Subgrid-Scale Modeling of Reacting Scalar Fluxes in Large-Eddy Simulations of Atmospheric Boundary Layers

In large-eddy simulations of atmospheric boundary layer turbulence, the lumped coefficient in the eddy-diffusion subgrid-scale (SGS) model is known to depend on scale for the case of inert scalars. This scale dependence is predominant near the surface. In this paper, a scale-dependent dynamic SGS model for the turbulent transport of reacting scalars is implemented in large-eddy simulations of a neutral boundary layer. Since the model coefficient is computed dynamically from the dynamics of the resolved scales, the simulations are free from any parameter tuning. A set of chemical cases representative of various turbulent reacting flow regimes is examined. The reactants are involved in a first-order reaction and are injected in the atmospheric boundary layer with a constant and uniform surface flux. Emphasis is placed on studying the combined effects of resolution and chemical regime on the performance of the SGS model. Simulations with the scale-dependent dynamic model yield the expected trends of the coefficients as function of resolution, position in the flow and chemical regime, leading to resolution-independent turbulent reactant fluxes.     

Environmental Impact of Undular Tidal Bores in Tropical Rivers

A tidal bore impacts significantly on the estuarine ecosystem, although little is known on the flow field, mixing and sediment motion beneath tidal bores. In the absence of detailed systematic field measurements, a quasi-steady flow analogy was applied to investigate undular tidal bores with inflow Froude numbers between 1.25 and 1.6. Experimental results indicated that rapid flow redistributions occur beneath the free-surface undulations, with significant variations in bed shear stress between wave crests and troughs. Dynamic similarity was used to predict detailed flow characteristics of undular tidal bores. The effects of periodic loading on river sediments, scour of river bed and flow mixing behind the bore are discussed. A better understanding of these processes will contribute to better management practices in tidal bore affected rivers, including the Styx and Daly rivers in tropical Australia.     

北武夷长寿源银铅(锌)矿床地质特征

长寿源银铅(锌)矿区位于武夷隆起北侧。矿体赋存于震旦系洪山组上段的层间破碎带内,呈层状、似层状产出。矿体沿走向具尖灭再现、膨大缩小特征,剖面上呈似层状、透镜状;矿体厚度变化较稳定,有用组份分布较均匀。矿体产状:倾向177-196°,倾角61-75°,与地层产状基本一致。矿石构造以脉状、网脉状、块状构造为主。矿物成分较复杂,主要有方铅矿、深红银矿、辉银矿、自然银、闪锌矿、黄铜矿、金等。围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化、萤石化、高岭土化等。矿床属于层间破碎带热液充填交代型银铅(锌)矿床。     

德兴-黄山断裂带及其邻区的地质研究进展

德兴－黄山断裂带以往都被认为是由伏川蛇绿岩套、赣东北蛇绿岩带组成的中元新古代蛇绿混杂岩带，代表扬子板块与华夏板块拼贴的北西界缝合线。近年来的地质调查表明，扬子和华夏两板块拼贴带大致介于宜丰－景德镇断裂、萍乡－广丰－江山断裂带之间，是一个多期碰撞造山带，称江南复合混杂岩带，而德兴－黄山断裂带则不具板块边界性质，仅是该混杂岩带内的一条分隔次级构造单元的边界断裂，总体呈NNE向展布，包括赣东北蛇绿混杂岩和一系列NNE向韧性剪切带和脆性断裂。伏川蛇绿岩和赣东北蛇绿岩走向上无法连接，分别代表江南复合混杂岩带内不同拉分小洋盆的沉积－构造混杂产物。本文对断裂带及其邻区前震旦纪地层重新划分进行了论述。     

普兰店湾潮流场数值模拟

针对近年来我国近海海洋环境影响评价的需要，运用具有移动边界的潮波动力学有限 差分模型，模拟了普兰店湾 潮 流场，复演了该湾的潮流结构和时空变化过程。验证结果表明，模拟计算的流速平均差为－1.52cm/s，流向平无差为-2.5 度，完全符合潮流预报的精度要求。     

黄海北部对虾放流区的浮游植物群落结构

１９９７年８月于黄海北部对虾放流区，共采集到浮游植物３２种，浮游植物细胞数量为１．７３５６×１０５个／ｍ３，其群落结构特征为：（１）本调查区域浮游植物群落结构简单，个别种类优势明显。（２）各纵断面间４个指数值有较大差异，沿岸两个横断面４个指数值较接近。（３）沿岸调查区与远海浮游植物相似性较小．远海各岛间虽然距离较远，但是浮游植物群落相似性比沿岸各断面间要好。     

