“23·7”华北极端暴雨精细特征和天气学成因分析

2023年7月29日至8月1日,华北京津冀地区遭受极端特大暴雨袭击,导致区域性洪涝灾害,造成重大经济损失和人员伤亡。为探明此次“23·7”华北极端降水过程的基本特征和形成原因,基于地面自动气象站分钟级降水资料、风廓线雷达和雨滴谱仪观测资料及ERA5再分析数据,揭示了“23·7”华北极端暴雨的精细特征和天气学成因。结果表明:(1)此次降水过程持续时间长、累计雨量极大,特大暴雨落区、突破降水量历史极值的国家级观测站站点密集分布在京津冀太行山近山地区,降水呈现显著极端性、区域性差异和阶段性变化。河北和北京太行山东侧迎风坡地区出现持续性、强度相对稳定的强降水过程,雨滴谱分布偏向于高雨滴数密度、小雨滴直径的海洋型对流降水;京津冀平原地区过程雨量明显小于山区,但中尺度对流雨带活跃,降水阵性、对流性特征明显。(2)在“杜苏芮”台风残涡、西太平洋副热带高压、大陆高压等天气系统协同作用下,中层位势高度场出现罕见的“北高南低”+“西低东高”的稳定天气形势。北上台风“杜苏芮”残涡在高压坝以及太行山、燕山地形影响下移动缓慢,残涡中心北侧的地形障碍流与低空东南风之间形成稳定倒槽,京津冀地区出现持续性低层辐合,同时配合来自南海季风和东部洋面台风“卡努”的双路水汽输送,导致京津冀地区出现长历时、区域性极端暴雨过程。(3)在阶段性降水发展过程中,与台风残涡相关的倒槽、暖切变线、低空急流等精细结构调控了中尺度对流系统的组织和发展特征,7月31日早晨至上午京津冀地区出现超过22 m/s的超低空东南风急流,配合对流和地形抬升等因素影响,降水强度明显增强,北京西部山前出现超100 mm/h的极端雨强。此次极端降水事件中的地形影响、中小尺度特征以及极端暴雨可预报性等问题尚待更深入研究。

用于重离子单粒子效应测试的高低温实验系统研制

针对宇航器件在空间服役过程中面临的极端温度环境,提出了1套用于真空环境下电子元器件重离子单粒子效应测试过程中控制样品温度的方法,并在HI-13重离子串列加速器的重离子宽束和微束单粒子效应实验终端分别建立了高低温实验系统。长时间的极限温度测试结果表明,该系统的样品温度控制范围为-180℃~150℃,温度控制精度优于±1℃。同时,基于研制的高低温实验系统开展了不同温度下国产锗硅异质结双极晶体管(germanium silicon heterojunction bipolar transistor,SiGe HBT)的单粒子效应测试。实验结果显示,随着样品温度降低,单粒子瞬态(single event transient,SET)脉冲峰值和个数不断增加,SET脉冲宽度随温度升高逐渐增加,这与理论模拟结果一致。本系统的建成将为国内今后研究电子元器件单粒子效应与温度间的协和机制提供参考。

盛夏西太平洋副热带高压北跳异常特征及气候影响分析

利用1979—2021年ERA5再分析资料,分析了盛夏西太平洋副热带高压(简称西太副高)北跳异常特征,研究了不同传播方向的热带大气低频信号对盛夏西太副高北跳异常的可能影响,探讨了西太副高北跳异常对我国东部地区夏季气候的影响。结果表明:盛夏期间,在西太副高北跳偏早年的北跳之前三候里,海洋性大陆地区和西太平洋低纬度地区的OLR场表现为异常的低频对流抑制逐渐北传和西北传,伴随着对流层低频非绝热加热负异常传播到副热带地区,从而在副热带到中纬度西北太平洋呈现出低频正位势高度异常,有利于盛夏期间西太副高北跳。在盛夏西太副高北跳偏晚年的北跳之前三候里,副热带西太平洋OLR为对流抑制异常的逐候增强并西北传,对应的对流层非绝热加热负异常也逐渐西北传,并激发出北太平洋上空的低频波列,该低频波列中的中纬度异常反气旋西移,有利于西太副高北跳。在盛夏西太副高北跳偏早年,我国长江以北地区更易出现极端高温,东北、黄淮和江南地区更易发生持续性强降水;在偏晚年,我国西南和江南地区更易出现极端高温,长江中下游地区更易出现强度更强的持续性强降水事件。

