波罗的海未来冰情的数值研究

全球气候变化被认为对波罗的海物理和生态特性有影响.通过全球海气循环模型(AOGCM)的结果统计或动态缩减规模法可以预测未来气候对某一地区的影响.本文用两种不同的波罗的海冰-海耦合模型来模拟现在和未来约100年的冰情.已使用大气气候模型进行了两次以10年为期限的模拟实验,一个实验说明了工业化前的气候状况l检验模拟).另一个是CO2这种温室气体浓度增加150%时的全球气候变暖实验(方案模拟).模型模拟真实地再现了当前气候学冰情和一年里的变化.两个模型模拟的波罗的海每年最大结冰范围是l80～420×10xkm2(检验模拟)和45～270×103km2(方案模拟).检验模拟和方案模拟中每年的最大冰厚分别是32～96cm和11～60cm.对比早期的预测,海冰仍是每年冬天在波的尼亚湾北部和芬兰湾最东部形成总之,两个模型模拟得到的量的变化--像结冰范围和冰厚及其一年里的变化等--相对相似,这是值得注意的.因为这两个冰-海耦合模拟系统是独立研制的.这增加了预测波罗的海未来冰情的可靠性.     

气候变暖期间波罗的海海冰的模拟分布及对环斑海豹冬季栖息地的影响

本文调查研究了在目前和未来气候条件下的波罗的海海冰.采用了罗斯比区域大气-海洋模型进行了一系列为时30年的时间片试验.对于两个驱动全球模型HadAM3H和ECHAM4/OPYC3中每一个,都根据SRESA2和B2辐射情景进行一次对照操作(1961～1990年)和两次情景操作(2071～2100年).波罗的海中未来海冰量将平均减少83%.波的尼亚海,芬兰湾和里加湾的大片海域以及芬兰西南群岛的外部将基本上变成无冰区.本文提出的情景是用来研究气候变化对波罗的海环斑海豹(Phoca hispida botnica)的影响.气候变化看来是对所有南方种群的主要威胁.惟一还算不错的冬季海冰生境只限于波的尼亚湾.     

面向海洋调查与风险评估的冰情数据应用需求分析

本文对冰情监测数据在海冰条件调查、海冰监测、风险评估与预警中的工作需求进行了论述,并从标准规范、技术要求等角度对具体海冰监测要素的内容进行了汇总。面向海洋调查的传统海冰监测主要目的是获取冰情及环境要素数据,开展不同时空尺度的冰情演变规律分析及预测,为用海规划和工程海冰条件确定提供依据。通过2部海洋调查国家标准,以及涉及风电、港口、核电、船舶、石油、桥梁等涉及6个行业6类工程的9部国内外典型标准对比分析,归纳了海冰调查对于冰情监测的要素性需求。对于近年逐渐兴起的海冰风险评估和监测预警的新需求,结合行业内的试行规范和海冰灾害机理,分别分析了区域综合体和产业经济体两类目标的冰情监测需求。面向冰情监测的不同需求可为海冰监测体系发展提供新的需求。     

气候变化对波罗的海入海河流流量的影响

进入波罗的海的河流流量是在一个面积约160万km2的流域中各种不同气候状况下产生的.波罗的海流域气候的变化不仅影响入海淡水的总量,而且对这些水源的分配亦有影响.利用水文模拟,分析了未来气候变化对波罗的海入海径流的影响.使用了瑞典区域气候模拟计划(SWECLIM)中的4种不同的气候变化情景.根据这些不同的气候情景,全部入海河流总的平均年入海量的变化范围为当前入海量的-2%～+15%.波罗的海不同亚区的入海量的变化是大不相同的,其中最剧烈的年均变化范围是-30%～+40%.但是,所有评价的气候情景的共同点是总体趋势为来自波罗的海流域南部地区入海流量减少,北部地区入海量增加.     

在波罗的海不同的气候条件下模拟的海面温度和热通量

本文使用由不同的全球模拟所产生的区域性耦合海洋-大气模型,通过数值模型试验探讨了波罗的海气候未来可能的物理状况.将一些情景以及近来的一些气候模拟情况作了比较,以估计气候变化.海面温度总体平均明显地增高2.9℃.平均年平均增温的水平模式主要可由冰盖的减少解释.由大气向波罗的海的热输送表现出季节性变化周期秋季热损失减少,春季热吸收增加,夏季热吸收减少.年际间海面温度的变化一般是在增加.这与北部一些中平滑的频率分布有关.全部热收支表示出海面太阳辐射在增加,而太阳辐射增加由热通量其他组成成分的变化所平衡.     

