度循环后界面极限承载力修正模型,结果发现模型计算值与试验值吻合较好。

渗透率各向异性对CAESA系统季节性运行性能的影响

【目的】储层岩石渗透率通常呈各向异性分布,探究储层岩石渗透率各向异性对含水层压缩空气储能(compressed air energy storage in aquifers,CAESA)系统季节性运行性能的影响。【方法】建立CAESA系统概念模型和三维井群-储库数值模型,拟定3种储层渗透率各向异性分布方案,运用T2WELL/EOS3数值模拟软件,研究CAESA系统在季节性运行模式和渗透率各向异性条件下的流体传质和传热过程。【结果】储层渗透率各向异性会影响井筒-储层中的气相运移、流体交互和温压传递过程,进而影响系统的储能效率;当渗透率横纵比从2.0升高至10.0时,井筒的最大压力降低2.79 MPa,抽采阶段井口的最高温度升高2.06℃,井口两相流现象出现的时间从系统运行第435 d提前至第410 d,系统储能效率从89.8%降低至60.1%。【结论】对于渗透率各向异性程度较高的储层,可以通过增加初始气囊注入量或在后期进行补气来增加系统支撑压力,还可以采用注浆等工程手段,建立人造低渗边界以优化储层条件,提升系统储能效率。

大气质量南北涛动的季节循环

利用1979～2006年NCEP／NCAR逐日、月平均地表气压、经向风、辐射及水汽再分析资料，对大气质量南北涛动（IHO）季节特征进行分析，结果表明：（1）由地表气压计算的大气质量IHO季节循环明显，两半球大气质量呈一波型反位相变化，且两半球年变程相当；（2）半球水汽质量在南北半球呈现反相变化的季节循环特征，其年变程与IHO的季节循环相当，但位相相反；（3）季节变化中，越赤道气流的形成与大气中水汽质量的变化有关（E-P）；（4）辐射加热为IHO的主要外强迫因子，其中半球地表净短波和净长波辐射，分别与水汽质量及越赤道质量流季节变化相对应；（5）IHO季节变化主要与中纬度大气质量变动有关．全球范围大气质量的重新分布，在不同季节间有显著的海陆分布差异，在北半球主要表现为纬向型分布，而南半球则以经向型分布为主．

黄海温度场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月—1981年11月逐月大面温度调查资料,采用旋转经验正交函数（REOF）、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海五层温度场季节循环时空模态与机制。黄海温度场季节循环主要有2种时空模态：第一模态是对太阳辐射、经向风应力、黄海暖流和潮混合季节变化的响应;第二模态是对纬向风应力和深层环流季节变化的响应。两种模态空间分量在垂直方向分成双层结构。2种模态季节变化位相自表层传播至底层均需要2个月,同层第二模态季节变化位相滞后第一模态2～3个月。两种模态时间分量在深层形成季节循环时间准对称型和非对称型,其中非对称型模态冷期长于暖期一倍。黄海、青岛冷水团形成于黄海深层温度场两种模态冷期与初暖期季节叠加。深层准对称型第一模态是形成黄海、青岛冷水团的季节背景因素;非对称型第二模态和气旋辐合型环流过程是控制黄海、青岛冷水团季节生消和年际变化的主要因素。

黄海盐度场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月—1981年11月逐月大面盐度调查资料,采用旋转经验正交函数（REOF）、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海5层盐度场季节循环时空模态与机制。黄海盐度场季节循环主要有2种时空模态：第一模态是对黄海沿岸河流径流、苏北沿岸水、渤南沿岸水和蒸发量与降水量之差季节变化的响应;第二模态是对黄海暖流高盐度水输送季节变化的响应。第一模态空间分量垂直方向为双层结构;第二模态为单层结构。2种模态季节变化位相自表层传播至底层均需要2个月,同层第二模态季节变化位相滞后第一模态2-3个月。各层2种模态时间分量季节循环时间为准对称型。表层温盐模态之间同步显著负相关,表层以深各层温盐模态之间有1-2个月延迟显著负相关。黄海盐度场季节变化容易受到年际变化影响出现季节变异。

渤海溶解氧和表观耗氧量季节循环时空模态与机制

根据1978年1月—1981年11月渤海温盐、溶解氧场逐月调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、最大熵谱分析、调和分析等方法,研究了渤海表底层溶解氧和表观耗氧量场季节循环时空模态与机制。渤海表底层溶解氧(DO)场主要有2种时空模态:表、底层DO场第一模态季节变化主要由表、底层温度、盐度场第一模态控制;表、底层DO场第二模态季节变化主要由表、底层温度场第二模态控制。渤海表、底层表观耗氧量(AOU)场季节变化主要有2种时空模态:季节循环时间为增氧非对称型的表、底层AOU第一模态;季节循环时间为耗氧非对称型的表、底层AOU第二模态。渤海表层存在连续7个月的自然贫氧和富氧海域,底层存在连续8、9个月的自然贫氧和富氧海域。在增耗氧强盛期,生物生耗氧为主,饱和增减氧次之。在增耗氧衰弱-增强期,饱和增减氧为主,生物生耗氧次之。渤海环流、浮游生物分布、黄河口入海月径流量、海水饱和溶解氧等季节变化是驱动AOU模态季节变化的主要因素。渤海存在较强的季节性生物生耗氧过程。

北半球大洋与大陆区域间大气质量分布的季节循环

利用NCEP/NCAR以及ERA-40再分析资料,对北半球大洋与大陆区域间大气质量分布的季节变化特征进行了分析,结果表明:随着季节更替,北半球大气质量存在显著的海陆间迁移.在7月份,欧亚大陆上空大气质量达到全年最小值,太平洋上空大气质量达到全年最大值.1月份海陆间大气质量分布情形与7月份相反.不同的是,大西洋上大气质量堆积在5月份达到最大.对于各大陆与海洋地区,大气质量堆积和亏损的维持与面积平均的大气质量通量散度以及蒸发和降水之差有关.纬向垂直环流随季节变化,在海陆间的上升和下沉方向发生改变,将海陆间大气运动联系了起来.海陆间的水汽含量亦存在明显的差异与季节循环,水汽含量可显著地影响大气对来自地表的长波辐射和太阳短波辐射的吸收,并进而影响大气的热力状况.北半球海陆热力差异包括非绝热加热率随季节改变而改变,影响着海陆间温度梯度的方向和大小,既有利于推动季风形成,亦推动了大气质量海陆间交换的季节循环.