DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 摘 要 目的：探讨细胞色素P450 (CYP450)基因CYP1A1第7外显子的Ile462Val (rs1048943)以及CYP2E1-1239G>C (rs3813867)单核苷酸多态(SNP)与胃癌遗传易感性的相关关系。方法：采用病例–对照研究，聚合酶链反应–限制性片断长度多态性分析(PCR-RFLP)方法，分析230例胃癌患者和460例正常对照者的CYP1A1基因Ile462Val以及CYP2E1基因-1239G>C位点的基因型。以比值比(OR)及其95％可信区间(CI)比较不同基因型与胃癌发病风险的相关关系。结果：与CYP1A1 462 Ile/Ile基因型携带者相比，462 Val/Val基因型携带者胃癌发病风险显著降低，其OR值分别为0.31 (95% CI: 0.16 − 0.60; P = 0.001)。吸烟分层分析显示，在吸烟人群中，至少携带一个462Val等位基因的基因者与未携带者相比，发生胃癌的风险显著降低了59% (OR = 0.41， 95%CI = 0.24 − 1.43; P = 0.001)；且这种保护作用在重度吸烟患者中尤为明显(OR = 0.29， 95% CI = 0.14 − 0.64; P = 0.002)。而CYP2E1-1239G>C各基因型分布在正常人群和胃癌患者中差异无统计学意义(P > 0.05)。CYP1A1基因Ile462Val变异是影响胃癌易感性的重要因素。 关键词 :CYP1A1，CYP2E1，单核苷酸多态，胃癌，易感性，细胞色素P450
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user: 1. 引言 胃癌是全球范围内最常见的消化系统恶性肿瘤之一，居于肿瘤死亡原因第二位，被视为国际间重要的健康危机 [ 1 ] 。由于胃癌发病年龄广，影响因素多，早期症状不典型，致病机制复杂，治疗效果令人沮丧 [ 2 ] 。 细胞色素P450酶系(cytochrome P450，简称CYP或P450)是参与药物与环境等化学物质体内生物转化的主要药物代谢酶。CYP1A1是其家族中重要成员，参与多种环境致癌物、致突变物的代谢 [ 3 ] 。现已发现CYP1A1的多个基因多态位点，其中位于第7外显子的Ile462Val多态位点，已有多篇报道其与多种类型肿瘤的易感性相关(如卵巢癌、口腔癌、结直肠癌等) [ 4 ] - [ 6 ] 。关于该多态位点与胃癌易感性的相关性研究报道在国内外并不多见。 CYP2E1是一种重要的I相代谢酶，它是参与体内亚硝胺类化合物和小分子卤代烃类化合物代谢的主要酶类。烟草中含有的几种重要前致癌物如N-硝基去甲烟碱(NNN)、4-甲基尼古酰基-1-吡啶基1-丁酮(NNK)等的激活都需要CYP2E1代谢酶的参与。CYP2E1存在常见的单核苷酸多态，即由限制性内切酶PstI/RsaІ连锁识别的-1239G>C和-999C>T多态 [ 7 ] 。-1239G>C多态位于5’端的基因转录激活区域，是转录因子HNF1的结合区域，可影响基因表达水平 [ 8 ] 。研究显示，CYP2E1基因变异与一些复杂疾病的发生风险相关 [ 9 ] - [ 11 ] 。 本研究通过对230例胃癌患者和460例对照进行研究，探讨细胞色素P450 1A1 (CYP1A1)基因Ile462 Val位点以及CYP2E1基因-1239G>C位点多态和胃癌发病风险的关系。
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user: 2. 方法 2.1. 研究对象 本研究的病例来自2008年3月至2012年12月在唐山工人医院和唐山肿瘤医院经病理确诊的230例胃癌患者。健康对照组为460例来自唐山地区健康体检个体，无既往肿瘤史，并按年龄(±5岁)和性别与病例组频数匹配。以查阅病历资料的方法收集研究对象的一般人口学资料及临床病理资料，并获得知情同意和伦理审查通过。以累计吸烟量(吸烟指数，包-年)表示研究对象的吸烟量情况，则吸烟指数(包/年) = 每日吸烟支数 ÷ 20 × 吸烟年数。