CMIP6模式对青藏高原极端温度的模拟能力评估及其未来预估

为探究新一代国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)气候模式对青藏高原未来极端温度的模拟能力,使用1995-2014年CMIP6历史模拟实验数据和观测数据CN05.1,通过对年频次及时间空间分布的对比分析,评估8个全球气候模式对青藏高原极端高温和极端低温2个气象要素的模拟性能,并对未来在不同排放情景下极端温度事件演变趋势进行预估。结果表明,尽管所选模式模拟能力有差异,但都能合理地再现青藏高原极端高温和极端低温西部冷、东部暖的分布特征;预估结果指出未来高原极端高温事件出现的概率会增大,极端低温事件将会减少。极端温度有显著上升趋势,整体上极端低温的增温趋势比极端高温更明显,并在未来共享社会经济路径(shared socioeconomic path,SSP)SSP5~8.5高排放情境下趋势更剧烈。未来极端气温事件空间分布差异变得更加显著,藏北高原中西部和柴达木盆地有明显增温趋势,而藏南地区变化不显著。

An extremely low power voltage reference with high PSRR for power-aware ASICs

An extremely low power voltage reference without resistors is presented for power-aware ASICs. In order to reduce the power dissipation, an Oguey current reference source is used to reduce the static current; a cascode current mirror is used to increase the power supply rejection ratio （PSRR） and reduce the line sensitivity of the circuit. The voltage reference is fabricated in SMIC 0.18μm CMOS process. The measured results for the voltage reference demonstrate that the temperature coefficient of the voltage is 66 ppm/℃ in a range from 25 to 100 ℃. The line sensitivity is 0.9% in a supply voltage range of 1.8 to 3,3 V, and PSRR is -49 dB at 100 Hz. The power dissipation is 200 nW. The chip area is 0.01 mm2. The circuit can be used as an elementary circuit block for power-aware ASICs.

包头地区极端温度天气事件的百分位阈值计算与检验

选取1971—2020年逐日气象资料,利用百分位法对2种不同的样本序列进行极端高温、极端低温天气事件的阈值计算。2种样本序列的确定方法:一种是由逐年日最高(低)气温第95(5)百分位、第99(1)百分位气温值组成的样本序列;另一种是由逐年日最高(低)气温极值、次极值组成的极值样本序列。通过计算,得到2组不同的极端高温、极端低温天气事件的百分位阈值,2种样本下阈值差距较大。极值样本的极端天气事件发生概率更低,一旦出现,基本可以确定为极端天气。极端温度天气事件不仅包含夏季极端高温、冬季极端低温,在每个月都有可能出现超过历年同期极值的天气事件。最后利用月尺度的极值序列给出了逐月极端温度天气事件阈值。

基于Copula的2022年长江流域极端干旱重现期研究

2022年夏季,长江流域遭遇了史上罕见的高温干旱事件,给农业、生态和社会经济带来严重影响。利用1961~2022年的气象数据资料,分析了2022年长江流域夏季高温少雨的时空分布特征;在此基础上,采用基于Copula函数的多变量风险评估方法,对此次高温复合型干旱事件的重现期进行了分析。结果表明:长江流域2022年夏季高温日数较常年同期偏多147.5%,为1961年以来历史第一位,且高温发展严重区域与降雨量偏少区域高度重合。基于Copula函数联合重现期的分析显示2022年夏季长江流域干旱超过100a一遇,为有完整气象观测记录以来最极端的干旱;而只考虑降水或者高温的单变量重现期分析将此次干旱事件定义为30a或者60a一遇,难以合理描述此类复合型灾害的发生风险。从空间看,2022年夏季长江流域干旱在上、中、下游的联合重现期分别为100,75,55a一遇。针对日益频发的复合型极端事件,未来风险评估需考虑两个或多个变量极端状况的同期叠加效应,这对于科学把握灾害的极端性及其风险影响、及时制定抗旱减灾措施具有重要的科学指导意义。

低分子量肝素钙预防高危产妇剖宫产术后下肢深静脉血栓的临床效果

目的:探讨低分子量肝素钙预防高危产妇剖宫产术后下肢深静脉血栓的临床效果。方法:选取2021年1月—2022年12月深圳市宝安区妇幼保健院收治的下肢深静脉血栓高风险的剖宫产术后产妇1120例作为研究对象,随机分为对照组和观察组,各560例。对照组实施常规干预和气压治疗仪治疗,观察组在对照组基础上应用低分子量肝素钙治疗。比较两组下肢静脉血流速度、深静脉血栓发生率、血液流变学、凝血指标。结果:术后48 h、5 d、7 d,观察组全血高切黏度、血浆黏度、红细胞聚集指数、纤维蛋白原水平低于对照组,全血低切黏度高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。术后7 d,两组股静脉血流峰值速度与平均速度高于术前,且观察组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组下肢静脉血栓总发生率低于对照组,差异有统计学意义(P=0.023)。结论:低分子量肝素钙预防高危产妇剖宫产术后下肢深静脉血栓的临床效果理想,可改善血液流变学、凝血指标,提高下肢静脉血流速度,降低深静脉血栓发生率。

