Baroclinic tidal flows and inundation processes in Cook Inlet, Alaska: numerical modeling and satellite observations   总被引：2，自引：0，他引：2  

Lie-Yauw Oey  Tal Ezer  Chuanmin Hu  Frank E. Muller-Karger 《Ocean Dynamics》2007,57(3):205-221

A wetting and drying (WAD) algorithm is implemented in a baroclinic three-dimensional ocean circulation model of Cook Inlet, Alaska, where large tidal ranges (≈10 m) regularly expose extensive mudflats. The model includes tides and wind- and buoyancy-induced flows. In the upper Inlet, the model successfully simulates large amplification of tides and propagation of fast (3 ∼ 4 m s⁻¹) tidal bores over shallow mudflats. The simulated return flows during ebb expose large areas (∼100 km²) of the mudflats. Medium-resolution (250- and 500-m) images obtained from the moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) instruments aboard the Terra and Aqua satellites were used to verify the model results by identifying the location, extent, and temporal changes of the exposed mudflat regions. The results demonstrate the value of operational, medium-resolution remote sensing data in evaluating the WAD model. Sensitivity tests show that WAD produces approximately 20% larger tidal amplitude and 10% slower phase than the corresponding experiment without WAD. In the deep channel of the central Inlet, the confluence of saline water of the lower Inlet with brackish water from rivers and melting ice from land around the upper Inlet produces a salinity front. At the simulated front, strong vertical circulation cells and surface convergence and currents develop, especially during the flood. The characteristics resemble those of “rip tides” often observed in this region.  相似文献   

梅雨锋暴雨数值模拟中地形的作用   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

熊秋芬  胡江林  张耀存 《气象科学》2007,27(6):591-596

通过WRF模式对2003年7月9日至10日梅雨锋暴雨天气过程在有、无地形情况下数值模拟的结果的分析,探讨了地形对梅雨锋暴雨的影响。研究表明:在有地形的模拟中,模拟的结果较好地再现了梅雨锋降水过程、主要影响系统和梅雨锋的结构;而无地形的模拟中,模拟的雨带偏南,强降水范围偏大,降水系统偏南。地形对梅雨锋暴雨的作用是由于地形减弱了北方冷空气的强度。  相似文献   

数值天气预报的创新之路--从初值问题到反问题   总被引：2，自引：2，他引：2  

丑纪范 《气象学报》2007,65(5):673-682

基于大气并非是一个确定论的系统,从信息论的视角考察了数值天气预报问题。认为表征初值和边值的数据可以视为输入信息(信息源),而数值模式则不过是一个信息变换机构,它把输入信息变换成预报结论而输出来,输出的预报结论则是未来天气状况的信息。于是预报的准确性受制于:一是输入信息所包含的输出信息的信息量,另一是信息在变换过程中丢失的信息量。从初值的形成过程揭示出了当前观测系统在一个时刻提供的数据没有包含初值所要求的全部信息,而缺失的部分或多或少的隐藏在过去的观测数据中。提为初值问题意味着只依据一个时刻的状态导致输入的信息量缺失,应考虑过去的历史数据以增加输入数据中所包含的预报量的信息。文中指出由于输出信息比输入还多的数值模式是不存在的,这样的改进带有根本性。进一步论证了数值模式的误差信息,也或多或少的隐藏在过去的历史数据中,为了充分使用过去的观测数据,本文建议改变问题的提法,不提成初值问题,提成反问题。资料同化本质上是反问题,其欠定性不应人为夸大。提成反问题的数值天气预报能充分应用过去的历史资料,将天气方法、统计方法、动力方法有机地结合在一起。对于这个反问题如何具体求解方面,在分析了业务和研究的区别,模式的普适性和针对性的统一的基础上,给出了反问题的具体解决途径。强调无需构建新模式(这是非常困难的工作),只需运行现成的模式,借助所关心的预报对象的历史数据来改造现成模式,因而是完全可行的。  相似文献   