25包·年为病例组和对照组中所有吸烟者的吸烟指数的中位数。以中位数值来界定轻度和重度吸烟情况，则<25包·年为轻度吸烟者，≥25包·年为重度吸烟者。研究对象均捐献2 ml静脉血，用于基因组DNA提取。 2.2. 基因型检测 以聚合酶链反应—限制性片段长度多态性(polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism， PCR-RFLP)方法对CYP1A1Ile462Val以及CYP2E1-1239G>C基因进行分型。 2.2.1. CYP1A1基因型检测 PCR扩增引物为：PF 5′-CTC ACC CCT GAT GGT GCT AT-3′，PR 5′-TTT GGA AGT GCA CAG CAG-3′。25 mL PCR反应体系含0.1 mg模板DNA、0.5 mmol/L各引物、0.2 mmol/L dNTP、1.5 mmol/L MgCl 2 、1.5 U TaqDNA聚合酶。反应条件为95℃预变性2 min；94℃ 45 s、60℃ 45 s、72℃ 45 s，共35个循环；72℃延伸10 min。CYP1A1基因PCR扩增产物为281 bp。取4 mL PCR产物与限制性内切酶BsrDI于65℃温育过夜。酶切产物经2%琼脂糖凝胶电泳，EB染色后观察等位基因分型。462Ile等位基因由于含有BsrDI酶切位点，在电泳图谱上可见195 bp、86 bp两个片段，而462Val等位基因由于不含BsrDI酶切位点，在电泳图谱上仅可见281 bp一个片段。 2.2.2. CYP2E1基因型检测 PCR引物分别为CYP2E1 410F：5’-TTC ATT CTG TCT TCT AAC TGG-3’和CYP2E1 410R：5’-CCA GTC GAG TCT ACA TTG TCA -3’。由10 ng模板DNA，0.3 µM引物，2.5 mM MgCl 2 ，1.25 mM dNTPs，1.5U DNA聚合酶组成25 µL PCR反应体系。PCR反应条件为：94 o C 预变性3 min后，于94℃ 2 min，55℃ 30 s，72℃ 30 s进行35个循环，最后72℃延伸5 min，得到扩增产物410 bp。产物中分别加入限制性核酸内切酶Pst І (NEB， England) 37℃温育过夜。酶切产物于2%琼脂糖凝胶电泳分析。Pst I酶切产物：-1239GG基因型为410 bp 1个片断；-1239CC基因型产生290 bp和120 bp 2个片断；-1239GC基因型为410 bp、290 bp、120 bp 3个片断(图1)。 为了保证基因分型的准确性，我们随机挑选35例患者(15.3%)和69名健康人(15.0%)进行重复试验，结果与前一次完全一致。 2.3. 统计学分析 采用c 2 检验分析病例组和对照组的年龄、性别、吸烟状况以及基因型频率的差异。以非条件logistic回归模型计算的比值比(Odds Ratio，OR)及其95%可信区间(95% confidence interval， 95% CI)评价各种基因型与胃癌遗传易感性的相关关系。统计分析用SPSS 17.0进行，所有统计检验均为双侧概率检验，ORs及其95% CI经年龄、性别、吸烟状况校正，P < 0.05表示差异具有显著统计学意义。 图1. CYP2E1-1239G>C遗传变异各基因型测序及酶切图谱
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user: 3. 结果 3.1. 研究对象基本资料 表1列出研究对象的基本人口学特征。胃癌病例230例，其中男性170例(73.9%)，女性60例(26.1%)，平均年龄59岁；460名对照人群中男女分别为337人(73.3%病例组和对照组性别构成和年龄分布配比均衡，无统计学差异(P > 0.05)。病例组和对照组中吸烟者比例分别为33.5%和48.0%，差异具有显著性(P<.001)。吸烟分层分析显示，重度吸烟者(≥25包/年)在病例组和对照组中分别为37例(48.1%)和110例(49.8%)，差异无统计学意义(P > 0.05)。 