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21世纪初欧亚北部频繁冷冬特征及其与次夏长江中下游高温关系探究

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21世纪初欧亚北部频繁冷冬特征及其与次夏长江中下游高温关系探究

作者：乔少博扬州大学

学位级别：硕士

利用1961-2013年NCEP/NCAR发布的月平均全球再分析资料,分析了欧亚北部区(40-65°N,50-120°E)2004年以来频繁冷冬的异常特征及形成机理。研究结果表明：欧亚北部2004年以来冷冬频繁发生,但温度异常的空间分布,尤其中心冷区的位置有显... 详细信息

利用1961-2013年NCEP/NCAR发布的月平均全球再分析资料,分析了欧亚北部区(40-65°N,50-120°E)2004年以来频繁冷冬的异常特征及形成机理。研究结果表明：欧亚北部2004年以来冷冬频繁发生,但温度异常的空间分布,尤其中心冷区的位置有显著差异,主要表现为全区偏冷型(2005、2009、2010、2012年)和南部偏冷型(2004、2007、2011年)。全区偏冷年主要由AO显著负位相所致,对应SST特征为北大西洋高、中、低纬呈东北-西南走向的“+、-、+”带状分布,该分布有利于AO/NAO负位相维持和增强;南部偏冷年大气环流异常为乌拉尔-贝加尔湖阻塞高压偏强,AO/NAO以弱正位相为主,对应主要SST特征为北大西洋中部偏暖,其次则为PDO负位相下“类LaNina事件”,上述SST异常均可促进类似EU遥相关的Rossby波列形成,有利于乌拉尔-贝加尔湖阻塞高压偏强、亚洲中部多低槽活动。在此基础上,初步探讨了气候显著变暖以来的1985/1986-2012/2013年亚洲北部冬季低温与次年夏季长江中下游地区高温的关系,结果表明：冬季亚洲北部偏冷对应次年夏季长江中下游地区极端高温日数偏多。冬季亚洲北部偏冷(NATA正异常)对应对流层低层高纬西风偏弱,中层异常500hPa高度场高、中、低纬依次成“+、-、+”分布;次年夏季主要表现为西太副高偏西偏北、及低层显著南风异常,从而导致长江中下游地区极端高温日数显著。冬季到次夏这种异常环流的变化,主要与“海洋桥”的作用有关。具体表现为NATA正异常时的通过影响风速和潜热作用造成同期印度洋-西太平洋暖池区SST偏暖,后期通过海洋自身动力作用,造成偏暖SST维持并略微向东转移,发展至次年夏季引起西太平洋暖池SST显著偏暖,然后造成有利于长江中下游极端高温的异常环流出现。进一步发现,气候增暖背景下从冬季至次年夏季,2005/2006年、2008/2009年、2009/2010年存在于2012/2013年相类似的环流变化规律。相类似的环流变化规律主要表现为亚洲大陆上空500hPa异常高度场1-4月呈“+、-、+”的经向波列分布,5-6月呈“+、-、+”的纬向波列分布,7-8月包括长江中下游地区在内的副热带地区为显著正距平。西北太平洋暖池区持续偏暖对相邻两个阶段间异常环流的过渡起到显著调控作用,且该调控作用主要体现在西北太平洋暖池偏暖发展年中。可能的物理机制表现为：西北太平洋暖池升温阶段主要表现为能量积累,升温一定程度后则表现为能量释放,从而导致一、二阶段间与二、三阶段间环流基本呈相反变化。

关键词：欧亚北部频繁冷冬北极涛动北大西洋气候增暖高温日数长江中下游

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降雨条件下的边坡稳定性及泥石流预警研究

降雨条件下的边坡稳定性及泥石流预警研究

作者：乔少博华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

我国是一个山地较多的国家,山地面积约占国土面积的三分之二。在全球变暖的背景下,极端天气频繁发生,降雨容易引发泥石流。泥石流灾害是一种混杂着大量固体物质的复杂多相流体,可产生巨大的冲击。泥石流灾害将会造成大量的人员伤亡和破... 详细信息