三维对流云催化数值模式人工冰晶参数化方案的改进与个例模拟试验   总被引：3，自引：0，他引：3  

崔雅琴  肖辉  王振会  周丽娜 《高原气象》2007,26(4):798-811

在中国科学院大气物理研究所的三维全弹性对流风暴云催化数值模式(简称为IAP-CSM3D)的基础上,对模式中催化部分的参数化方案进行了改进,推导出人工冰晶与其它粒子之间相互作用的微物理过程的参数化方程。改进后的模式将催化产生的人工冰晶单独作为预报量进行处理,把人工冰晶与自然冰晶区分开,且考虑的人工冰晶谱型为双参数粒子谱,使模式更符合实际。利用改进后的模式模拟了2005年7月8日发生在辽宁省朝阳市的一次冰雹云天气过程,着重分析了催化云人工冰晶的微物理过程、空间分布和谱型,以及对冰相降水粒子的贡献。数值试验表明,自然雹云模拟结果与观测事实相吻合,说明改进后的模式对冰雹云具有较可靠的模拟能力。模拟分析表明,冻滴是该例自然雹云冰雹胚胎的主要来源,对该冰雹云进行AgI催化可明显地减少降雹量,特别是在云中冰雹形成初期进行催化防雹效果最好,既可产生最大的防雹作业效果又不至于过度减少降雨量。催化减雹的主要原因是催化显著地减少了云中冻滴向冰雹胚胎的转化总量。进一步研究发现,人工冰晶在云的不同阶段对各种冰相降水粒子的贡献是不同的。人工冰晶对雪花总质量的贡献较小,对霰总质量的贡献有所增大,而对冻滴总质量的贡献较大。模拟的冰晶粒子谱可较好地反映出人工冰晶谱型较窄,浓度较大,尺度较小的特征。  相似文献   

地形对沙尘暴的影响及敏感试验研究   总被引：2，自引：3，他引：2  

沈建国  姜学恭  孙照渤 《高原气象》2007,26(5):1013-1022

在初步探讨地形影响沙尘扬升、传输、沉降等动力过程可能机制的基础上,利用沙尘数值预报模式对一次强沙尘暴过程进行了模拟研究,结果表明:沙尘暴形成阶段沙尘主要来源于阿尔泰—萨彦岭及以东地区,这部分沙尘主要向东扩展,该区域地形对其强度具有重要影响;内蒙古中西部、甘肃、宁夏等地的起沙主要在沙尘暴持续阶段产生影响,之后主要向南输送,青藏高原东侧地形绕流对其强度具有影响。地形影响可以使沙尘的扩展分为两种不同的方式,当上下游地形落差较小时形成整体推进式传输,此时沙尘位于对流层低层,没有上下沙尘层的分离;当上下游地形落差较大时形成分离式传输,沙尘位于对流层中层且在传输过程中沉降很弱,同时与地面附近的沙尘层分离。源于蒙古国、内蒙古等地的沙尘往往产生整体推进式传输;而产生于青藏高原的沙尘常形成分离式传输。  相似文献   

一次强对流风暴含水量的雷达反演和数值模拟结果的对比分析   总被引：2，自引：9，他引：2  

于华英  牛生杰  梁明珠  魏鸣  顾松山 《高原气象》2007,26(5):1112-1118

利用多普勒天气雷达探测的反射率因子Z与含水量M的Z-M经验关系式,反演含水量,并构建等高平面位置显示CAPPI和垂直剖面VCS两种显示方式。计算域定为以雷达站为中心的,水平边长为150 km,垂直高度为30 km的长方体箱区,分辨率是1 km×1 km×1 km。同时应用中国科学院大气物理研究所建立的完全弹性三维雹云数值模式(IAP-CSM3D),以2004年4月23日发生在湖南省境内的一次强对流风暴过程为例,模拟该风暴云体的含水量分布。雷达反演含水量和数值模拟结果的对比分析表明,不论在风暴的发展阶段还是在强盛阶段,反演得到的含水量等值线分布和模式输出总体相似,风暴中心的强度和高度位置吻合得很好,较好地反映了该风暴云的结构,反演效果较好。  相似文献   

Behavior of the fresh- and saline-water phases in an urban area in Western Buenos Aires Province, Argentina     

Luis Vives  Marcelo Varni  Eduardo Usunoff 《Hydrogeology Journal》2005,13(2):426-435

Given the particular hydrogeological setting at Salliqueló County, Western Buenos Aires Province, Argentina, this paper places attention on the lens that supplies fresh water to its capital, Salliqueló. This lens constitutes the most important fresh-water reservoir in the county. It overlies saline waters, and is recharged through high-permeability sandy sediments at a rate that exceeds by far the actual water demand. Restrictions in exploitation are not limited by the total requirement but rather by the flows extracted from individual wells that may generate up-coning of saline waters, with a resulting overall deterioration in quality of the pumped water. The variations in the position of the interface between saline and fresh waters, as related to the change in extraction rates, were obtained by means of a simulation of the flow of two fluids of different densities. Finally, based on the general hydrogeological characterization and on the simulation results, various methods for the management of these fresh-water resources are proposed, such as the deactivation of urban supply wells, the monitoring of the saline interface position, and the establishment of a protection perimeter for the water-supply wells.