3.2. 遗传变异与胃癌遗传易感性的关系 CYP1A1Ile462Val和CYP2E1-1239G>C多态与GC发病风险的关系如表2所示。对照组中CYP1A1 Ile462Val和CYP2E1-1239G>C各基因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡定律(χ 2 = 0.085， 0.557; P = 0.96， 0.76)。以性别、年龄和吸烟情况作为校正进行Logistic回归分析显示，与CYP1A1 462 Ile/Ile基因型携带者相比，Val/Val携带者患胃癌风险降低69% (OR = 0.31， 95% CI = 0.16 - 0.60， P = 0.001)；与CYP2E1-1239GG基因型相比，-1239CG或CC基因型在胃癌组和对照组中的分布差异无统计学意义(P > 0.05)。 3.3. 吸烟情况对遗传变异与GC发病风险的影响 如表3，将CYP1A1Ile462Val和CYP2E1-1239G>C遗传变异与GC发病风险相关关系进行吸烟分层分析发现，在吸烟人群中，至少携带一个CYP1A1462Val等位基因者与未携带者相比，患GC的风险降低了59% (OR = 0.41; 95% CI = 0.24 - 1.43)；且这种保护作用在重度吸烟患者中尤为明显(OR = 0.29; 95% CI = 0.14 - 0.64; P = 0.002)。而在吸烟组中，CYP2E1-1239CG基因型或CC基因型与-1239GG基因型相比，差异均无统计学意义(P > 0.05)。
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user: 4. 讨论 细胞色素P450酶(CYP家族)是体内最为重要的致癌物代谢酶，它可将无活性的前致癌物转变为亲电 Table 1 General data of person 变量 病例组 (n = 230) 对照组 (n = 460) 例数 (%) 例数. (%) P值 性别 0.855 男性 170 73.9 337 73.3 女性 60 26.1 123 26.7 年龄 .275 <50 43 18.7 85 18.5 50~59 66 28.7 164 35.7 60~69 82 35.7 138 30.0 ≥70 39 16.9 73 15.8 吸烟状况 <.001 非吸烟者 153 66.5 239 52.0 吸烟者 77 33.5 221 48.0 吸烟指数 b .795 <25 40 51.9 111 50.2 ≥25 37 48.1 110 49.8 表1. 研究对象的基本资料 Table 2 The association of the genetic variation in CYP1A1， CYP2E1 with the risk of gastric cance 基因型 对照 (n = 460) 病例 (n = 230) OR (95% CI) P值 例数 (%) 例数 (%) CYP1A1 462 Ile/Ile 182 39.6 118 51.3 1.00 462 Ile/Val 217 47.2 100 43.5 0.728 (0.521 - 1.019) 0.064 462 Val/Val 61 13.2 12 5.2 0.306 (0.156 - 0.601) 0.001 CYP2E1 GG 300 65.2 152 66.1 1.00 GC 146 31.7 70 30.4 0.928 (0.653 - 1.317) 0.674 CC 14 3.1 8 3.5 1.159 (0.469 - 2.867) 0.749 GC + CC 160 34.8 78 33.9 0.948 (0.676 - 1.329) 0.756 表2. CYP1A1，CYP2E1遗传变异与胃癌发病风险的关系 子化合物，后者可与DNA或蛋白质形成加合物，并导致突变发生，进而引发癌变 [ 12 ] 。CYP1A1起到激活前致癌物的主要作用，具有芳烃羟化酶(arylhyarocarbon hydroxylase， AHH)活性，是PAHs (苯并芘)等前致癌物在体内代谢最重要的酶。