不同统计方法对高原和高纬度地区低温极值结果的影响

目的研究不同统计方法下高原和高纬度地区低温极值的特征。方法利用高原和高寒地区国家级地面气象观测站2010~2020年间的小时温度数据,研究不同严酷月基准条件下两地低温工作极值的变化情况。结果3种严酷月基准条件下,高原地区低温严酷月相同,工作极值没有发生变化;高纬度地区低温严酷月发生变化,导致工作极值最大差值达到3.2℃。另外,3种条件下高原地区的低温工作极值均高于高纬度地区。结论装备在典型地区服役过程中的环境工作极值统计应明确严酷月基准条件。

河西走廊中部一次区域性极端高温天气分析

利用常规观测资料,对2022年7月6日河西走廊中部出现的一次区域性极端高温天气过程的环流背景、影响系统及天气成因进行分析。结果表明:(1)盛夏季节,100 hPa南亚高压的发展增强,为河西地区极端高温天气发生发展提供了有利的气候条件和大尺度环流条件;(2)南亚高压和大陆性高压是造成此次极端高温天气的2个主要影响系统,高原暖脊(暖中心)和地面热低压是2个相对浅薄的近地层影响系统;(3)南亚高压和大陆性高压相互叠加,由其引起的下沉增温和晴空辐射增温是造成此次极端高温天气的直接原因。

1959～2009年宁夏极端温度阈值变化及其与AO指数相关分析

以1959-2009年宁夏10个测站的逐日最高和最低气温资料,运用百分位法定义不同测站的逐年极端高、低温阈值,研究了宁夏近51 a来极端温度的变化特征;通过Mann-Kendall检验得出宁夏各气象站点温度发生突变的年份;并运用Pearson相关系数分析探讨极端温度阈值与AO的相关关系。结果表明：①宁夏极端高温、低温阈值均呈极显著上升趋势,但极端低温阈值上升趋势更显著;②极端高温阈值北高南低,极端低温阈值南高北低;③宁夏极端低温阈值发生突变的时间集中在20世纪80年代左右,极端高温阈值的突变时间相对较晚;④极端高温阈值与夏季AO指数相关性不显著,极端低温阈值与冬季AO指数呈显著正相关性,北极涛动对宁夏冬季低温的影响较大。

江苏省近45a极端气候的变化特征

利用江苏省35个测站1960—2004年45 a的逐日最高温度、最低温度、日降水量资料集,分析了近45 a江苏省极端高温、极端低温以及极端降水的基本变化特征。结果表明:(1)多年平均年极端高温的空间分布表现为西高东低,而极端低温则表现为自北向南的显著增加,极端降水的发生频次自南向北逐渐减少;(2)极端高温在江苏中部以及南部大部分地区有上升趋势,而西北地区则有弱的下降趋势;全省极端低温表现为显著的升高趋势;极端降水频次在南部地区有增加的趋势,北部减少趋势,中部则无变化趋势。(3)江苏极端高温、低温和极端降水的年际和年代际变化具有区域性差异,其中极端降水频次变化的区域性差异最为明显。

上海极端气温变化特征及其对城市化的响应

利用上海气象站逐日最高和最低气温资料，分析上海极端气温时间变化特征及对上海城市化的响应过程。结果表明上海1873—2007年极端最高气温总体上无显著变化趋势，极端最低气温以0．27℃／10a的线性倾向率显著增加，2001—2007年，上海高温日数最多，低温日数最少。1960—2007年，上海极端最高气温和高温习数在市区增加较多，近郊和远郊增加较少；极端最低气温和低温日数市区和近郊减少较多，远郊减少较少。

基于概率加权估计的中国极端气温时空分布模拟试验

引入一种计算简便、有效性高 ,并可代替极大似然法的优良参数估计方法———概率加权法 (PWM) ,利用Gumbel分布对中国极端气温时空变化特征作“当前”与“未来”气候的模拟试验。结果表明 ,这种方法具有较高的拟合优度。利用适应性较强的Weibull分布拟合中国逐日高 (低 )气温的原始分布 ,在此基础上 ,借助于蒙特卡洛随机模拟产生未来平均气候情景下的极端高 (低 )气温统计概率特征。模拟试验表明 ,在未来气候条件下 ,若平均气温升高 1 0℃ ,中国各大区域极端高 (低 )气温的概率有一定的变动规律可寻。