苏北沿海沉积物的化学组成和重金属特征

苏北沿海沉积物的主要矿物组成为石英、伊利石、高岭石和绿泥石，主元素化学成分变化较大，反映沉积物物质组成差异大。重金属元素分析显示，Cd的富集系数明显高于其它元素，较高的还有Cu和Cr，Hg元素大多低于背景值；连云港、射阳、启东三个地方的变异系数较高，反映它们受人类活动影响大。比较连云港区沉积物不同时间的重金属含量发现，几乎所有重金属都明显增加，特别是新港区。对照沉积物质量标准，Cr的污染最严重，其次是Cd、Cu和As。     

一次冷锋过程中我国区域空气污染边界层特征

利用常规地面气象和探空资料、ERA-interim再分析资料、以及全国PM_2.5浓度数据,针对2015年3月7~11日一次冷空气南下的锋面天气过程中,我国华北、华东地区出现的大范围空气污染,开展了高空各层天气形势分析,以及本次过程中污染区域由北至南6个城市（北京、章丘、郑州、南阳、武汉、长沙）边界层气象要素的垂直结构及其时空演变特征的研究.结果表明：在污染前期（3月7~8日）中高纬度500hPa平直的纬向环流和地面均压场,为污染天气的发生和维持以及空气污染物的集聚提供了有利的环流场.污染中期（3月8~10日）冷空气南下,地面冷高压向华东地区移动,重污染区域随冷高压前部的弱低压场或均压场由北向南移动.伴随着天气系统移动,六个地面观测站的边界层特征在时空上表现出相似性,由北向南各站在污染期间先后出现多层逆温,风速较小,逆温层下相对湿度较大.此次多层逆温的形成是由于夜间近地面辐射冷却、冷锋移动过程中产生的锋面逆温以及边界层以上的下沉运动造成的.本研究揭示了在天气系统移动中,位于天气系统相同部位站点的边界层结构具有共同的特征,及其与空气污染的关系.     

1951—2014年中国北方地区季节气温突变与变暖停滞年份的时空变异性

利用中国北方357个气象站1951—2014年的季（月）平均最低气温,平均气温和平均最高气温数据,应用Mann-Kendall检验等方法,分析了中国北方地区三类气温季节突变与变暖停滞年份时空变异性。结果表明：平均最低气温、平均气温和平均最高气温各季节整体随纬度降低突变和变暖停滞年份变晚,突变至变暖停滞周期缩短。东北春、冬季突变和变暖停滞整体最早（20世纪70年代至80年代、1993—2002年）,华北次之,西北最晚（20世纪80年代至21世纪前10 a、1996—2010年）;夏、秋季突变华北最早（20世纪70年代和90年代）,东北次之,西北最晚（20世纪90年代至21世纪前10 a）,变暖停滞年份地区差异较小。平均最高气温未突变和平均最低气温未停滞站点较多,均主要分布在山地、高纬度地区和华北平原南部,其周边区域突变及停滞年份相对偏晚。同类气温突变和变暖停滞年份整体上分别按冬（1981—1990年）、春、秋、夏季（1994—2008年）和冬（1995—2008年）、秋、夏、春季（1998—2010年）顺序依次变晚,冬→春→秋→夏季突变至变暖停滞周期依次缩短。春、夏和冬季均为平均最低气温整体突变最早（1972—1999、1987—1999、1971—2000年）,平均气温次之,平均最高气温最晚（1975—2008、1994—2008、1972—2006年）,秋季与之不同。春、夏季整体按平均最低气温（1994—2008、1997—2008年）、平均气温、平均最高气温（均为1997—2010年）停滞依次变晚,秋、冬季与之相反。各季节突变至变暖停滞周期整体按平均最低气温（9~18 a）、平均气温和平均最高气温（5~12 a）依次缩短。夏季三类气温均在华北南部（低纬度）突变最早,与研究区整体规律相悖,该地区大部分站点未停滞,亦与突变早停滞也早的整体规律不同。     

京津冀区域典型重污染过程与反馈效应研究

以京津冀地区2014年10月5~12日一次重污染过程为例,采用飞机AMDAR数据和WRF-Chem模式,分析了大气边界层垂直结构与PM_2.5的时空演变规律,定量研究了气溶胶直接反馈效应对多种气象要素的影响.结果表明：此次重污染过程地域范围广、持续时间长、影响强度大,PM_2.5污染呈带状分布,主要受地面均压场和高空纬向环流形成稳定的大气环流背景场、垂直层风场及逆温共同影响.气溶胶直接反馈效应导致京津冀地区整个时段太阳辐射量降低39.80W/m²,气温下降0.34℃,边界层高度降低36.64m,相对湿度升高0.90%.反馈效应南部地区较北部更显著,污染日强于平均时段和清洁天,气溶胶的辐射反馈作用使得各气象要素均呈现不利于污染物扩散的趋势,造成气溶胶聚集区PM_2.5浓度进一步增加.