该基因存在有多个遗传变异，研究结果表明，其中位于第7外显子的Ile462Val (rs1048943)多态位于血红素结合区，该区域与酶活性密切相关，一级结构上氨基酸残基的改变对于酶的催化功能可能会产生影响，使得不同基因型个体对不同类型肿瘤表现出不同程度的易感性 [ 13 ] 。国内外有关于CYP1A1Ile462Val多态与胃癌发病风险相关关系的报道，然而由于种族和地区的不同，样 Table 3 Analysis of the relationship between the genotype of and the risk of gastric cancer by smokin CYP1A1 基因型 Ile/Ile Ile/Val + Val/Val OR (95% CI) P 病例/对照 病例/对照 不吸烟 76/110 77/129 0.841 (0.558 - 1.268) 0.408 吸烟 42/72 35/149 0.414 (0.241 - 1.430) 0.001 <25包/年 19/37 21/74 0.649 (0.295 - 1.430) 0.283 ≥25包/年 23/35 14/75 0.294 (0.135 - 0.640) 0.002 CYP2E1 基因型 GG GC + CC OR (95% CI) P 病例/对照 病例/对照 不吸烟 100/153 53/86 0.924 (0.602 - 1.418) 0.717 吸烟 52/147 25/74 0.947 (0.539 - 2.487) 0.849 <25包/年 25/76 15/35 1.111 (0.496 - 2.487) 0.798 ≥25包/年 27/71 10/39 0.684 (0.298 - 1.569) 0.370 表3. CYP1A1，CYP2E1基因型与胃癌发病风险关系的吸烟分层分析 本研究例数较少，所得结果也不尽相同。李浩等在包括102例胃癌病例的研究中报道，462Val/Val基因型携带者比462Ile/Ile基因型携带者患胃癌的风险增加13倍 [ 14 ] ；而一项关于此遗传变异与胃癌的meta分析研究显示，CYP1A1Ile462Val多态与胃癌发病并无相关关系。本研究则针对230例胃癌患者及其与之频数匹配的正常对照进行了研究，在增加样本量的同时，还特定针对吸烟因素进行了分析。研究发现，携带462Val/Val基因的个体罹患GC的风险较462Ile/Ile基因型携带者降低69%。体内研究证实，CYP1A1462 Ile/Val基因型和462Val/Val基因型较462Ile/Ile基因型改变转化酶的结构与活性 [ 15 ] 。这和我们的病例对照研究结果一致，可能是由于该变异减弱了对致癌物前体的转化作用，从而使胃癌的发病风险降低。而吸烟分层结果显示，该遗传变异对于胃癌发病的影响仅限于吸烟个体，尤其是重度吸烟个体，其机制并不十分清楚，可能是烟草中的致癌物质改变了CYP1A1该位点的遗传变异，需进一步实验证实。 CYP2E1基因定位于10q24. 3，由9个外显子和8个内含子共11413个碱基组成，编码493个氨基酸组成的功能蛋白酶 [ 16 ] 。目前已经报道的CYP2E1基因多态位点共6种，其中Pst I/Rsa I连锁多态(-1239G>C和-999C>T)位于CYP2E1基因启动子区转录因子HNF1的结合区域，可影响基因表达水平 [ 8 ] 。本研究结果显示，CYP2E1-1239G>C变异与胃癌的发病风险无相关关系。 本研究发现中国北方汉族人群中CYP1A1462Val等位基因的携带者罹患胃癌的风险大大降低，而且这种保护作用在重度吸烟人群中更为明显，提示CYP1A1在胃癌发病过程中发挥着重要作用。