我国是一个山地较多的国家,山地面积约占国土面积的三分之二。在全球变暖的背景下,极端天气频繁发生,降雨容易引发泥石流。泥石流灾害是一种混杂着大量固体物质的复杂多相流体,可产生巨大的冲击。泥石流灾害将会造成大量的人员伤亡和破坏。泥石流是由自然因素和人为因素共同作用的结果,这使得它的爆发具有不可预测性。因此,如何合理确定降雨对边坡的影响,是进行滑坡防治的重要研究课题。本文提出了一种优化计算降雨条件下边坡稳定性的分析方法,基于此方法结合建立的泥石流预警方法,对泥石流进行预警分析。本文首先研究了降雨条件下,坡面径流与地下渗流对边坡稳定性的影响。利用水量守恒原理建立地表径流和地下渗流方程,在此基础上,推导了径流与渗流的差分求解格式,通过耦合两个径流和渗流差分方程,分析了降雨条件下降雨强度、降雨持续时间、土壤初始含水量和孔隙率以及土壤饱和渗透系数对斜坡土壤入渗的影响。其次本文通过分析计算降雨条件下不同湿润锋深度Zf以上坡体的安全系数,以安全系数为参考,分析泥石流产生的可能性,在此基础上建立了降雨条件下边坡稳定性计算模型,编写了坡面径流与地下渗流藕合的计算程序,求解不同湿润锋深度以上边坡的安全系数。再次本文提出了一种新的泥石流预警思路,通过对安全系数进行级别划分,以不同划分级别为参考依据预测边坡发生泥石流的可能性,进而实现泥石流的预测。最后通过实例分析验证方法的可行性与合理性。本文通过研究降雨条件对边坡的影响,提出了一个新的研究降雨条件下径流与渗流耦合计算方法,同时建立了基于边坡安全系数预测,建立泥石流预警方法,并通过案例分析进一步证明了该方法的可行性与合理性。

关键词：边坡降雨入渗地表径流泥石流

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东亚北部地区气温的冬季-冬季再现特征研究

物理学报 2014年第23期63卷 459-471页

作者：王晓娟乔少博沈柏竹封国林兰州大学大气科学学院兰州730000 常熟理工学院物理与电子工程学院常熟215500 吉林省气象科学研究所长春130061

对东亚北部(40—50°N,100—130°E)区域1953—2012年大气温度的冬季-夏季-次年冬季(简称冬季-冬季)的季节变化特征进行了初步研究.结果表明:2008年以来,该区域的气温从低层至高层(1000—400 h Pa)连续三年出现冬季偏冷-夏季偏暖-次年... 详细信息

对东亚北部(40—50°N,100—130°E)区域1953—2012年大气温度的冬季-夏季-次年冬季(简称冬季-冬季)的季节变化特征进行了初步研究.结果表明:2008年以来,该区域的气温从低层至高层(1000—400 h Pa)连续三年出现冬季偏冷-夏季偏暖-次年冬季偏冷的典型特征,20世纪50—60年代亦有类似情况;而20世纪90年代则出现了与此相反的冬季偏暖-夏季偏冷-次年冬季偏暖的变化特征.将这种典型的气温季节变化特征定义为一种新的变化机理:冬季-冬季再现(WWR).根据1953—2012年的历年变化情况将这60年划分为四种不同的类型:负(正)冬季-冬季再现(negative/positive WWR)型和负(正)冬季-冬季非再现(negative/positive non-WWR)型.其中,气温表现为WWR型的年份共计23年,出现概率近40%,并且该WWR特征是相对独立于El Nio-南方涛动指数的变化而存在的.对不同类型年份的位势高度场、垂直速度场及其850 h Pa风场进行的合成分析表明:对于WWR型,高层(500 h Pa)至低层(1000 h Pa)的大气内部动力过程具有与气温相匹配的冬季-冬季的再现特征;而non-WWR型则没有出现类似的特征,从而在一定程度验证了WWR存在的可能性.WWR的提出为进一步开展当前全球增暖背景下冬季低温事件的频发提供了一个新的思路.