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Resumen Enmarcado dentro de las características hidrogeológicas generales del partido de Salliqueló, oeste de la provincia de Buenos Aires, Argentina, este trabajo se centra en la lente que abastece de agua dulce a Salliqueló, la capital del partido. Esta lente constituye la reserva de agua dulce más importante del partido, se ubica sobre aguas salinas y es recargada a través de sedimentos arenosos de alta permeabilidad a una tasa que excede grandemente los requerimientos de la población. Sin embargo, las restricciones en la explotación no están dadas por las demandas totales sino por las extracciones en perforaciones individuales, que pueden generar ascensos de agua salina con el consiguiente deterioro en la calidad del agua extraída. Las variaciones de la posición de la interfase respecto de los cambios en la explotación fueron obtenidas por medio de la simulación del flujo de dos fluidos de diferente densidad. Finalmente, con base en la caracterización hidrogeológica general y en los resultados de la simulación, se proponen varias medidas para la protección del recurso hídrico, tales como: la desactivación de los pozos de abastecimiento en el ámbito urbano, el control de la posición de la interfase salina y la definición de perímetros de protección de los pozos de abastecimiento, entre otras.

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Résumé Etant donné les particularités hydrogéologiques de la région de Salliqueló, ouest de la province de Buenos Aires, Argentine, cet article traite de la lentille deau douce alimentant en eau potable la capitale, Salliqueló. Cette lentille constitue la réserve la plus importante deau douce de la région. Elle se superpose aux eaux salées et est rechargée via les sédiments sableux et perméables, à un taux dépassant largement la demande actuelle en eau. Les restrictions dans lexploitation ne sont pas limitées par la demande totale mais par les débits extraits des forages privés, qui pourraient générer des rabattements induisant des arrivées deaux salées, arrivées qui peuvent dégrader la ressource pompée. Les variations de la position de linterface eau douce–eau salée, en relation avec les taux dexploitation, ont été obtenues en simulant lécoulement de deux fluides de différentes densités. Finalement, sur base dune caractérisation hydrogéologique et des résultats de la simulation, des méthodes variées pour la gestion de la ressource en eau douce sont proposées, entre autre, la désactivation de pompages urbains, suivi de linterface eau douce–eau salée, et la mise en place de zones de protections des captages deau souterraine.

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Estimation of transport hydraulic parameters in loessic sediment, Argentina: Application of column tests   总被引：1，自引：0，他引：1  

S. Mascioli  M. Benavente  D. E. Martínez 《Hydrogeology Journal》2005,13(5-6):849-857

Dispersivity and porosity parameters needed to simulate flow and non-reactive transport were calculated and validated for loess-like sediments of the Pampean aquifer located in southeastern Buenos Aires province, Argentina, using infiltration experiments in laboratory columns filled with selected undisturbed sediment. To obtain values for these parameters, the experimental curves of arrival for chloride were visually adjusted to the curves obtained from numerical simulation using PHREEQC 2.0. Visual adjustment consisted of trying different parameter values until the most representative one was obtained. The best adjustment was obtained for dispersivity and porosity values of 0.01 m and 0.35, respectively. Since analytical solutions for the flow and transport equations are applicable to simplified cases such as this, an attempt was made to adjust the parameters automatically, using a model based on this type of solution. This automated analytical solution was developed using the Fortran programming language, and the automatic parameter calibration was achieved by minimizing the distance between the observed and calculated values of two parameters. The automated technique gave values of 0.0084 m and 0.39 for dispersivity and porosity, respectively. The sediments studied here constitute the uppermost unit of the Pampean aquifer. Given the relevance of this layer and the growing anthropic influence on it, parameter quantification is important for both laboratory tests and for hydrogeochemical simulations that investigate contaminant transport.