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user: 摘 要 目的：探讨轴性高度近视眼患者，行白内障超声乳化摘除伴人工晶状体植入术后，无调节状态下眼轴变化做初步观察，对未来近视眼防控及治疗领域提供初步思路及设想。方法：收集2014年1月~2015年3月在我院行白内障手术的轴性高度近视眼患者55例83眼，平均年龄65.15 ± 11.23岁(40~90岁)，其中男28例、女27例。所有研究对象术前均行眼部全面检查，并应用IOL-Master的部分相干干涉测量(partial coherence interferometry， PCI)技术测量记录术前及术后眼轴长度变化，并将其按术前与术后1天、7天、3个月、1年进行比较。采用完全随机设计资料的秩和检验(Wilcoxon秩和检验)法分析眼轴变化情况。结果：眼轴变化与术前眼轴长度相比，术后1日、术后1周、术后3月和术后1年的眼轴长度减少均具有统计学意义(p < 0.001)；与术后1日相比，术后1周、术后3月及术后1年眼轴长度减少均具有统计学意义(p < 0.001)；与术后1周相比，术后3月和术后1年眼轴长度减少尚未发现统计学意义；与术后3月相比，术后1年眼轴长度增加无统计学意义(p = 0.001)。结论：轴性高度近视眼患者，经超声乳化伴人工晶体植入术后屈光状态及眼轴变化稳定，是较理想的治疗手段。 关键词 :高度近视，眼轴，IOL-Master，白内障超声乳化
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user: 1. 引言 随着白内障小切口超声乳化技术的普及和完善，现已发展到屈光手术的阶段，高度近视合并白内障的患者，在摘除混浊晶体的同时达到矫正屈光的目的，是较理想的治疗手段 [ 1 ] 。而术后无调节状态下，患者长期的屈光稳定与否成为病人术后视功能恢复的重要影响因素。因此，我们通过轴性高度近视眼患者行白内障术后，在无调节力状态下眼轴增长情况及屈光变化进行观察，报道如下：
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user: 2. 对象和方法 收集2014年1月~2015年3月在我院行白内障手术的轴性高度近视眼患者55例83眼，研究对象年龄40~90岁，平均年龄65.15 ± 11.23岁，其中男28例、女27例，右眼43眼，左眼40眼。入选标准：轴性高度近视眼伴白内障患者(≥−6.0 D)；眼轴 ≥ 26 mm；白内障术中、术后无并发症。排除标准：既往眼部手術史(玻璃体切除术、巩膜扣带术、小梁切除術、准分子激光术、飞秒激光术)；眼压 ≥ 21 mmHg或青光眼病史；眼外伤、肿瘤、辐射史；屈光介质疾病史(圆锥角膜、玻璃体出血等等)、固视不良等影响检查者；IOL-Master无法进行测量的患者。 所有受检者检查：各项白内障术前常规检查、裸眼视力和最佳矫正视力、眼压、眼前节、眼底散瞳检查、角膜曲率、角膜内皮细胞计数、角膜地形图、电脑自动验光仪及IOL-Master检查，为了避免检测差异，以上均由同一位经验丰富操作者完成检查；白内障超生乳化摘除伴人工晶体植入术，由同一位经验丰富的手术医生完成手术，术中植入Bausch & Lomb Akreos Adapt (A常数：118.4)、Bausch & Lomb Akreos Adapt-AO (A常数：118.3)、Rayner 920H (A常数：118.6)人工晶体；术后1天、7天、3个月、1年回诊复查，用IOL-Master进行眼轴测量、电脑自动验光仪(AR -310A ， NIDEK， 日本)检查及配镜插片验光检查，利用等效球镜度来判断术后屈光状态。 统计分析应用SPSS13.0统计软件包处理统计资料，分类变量的描述采用百分比，术前屈光，术前散光，角膜k1和角膜k2采用中位数和四分位数进行描述。眼轴长度和屈光采用中位数和四分位数间距进行描述。采用配对资料的秩和检验(Wilcoxon秩和检验)法比较术后1日、术后1周、术后3月、术后1年的眼轴长度与术前眼轴长度，并比较术后1周、术后1年屈光与术前屈光。p值与校正后的p值进行比较。手术前后眼轴长度比较，当p < 0.005有统计学意义；手术前后屈光比较，当p < 0.017时有统计学意义。