关键词：区域性低温事件相关系数空间分布再现

1990年代末东亚北部地区夏季水汽输送年代际变化特征及其影响机制

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大气科学 2016年第5期40卷 933-945页

作者：胡泊张志森乔少博龚志强扬州大学物理科学与技术学院扬州225002 兰州大学大气科学学院兰州730000 中国气象局国家气候中心开放实验室和预测室北京100081

利用1983-2011年降水量、环流和海温的再分析资料,探讨了东亚北部地区夏季水汽输送的年代际变化特征,并分析了前冬北大西洋海温对东亚北部地区夏季水汽输送与大气环流的可能影响。研究结果表明,20世纪90年代末期东亚北部地区夏季整层水... 详细信息

利用1983-2011年降水量、环流和海温的再分析资料,探讨了东亚北部地区夏季水汽输送的年代际变化特征,并分析了前冬北大西洋海温对东亚北部地区夏季水汽输送与大气环流的可能影响。研究结果表明,20世纪90年代末期东亚北部地区夏季整层水汽与降水年代际的变化特征相一致,整层水汽通量的年代际变化主要是由于纬向水汽输送异常作用的结果。东亚北部地区（35°-55°N,90°-145°E）西边界的水汽输送通量由多变少,东边界的水汽输送通量由少变多特征则直接导致了该地区降水由偏多转为偏少的年代际变化。就外强迫海温角度来说,前冬北大西洋海温跟东亚北部地区夏季500 h Pa高度场、850 h Pa风场和850 h Pa比湿均显著相关。同时,在20世纪90年代中后期前冬北大西洋海温也表现出由偏低向偏高转变的年代际变化特征,且由于海温自身的记忆性前冬的海温异常一直延续到夏季。并在夏季激发出横跨北大西洋和欧亚大陆中高纬度地区的大西洋—欧亚（AEA）遥相关结构,并进一步影响东亚北部地区夏季水汽输送。

关键词：水汽输送年代际变化环流外强迫

热带印度洋—西太平洋水汽输送异常对中国东部夏季降水的影响

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大气科学 2017年第5期41卷 988-998页

作者：邹梦乔少博吴永萍封国林扬州大学物理科学与技术学院扬州225002 兰州大学大气科学学院兰州730000 国家气候中心北京100081

利用1979~2015年NCEP/NCAR发布的月平均全球再分析资料,分析了热带印度洋—西太平洋水汽输送异常对中国东部夏季降水的影响及其形成机理。研究结果表明:热带印度洋—西太平洋地区(10°S^30°N,60°~140°E)夏季异常水汽输送主要包括两... 详细信息

利用1979~2015年NCEP/NCAR发布的月平均全球再分析资料,分析了热带印度洋—西太平洋水汽输送异常对中国东部夏季降水的影响及其形成机理。研究结果表明:热带印度洋—西太平洋地区(10°S^30°N,60°~140°E)夏季异常水汽输送主要包括两个模态,他们可以解释总的水汽输送异常34%的方差。其中,第一模态(EOF1)表现为异常水汽沿反气旋从热带西太平洋经过南海及孟加拉湾输送到中国东部上空,对应南海、孟加拉湾水汽路径输送均偏多,此时西太平洋副热带高压显著偏强,异常水汽在长江中下游地区辐合并伴随显著上升运动,有利于长江中下游降水偏多;第二模态(EOF2)表现为异常水汽从热带印度洋沿阿拉伯海、印度半岛、中南半岛等呈反气旋式输送,华南上空相应出现气旋式水汽输送异常,并对应异常水汽辐合和上升运动,有利于华南降水偏多。就可能的外部成因而言,EOF1与ENSO关系密切,表现为前冬热带中东太平洋显著偏暖,夏季同期热带北印度洋、南海上空显著偏暖,造成西太平洋副热带高压显著偏强,异常水汽主要来源于热带西太平洋和南海;EOF2与同期热带印度洋偶极子(TIOD)异常有关,TIOD为正位相时热带印度洋上空出现异常东风,华南上空出现异常气旋并伴随水汽异常辐合,异常水汽主要来源于热带南印度洋。