基于微生物相互作用机理的完全耦合活性污泥模型研究

根据微生物生长机理,推导出微生物的耦合作用机理并在该机理的基础上改进了ASM3 Bio-P模型.假设活性污泥系统中有机物氧化过程、生物硝化过程、生物反硝化过程、生物除磷过程可同时存在,在ASM3 Bio-P模型上添加相关的开关函数,推导出完全耦合活性污泥模型(FCASM).基于计算机程序进行数值模拟,并将FCASM模拟结果与实测值以及ASM3 Bio-P模型模拟值进行对比.结果表明,完全耦合活性污泥模型对氨氮模拟的稳态出水值为1.90 g·m-3,ASM3 Bio-P模型模拟的氨氮稳态出水值为0 g·m-3,而实测的氨氮稳态出水值为1.50 g·m-3,完全耦合活性污泥模型的结果更接近真实值.     

瑞典水文变化-气候变化影响模拟

温室效应加剧导致的气候变化将会引起水文系统的变化.随着气候要素的变化,水文变化将会在全球呈现出区域差异性.因此,有必要开展局地和区域尺度上的水文变化影响研究,评价不同区域将会受到怎样的影响.本研究旨在对广泛的瑞典流域上气候变化的水文影响(响应)进行评估.我们采用不同的方法,将气候模型中产生的气候变化信号转换输入到水文模型中.利用瑞典区域气候模拟计划(SWECLIM)生成的区域气候情景,我们进行了几次水文模型模拟研究.得出的基本结论是根据流域的地理位置处于瑞典北部或南部,气候变化对河道水流的分区影响是显著不同的.此外,预测的水文变化不仅与用于确定区域气候模型边界条件的全球气候模型的选择有关,而且与人为气体排放情景的选取有关.     

基于分布式水文模型的三峡库区污染负荷对气候变化的响应研究

在建立的耦合了污染负荷模拟模块的三峡水库分布式水文模型的基础上,结合多个全球气候模式的集合平均模拟结果,采用统计降尺度模型SDSM将全球气候模式和分布式水文模型耦合,评估了未来气候变化对三峡库区污染负荷的影响,考虑到研究中存在的不确定性,采用假设情景法,分析了三峡库区污染负荷对不同降水量变化的响应情况.结果表明,库区总氮和总磷负荷均与降水量成正相关,在降水量增加量相同的情况下,总氮负荷变化比总磷更剧烈,而在降水量减少量相同的情况下,总磷负荷变化比总氮更剧烈.另外,降水变化主要对三峡库区4—8月的污染负荷量有较大影响.     

罗斯比中心区域气候模型Ⅱ:北极圈气候的应用

作为ARCMIP国际计划的一部分,罗斯比中心区域气候模型(RCA2)针对整个北冰洋地区的气候作了数值模拟整合,并与来自sHEBA数据集的观测资料作了比较,RCA2标准模型对北极冬季的云量和长波辐射的模拟较实况偏多.通过引入新的云量参数化方案(该参数化方案显著地改进了云量的年循环)减少了这部分误差,确定了介于晴空向下大气长波辐射与云层底部的长波辐射的补偿率,利用可以更准确描述冰晶与太阳辐射相互作用的辐射方案修正了模型,从而使得模型对云-太阳辐射间的相互作用的描述更接近实际.在模拟晴空辐射部分,由于太阳辐射大气透射率过大,经常在边界层云的顶部产生正偏差.引入真实海冰和积雪两种表面反照率的时间变化,对准确模拟地面能量净收支是至关重要的.同样,为了准确模拟北极圈地区近地面的热力学过程,将雪面温度作为预报量引入模型中也似乎是必不可少的.     

地下水渗流沉降的三维耦合模型及程序的研制

研制可合理模拟预测基坑降水过程中引起地面沉降的计算机程序,并提出最优化降水方案.基于三维全耦合数值模型,笔者开发了GWS软件.GWS软件是以比奥固结理论为基础,将土体的非线性特征及土的渗透性随应力状态的动态变化考虑进去,通过耦合地下水渗流场和土体应力场进行模拟预测基坑降水过程中渗流场及地面沉降的变化.以一个实际基坑降水工程为例,经GWS软件计算得出5口井联合抽水方案,后续工程证明此方案正确、可靠.以三维全耦合数值理论为基础的GWS软件,可以为基坑降水工程引起的地下水渗流场变化及地面沉降量提供可靠的预测.