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user: 3. 结果 (1) 分类变量的描述采用百分比，术前屈光，术前散光，角膜k1和角膜k2采用中位数和四分位数进行描述。男性28例(占50.91%)，女性27例(占40.09%)。右眼43例(占51.81%)，左眼40例(占48.19%)。术前屈光中位数为3.41 (3.10~3.63) D，术前散光−1.89 (−2.50~−1.00) D，角膜k1为43.55 (42.35~44.47) D，角膜k2为45.00 (43.72~45.73) D，见表1。 (2) 术前，术后1日，术后1周，术后3月和术后1年的眼轴长度分别为27.67 (26.83~29.52) mm，27.55 (26.64~29.33) mm，27.48 (26.57~29.26) mm，27.47 (26.61~29.19) mm，27.49 (26.62~29.20) mm。与术前眼轴长度相比，术后1日、术后1周、术后3月和术后1年的眼轴长度减少均具有统计学意义(p < 0.001)；与术后1日相比，术后1周、术后3月及术后1年眼轴长度减少均具有统计学意义(p < 0.001)；与术后1周相比，术后3月和术后1年眼轴长度减少尚未发现统计学意义；与术后3月相比，术后1年眼轴长度增加无统计学意义(p = 0.001)。见表2、图1。 术前屈光，术后1周和术后1年屈光中位数分别为−10.85 (−16.7~−7.0) D，−0.66 (−1.29~−0.08) D和−0.82 (−1.29~−0.2) D。与术前屈光相比，术后1周和术后1年的屈光差异有统计学意义(p < 0.001)；与术后1周相比，术后1年屈光变化无统计学意义(p = 0.61)，见表2、图2。 Table 1 Sample basic situatio 变量 N/Median P(%)/QI~Q3 性别 男 28 33.7 女 27 32.5 眼别 右 43 51.8 左 40 48.2 术前屈光 3.41 3.1~3.63 术前散光 −1.89 −2.50~−1.00 角膜K1 43.55 42.35~44.47 角膜K2 45 43.72~45.73 表1. 样本的基本情况
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user: 4. 讨论 轴性近视是指眼轴进行性增长所导致的病理性屈光不正，好发于30岁以上人群 [ 1 ] [ 2 ] 。轴性近视的形成归咎于遗传和环境因素。环境因素是近视眼进展的核心要素，其中包括调节和离焦，两者互为因果 [ 3 ] 。TROILO和SCHMID等，观察阻断调节后鸡的眼轴变化，结果表明除了调节外尚有其他因素参与眼球增长 [ 4 ] [ 5 ] 。MORGAN与WINAWER和WALLMAN等的动物实验研究中，发现近视离焦及远视离焦 Table 2 Comparison of ocular axial length and refraction before and after surger 变量 Median (Q1~Q3) d i ~d 0 ♂ Z 1 p 1 d i ~d 1 ♀ Z 2 p 2 d i ~d 2 ♂ Z 2 p 2 d i ~d 3 ※ Z 3 p 3 眼轴长度 术前(d0) 27.67 (26.83~29.52) — — — — — — — — — — — — 术后1日(d1) 27.55 (26.64~29.33) −0.12 7.722 <0.001 — — — — — — — — — 术后1周(d2) 27.48 (26.57~29.26) −0.19 7.919 <0.001 −0.07 5.285 <0.001 — — — — — — 术后3月(d3) 27.47 (26.61~29.19) −0.20 7.865 <0.001 −0.08 5.106 <0.001 −0.01 1.833 0.067 — — — 术后1年(d4) 27.49 (26.62~29.20) −0.18 7.891 <0.001 −0.06 1.673 0.094 0.01 1.711 0.087 0.02 3.37 0.001 屈光 术前屈光(q0) −10.85 (−16.7~-7.0) — — — — — — — — — — — — 术后1周(q1) −0.66 (−1.29~-0.08) 10.19 7.913 <0.001 — — — — — — — — — 术后1年(q2) −0.82 (−1.29~-0.2) 10.03 7.913 <0.001 10.03 1.873 0.61 — — — — — — 表2. 