关键词：热带印度洋—西太平洋水汽输送异常 ENSO 长江中下游华南

欧亚北部2004年以来频繁冷冬的特征分析及机理初探

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气象学报 2014年第6期72卷 1143-1154页

作者：乔少博沈柏竹王晓娟封国林扬州大学物理科学与技术学院扬州225002 吉林省气象科学研究所长春130062 常熟理工学院物理与电子工程学院常熟215500 国家气候中心气候研究开放实验室北京100081

利用1961—2013年NCEP/NCAR发布的月平均全球再分析资料,分析了欧亚北部(40°65°N,50°-120°E)2004年以来频繁冷冬的异常特征及形成机理。结果表明:欧亚北部2004年以来冷冬频繁发生,但温度异常的空间分布,尤其中心冷区的位置有显著差... 详细信息

利用1961—2013年NCEP/NCAR发布的月平均全球再分析资料,分析了欧亚北部(40°65°N,50°-120°E)2004年以来频繁冷冬的异常特征及形成机理。结果表明:欧亚北部2004年以来冷冬频繁发生,但温度异常的空间分布,尤其中心冷区的位置有显著差异,主要表现为全区偏冷型(2005、2009、2010、2012年)和南部偏冷型(2004、2007、2011年)。全区偏冷年主要由北极涛动(AO)显著负位相所致,对应海表温度特征为北大西洋高、中、低纬度成东北-西南走向的"+、-、+"带状分布,该分布有利于北极涛动/北大西洋涛动(AO/NAO)负位相维持和增强;南部偏冷年大气内部活动异常为乌拉尔-贝加尔湖阻塞高压偏强,北极涛动/北大西洋涛动以弱正位相为主,对应主要海表温度特征为北大西洋中部偏高,其次则为太平洋年代际振荡(PDO)负位相下"类拉尼娜事件",上述海表温度异常均可促进类似欧亚遥相关的罗斯贝波列形成,有利于乌拉尔贝加尔湖阻塞高压偏强、亚洲中部多低槽活动。2004年以来欧亚北部两种类型冷冬的大气环流与海表温度均表现出与历史典型年相类似的特征。

关键词：欧亚北部频繁冷冬北极涛动北大西洋

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降雨条件下边坡渗流和地表径流的耦合分析

水利规划与设计 2018年第1期 77-79,87页

作者：乔少博许桂生华北电力大学可再生能源学院北京昌平102206

降雨常常会诱发滑坡,建立降雨入渗模型是分析边坡稳定性较为常用的研究方法,但往往没有考虑入渗和产流的耦合过程。目前模拟地表径流与地下渗流的耦合效应多采用有限元法,计算程序相对复杂。为更好地研究降雨入渗过程,首先利用水量守恒... 详细信息

降雨常常会诱发滑坡,建立降雨入渗模型是分析边坡稳定性较为常用的研究方法,但往往没有考虑入渗和产流的耦合过程。目前模拟地表径流与地下渗流的耦合效应多采用有限元法,计算程序相对复杂。为更好地研究降雨入渗过程,首先利用水量守恒原理建立地表径流和地下渗流的耦合方程,然后在此基础上推导了径流与渗流的差分求解格式,并以算例模拟分析径流与渗流影响,表明了该方法的正确性与有效性。

关键词：降雨入渗边坡地表径流

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三种干旱指数在云南省的适用性分析

扬州大学学报（自然科学版） 2013年第3期16卷 41-46页

作者：叶天舒钱忠华余锦华乔少博支蓉兰州大学大气科学学院兰州730000 扬州大学物理科学与技术学院江苏扬州225002 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 中国气象局气候研究开放实验室北京100081