近45a来中国西北年极端高、低温的变化及对区域性增暖的响应

利用中国西北五省(区)1960-2004年129个台站逐日最低、最高温度资料,从中统计出年极端高温发生频次、年极端低温发生频次、年极端高温强度、年极端低温强度以及年极端高温和低温开始和结束日期,分析了它们近45 a来的变化情况。结果表明:近45 a来中国西北年极端高温发生频次的增加趋势是明显的,而年极端低温发生频次的减少趋势更显著;中国西北近45 a来年极端高温的强度在不断增强,而极端低温的强度在不断减弱;近45 a来中国西北年极端高温开始日期逐渐提前,结束日期逐渐推迟,而年极端低温的开始日期在逐渐推迟,结束日期在逐渐提前;年极端低温发生频次的减少对于西北区域增暖的响应比年极端高温发生频次增加更显著,而年极端低温强度的减弱要比年极端高温强度的增强对西北区域性增暖的响应偏弱,年极端高温发生频次的增加同年极端高温强度的增强对西北区域性增暖的响应程度基本相当。

极低载噪比高动态信号的捕获策略研究与仿真

针对深空探测时极低载噪比下高动态信号的捕获问题,提出了分区间并行搜索的捕获策略,把一段时间内的接收信号看作LFM信号,采用一种可用于极低载噪比下LFM信号参数估计的算法,对该LFM信号的起始频率和频率变化率进行分段并行搜索,并提取搜索中得到的特征量,基于恒虚警率(CFAR)检测思想进行目标检测判决。该捕获策略充分考虑了工程可实现性,仿真结果表明它可用于极低载噪比的接收信号,在较短的时间内能完成对大多普勒动态的捕获。

1959—2009年甘肃极端温度时空变化及其与AO相关分析

利用1959—2009年甘肃省24个台站的逐日最高和最低气温资料,运用百分位法定义了不同台站的逐年最高温度的极端高值、最低温度的极端低值。研究了甘肃省51 a来极端温度的时间变化特征;运用多元线性回归及空间插值法分析了其空间变化特征,并运用Pearson系数分析了极端温度与北极涛动(AO)相关关系。结果表明,甘肃省51 a最高温度的极端高值时间变化特征总体呈增加趋势,陇东及陇南地区增温显著;最低温度的极端低值显著增加的地区则为甘肃中部及西南部地区。最高温度的极端高值大值区地域集中在河西走廊西部地区,小值区在祁连山区及甘南高原;最低温度的极端低值大值区集中在陇东及陇南地区,小值区则在河西走廊的祁连山区。甘肃地区最低温度的极端低值与AO的相关关系要比最高温度的极端高值更为显著。

无固相弱凝胶钻井液技术

塔中油田志留系储层的平均孔隙度为8.25%~10.04%,平均渗透率为7.118×10-3~52.628×10-3μm2,属于特低渗储层,加上储层中存在微裂缝、构造缝和收缩缝,为固相颗粒和液相侵入提供了通道,固体很容易对储层造成伤害。通过室内研究优选出了弱凝胶无固相保护油气层钻井液。该钻井液具有独特的流变性,表观粘度低、动塑比高、低剪切速率粘度高、切力与时间无依赖性、即使在140℃下也具有良好的悬浮携砂能力、润滑性和抑制性,渗透率恢复值最高达97.5%。现场应用表明,无固相弱凝胶钻井液性能稳定,能够快速形成低渗透性泥饼,阻止外来流体的侵入,利于油气层保护,岩屑代表性好,荧光级别低,容易清洗,满足录井需要,并具有除H2S效果,维护简单,高温稳定性好,抗温可达140℃,能够满足井深为6450 m的超深井钻井施工的需要。

极低信噪比高动态信号的载波跟踪锁频环鉴别器

提出一种新的锁频环(FLL)鉴别器设计思路.在回波信号多普勒变化率较小的前提下,将正交解调后的差信号视为线性调频(LFM)信号,同时提取其起始频率和频率变化率作为FLL误差控制量,增强了FLL容忍高动态信号的能力.FFT鉴别算法和点积叉积鉴频算法在频率跟踪的不同阶段相互配合构成鉴别器,既获得了宽的鉴别范围又获得了高的鉴别精度.针对极低信噪比情况下偶发鉴别野值的问题,提出了行之有效且实现简单的野值识别与剔除算法.仿真结果表明上述思路可行,采用该鉴别器的FLL在信噪比低至-40 dB时能够容忍较高动态变化,且频率跟踪精度达0.2 Hz.

江苏省月平均最高、最低气温周期振动的谱特征

本文综合运用奇异交叉谱分析等多种气候诊断方法研究江苏月平均最高、最低气温振动的准周期变化的时空分布特征。结果发现 :江苏逐月最高、最低气温分布型态分别为经向型、纬向型 ;两者存在 2至 3年周期 ,显著耦合周期为 3.5年及 16 .5年。本文同时讨论了奇异谱分析、奇异交叉谱分析、小波分析、最大熵谱分析。