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Resumen Se han obtenido los parámetros hidráulicos dispersividad y porosidad efectiva para sedimentos loessoides del acuífero denominado Pampeano cuya extensión abarca casi todo el sector central de la República Argentina. Los sedimentos estudiados en este trabajo se localizan en el sudeste de la provincia de Buenos Aires, Argentina. Los parámetros fueron calculados y validados mediante la obtención de curvas de arribo de cloruro en ensayos en columnas de laboratorio con el sedimento no perturbado, y su ajuste visual a curvas obtenidas en modelos numéricos con el programa PHREEQC 2.0. Los mejores ajustes se alcanzaron con valores de porosidad y dispersividad de 0.01 y 0.35 respectivamente. Asimismo, se implementó una solución analítica del problema en código FORTRAM para lograr el ajuste automático de estos dos parámetros mediante la minimización de las distancias en función de los dos parámetros. Los valores obtenidos fueron: dispersividad 0.0084 m y porosidad efectiva 0.39. Los resultados fueron validados mediante la realización de nuevos ensayos y ajustes numéricos. Los sedimentos aquí estudiados son de importancia por constituir la unidad mas superficial del sistema acuífero Pampeano, la cual es usualmente explotada por perforaciones domiciliarias. La cuantificación de sus parámetros hidráulicos es necesaria para ensayos de laboratorio y simulaciones hidroquímicas orientadas al estudio de la contaminación.

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Résumé Les paramètres de dispersivité et de porosité nécessaires à la simulation des écoulements et des transports non-réactifs, ont été calculés et validés pour des sédiments loessiques de laquifère Pampéien dans le Sud-Est de la province de Buenos Aires, Argentine, au moyen dexpériences dinfiltration sur colonnes expérimentales remplies du sédiment non remanié. Pour obtenir les valeurs des paramètres, les courbes expérimentales de larrivée du chlore (élément conservatif) ont été visuellement calibrées sur les courbes obtenues par la simulation numérique sur Phreeqc 2.0.3 Lajustement visuel consistait à tester différents paramètres jusquà trouver le plus représentatif. Le meilleur ajustement était atteint avec des dispersivités et des porosités respectivement de lordre de 0.01 m et 0.35 m. Dés lors que la solution analytique de lécoulement et du transport est applicable dans des cas simplifiés comme celui-ci, il a également été opté dajuster automatiquement les paramètres, en utilisant un programme Fortran ; le calibrage automatique a été obtenu en minimisant la distance fonction des deux paramètres. Les valeurs obtenues ont été de 0.0084 m et 0.39 pour la dispersivité et la porosité. Le sédiment étudié ici constitue lunité supérieure de laquifère. Cette couche est primordiale notamment du point de vue de lactivité anthropique qui est menée dessus ; la quantification des paramètres de transport est importante pour les tests en laboratoire et les simulations hydrogéochimiques orientées vers les études de transport de soluté.

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A reactive flow model of the geothermal reservoir Waiwera, New Zealand   总被引：2，自引：2，他引：0  

Michael Kühn  Heinke Stöfen 《Hydrogeology Journal》2005,13(4):606-626

A numerical model of the complex interaction between fluid flow, heat transfer, and chemical reactions of the shallow, coastal, hydrothermal system of Waiwera (New Zealand) is used to test the proposed conceptual model of the field.Due to declining water levels, resulting from over-exploitation during the 1970s, the objective here was to set up a coupled fluid flow and heat transfer model to help in enabling a predictive and sustainable use of the resource. The presented conceptual model of the area is based on hydraulic, thermal, and chemical field observations, which date back as far as 1863. The numerical simulations were carried out with the reactive transport code SHEMAT.The inflow of geothermal water at the bottom of the reservoir prevents seawater from entering the aquifer. If seawater intrusion occurs, it is due to over-exploitation and happens in the upper parts of the aquifer. This is in contrast to common seawater-freshwater interfaces where seawater intrudes at the bottom. The numerical investigations emphasize that, after modifications of the production regime in the late 1980s, the system is recovering again.Additionally, geochemical calculations have been conducted to answer the question if dissolution or precipitation reactions might change the hydraulic properties of the geothermal aquifer. Mixing of fresh, geothermal, and seawater, although each of them in thermodynamic equilibrium with calcite, lead to calcite precipitation or dissolution. Nevertheless, the simulations show that the hydraulic properties of the aquifer are not significantly affected by dissolution or precipitation.