利用云南省29个测站1981—2010年的月降水资料,计算每个测站逐季的3种干旱指数:降水距平百分率(Ap)、z指数(Iz)和标准化降水指数(Is,p),并将云南省划分为滇西北、滇西南、滇中、滇东北和滇东南地区,对比3种干旱指数在不同地区、不同季... 详细信息

利用云南省29个测站1981—2010年的月降水资料,计算每个测站逐季的3种干旱指数:降水距平百分率(Ap)、z指数(Iz)和标准化降水指数(Is,p),并将云南省划分为滇西北、滇西南、滇中、滇东北和滇东南地区,对比3种干旱指数在不同地区、不同季节判定干旱灾害等级上的适用性.选取其中的一个指数作为该地区、该季节的最佳指数,建立了适用于云南省分地区、分季节的干旱指数体系.利用1981—2000年的干旱灾情资料对该体系的应用数据进行检验,结果表明:在春季,滇西北、滇西南及滇东南地区,选择Ap判定干旱等级较为适合,滇中部选择Iz以及滇东北地区选择Is,p判定干旱等级更加适合;在夏季,云南省各地选择Is,p判定干旱等级与灾情资料更加符合;在秋季,云南各地选择Ap比另两个干旱指数更贴近实际;在冬季,云南省各个地区选择Iz判定干旱等级更合适;并且该体系的准确性在与干旱灾情资料进行对比后得到了证实.

关键词：干旱指数适用性降水距平百分率 z指数标准化降水指数

广州市南沙区高新沙水库大气干湿沉降重金属含量、沉降通量特征分析及其对水库水质的影响

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环境科学学报 2022年第10期42卷 120-128页

作者：胡冠钊乔少博王驹陈风敏殷炜昭宫艳艳暨南大学环境学院广东省环境污染与健康重点实验室广州511443 广东粤海珠三角供水有限公司广州511455

大气干湿沉降是地表水某些元素的主要输入途径,其中的重金属元素可能对水体质量产生影响.本研究于2020年8月-2021年8月在广州市南沙区高新沙水库采集了大气干湿沉降样品,测定了8种重金属(铬、镍、铜、锌、砷、镉、汞、铅)的浓度,探讨了... 详细信息

大气干湿沉降是地表水某些元素的主要输入途径,其中的重金属元素可能对水体质量产生影响.本研究于2020年8月-2021年8月在广州市南沙区高新沙水库采集了大气干湿沉降样品,测定了8种重金属(铬、镍、铜、锌、砷、镉、汞、铅)的浓度,探讨了其含量特征,对大气干湿沉降重金属来源进行了解析,估算了重金属的月、季度和年沉降通量,并研究了大气干湿沉降对水库水质的影响.结果表明:大气干湿沉降中铬、镍、铜、锌、砷、镉、汞、铅的平均含量分别为68.44、18.41、39.56、244.02、9.98、0.39、0.91、38.6 mg·kg^(-1),其中铬、镍、铜、锌、镉、汞、铅的平均含量均高于广东省土壤背景值.Zn、Cu、Cd、Ni、As、Pb可能有相同的物源,来自燃煤、垃圾燃烧和交通活动,贡献率为45.05%;Cr、As可能有相同的物源,来自工地粉尘、道路尘,贡献率为22.52%.大气干湿沉降重金属的月沉降通量在3、4月达到最大值.Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb的大气干湿沉降季度通量随季度变化逐渐减少,即第Ⅰ季(春季)>第Ⅱ季(夏季)>第Ⅲ季(秋季)>第Ⅳ季(冬季).大气干湿沉降中锌的年沉降通量最高(均值94.96 mg·^(-2)·a^(-1)),镉的年沉降通量最低(均值0.13 mg·m^(-2)·a^(-1)).大气干沉降年通量均大于湿沉降年通量.考虑大气干湿沉降落入库区的重金属(无论重金属在水中的溶解效率高低),水库中重金属的浓度低于地表水环境质量标准Ⅱ类标准.研究成果对于制订高新沙水库的污染防控政策具有重要的指导作用.

关键词：大气干湿沉降重金属水库相关性分析沉降通量源解析