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Resumen Se ha utilizado un modelo numérico de la interacción compleja entre el flujo de fluidos, la transferencia de calor y las reacciones químicas del sistema hidrotermal costero poco profundo de Waiwera (Nueva Zelanda) con el objeto de probar el modelo conceptual del área propuesto. Debido a los niveles de agua decrecientes, el objetivo de este trabajo es establecer un modelo pareado del flujo de aguas y de la transferencia de calor para colaborar en el uso predecible y sostenible del recurso. El modelo conceptual del área presentado está basado en observaciones de terreno hidráulicas, termales y químicas que datan de 1863. Las simulaciones se llevaron a cabo con el código de transporte reactivo SHEMAT. El influjo de agua geotermal al fondo del reservorio impide que el agua de mar entre en el acuífero. Si la intrusión de agua de mar se presenta, esto sucede a causa de la sobreexplotación y ocurre en las partes superiores del acuífero. Esto contrasta con las interfaces comunes de agua de mar-agua dulce donde la intrusión del agua de mar se da al fondo. Las investigaciones numéricas enfatizan que el sistema se está recuperando de nuevo luego de las modificaciones al regimen de producción a fines de los 80. Adicionalmente, los cálculos geoquímicos están dirigidos a contestar si las reacciones de disolución o precipitación pueden cambiar las propiedades hidráulicas del acuífero geotérmico. La mezcla de agua dulce, geotermal y de mar causa precipitación o disolución de calcita a pesar de que cada una de ellas se encuentra en equilibrio termodinámicao con la calcita. Sin embargo, las simulaciones muestran que las propiedades hidráulicas del acuífero no son afectadas siginificativamente por la disolución o precipitación.

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Résumé Un modèle numérique de linteraction complexe entre lécoulement de leau, le transfert de chaleur et les réactions chimiques du système hydrothermal côtier peu profond de Waiwera (Nouvelle-Zélande) est utilisé afin de tester le modèle conceptuel. Lobjectif est de bâtir un modèle couplé découlement et de transfert de chaleur afin dencourager une approche prévisioniste et une utilisation durable de la ressource en réponse à des niveaux deau en déclin qui résultent dune surexploitation depuis les années 1970. Le modèle conceptuel présenté est basé sur des observations de terrain concernant lhydraulique, la température et la composition chimique de laquifère, des observations qui peuvent dater daussi loin que 1863. Les simulations numériques ont été réalisées avec le modèle de transport SHEMAT. Lentrée deau géothermale à la base du réservoir préviens lintrusion deau de mer dans laquifère. Si lintrusion deau de mer a lieu, elle est due à la surexploitation qui a lieu dans la partie supérieure de laquifère. Cette situation est lopposée des interfaces eau de mer - eau douce traditionnelles où leau de mer pénètre par la base. Les simulations numériques suggèrent que suite aux modifications du régime de production à la fin des années 1980, le système récupère. De plus, des calculs géochimiques ont été effectués afin de répondre à la question à savoir si les réactions de dissolution et de précipitation changent les propriétés hydrauliques de laquifère géothermal. Le mélange de leau douce, leau géothermale et leau de mer, même si elle sont tous en équilibre thermodynamique avec la calcite, provoque la dissolution ou précipitation de la calcite. Néanmoins, les simulations montrent que les propriétés hydrauliques de laquifère ne sont pas significativement affectées par la dissolution ou la précipitation.

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Significance of strain localization and fracturing in relation to hydrothermal mineralization at Mount Isa, Australia   总被引：1，自引：0，他引：1  

Klaus Gessner  Peter A. Jones  Andy R. Wilde  Michael Kühn   《Journal of Geochemical Exploration》2006,89(1-3):129

The rheology of layered meta-sedimentary rocks, and their orientation and position relative to major fault systems were the key controls on Proterozoic hydrothermal copper mineralization at Mount Isa, Australia. Compositional layering in the host rock partitioned mechanical behavior and strain, leading to selective permeability generation and the focusing of fluid flow. Shale layers preferentially failed by plastic shearing, whereas meta-siltstones remained elastic or failed in tension depending on magnitude of deformation and fluid pressure. Numerical simulations support the hypothesis that the orientation of layering and the proximity to major fault systems controlled fracturing and permeability increase in the Urquhart shale. The dilating shale provided a pathway for an upward-flowing, reduced basement fluid, from which quartz was precipitated during cooling. During a later event, the reactivation of steep structures provided access to surface derived oxidized metal-bearing brine, causing the precipitation of dolomite followed by chalcopyrite ore in the brecciated silicified shale.  相似文献