手术前后眼轴长度和屈光比较 * 采用Wilcoxon符号秩和检验比较手术前后眼轴长度和屈光的变化，p < 0.05/比较次数时有统计学意义； ♂ 表示术后1周、术后3月、术后1年与术后1日眼轴长度比较，术后1周、术后1年与术前屈光比较； ♀ 表示术后3月、术后1年与术后1周眼轴长度进行比较，术后1年与术后1周屈光进行比较； ※ 表示术后1年与术后3月比较 图1. 术后眼轴长度变化趋势 图2. 术后屈光变化趋势 均对眼轴变化产生影响，且近视离焦作用比远视离焦强 [ 3 ] [ 6 ] 。HUANG和SMITH等，指出屈光状态改变并不依赖中心视觉影响，周边形觉剥夺亦可引起近视状态 [ 7 ] ，此结论使周边离焦在近视进展中的作用受到重视。在动物模型实验中得到具有参考价值的研究结果，但考虑种属差异及实验对像依从性差 [ 8 ] ，我们应在人类身上找出更符合条件的观察模型，以将种属差异及实验配合度等影响因素降至最低。 1944年自STEPHEN BRINT提出了屈光性白内障手术理念后 [ 9 ] ，超声乳化技术在临床应用中已逐渐成熟，在摘除浑浊晶状体矫正屈光状态的同时建立无调节状态的观察模型，本研究对此无调节状态下眼轴增长变化进行观察结果示，白内障超声乳化手术后1日眼轴减少幅度最大，与其它时间段眼轴变化相比较有统计学意义(p < 0.001)，而术后1周至1年期间眼轴变化趋于稳定状态，各时段比较无统计学意义(p = 0.001)，见表2、图1。术后屈光状态在术后1周与术后1年相比较，尽管在图2中可见到随着观察时间的延长，屈光状态有近视漂移趋势，但两者相比较仍无统计学意义(p = 0.61)，见表2、图2。 1980年O’DONNELL等研究指出，核性白内障是导致中、青年高度近视眼患者，视力丧失的主要原因 [ 10 ] ，这与KUBO等研究结果相同，表明当眼轴长度 > 24 mm和近视度数增加时，容易促使以核性为主的白内障发生 [ 11 ] 。随着屈光性白内障超声乳化技术开展至今，通过术前详细检查、术中精细操作及术后定期随访，已将术后并发症出现概率将至最低，在去除调节的同时患者术后长时间的屈光状态稳定，眼轴未见增长趋势，与众多屈光矫正手术相比是较理想的治疗手段。 本研究尚存在不足，如总体样本量较小，尚需增加样本量后结果才更具有代表性。本研究中并未对其它屈光矫正手术后的眼轴进行对比观察评价，这些都是未来我们的研究方向。今后将通过更大样本的多中心研究，将目前临床常用的屈光手术进行术后长时间的追踪观察，根据不同屈光手术所建立的调节、离焦状态对轴性近视眼眼轴变化进行观察，寻找成年轴性高度近视眼患者最佳的预防和治疗方案，对未来轴性高度近视眼防控及治疗提供思路及设想。
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user: 摘 要 随着交联聚乙烯电缆在电力系统中的广泛应用，其老化行为成为电力系统长期安全运行的瓶颈，迫切需要我们研究其老化规律和机理。交联聚乙烯尽管具有较好的耐热性能和电性能。但在实际运行中长期处于高温下而发生化学变化，使得绝缘材料的物理性能和电气性能发生改变。本文按照IEC60287标准对XLPE绝缘材料进行热老化试验，利用核磁共振分析仪，选取共振峰积分面积和纵向弛豫时间为反应绝缘老化程度的特征量，对绝缘材料分子结构进行分析，得到更直观的老化程度结果；同时利用差示扫描量热分析技术对不同热老化程度的绝缘材料进行了热性能分析，提出了以玻璃转化温度、结晶度、结晶速率为指标的热性能分析技术。 关键词 :交联聚乙烯，热老化，核磁共振，分子结构，差示扫描量热分析
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user: 1. 引言 随着电缆运行时间的增长，有的电缆已经达到甚至超过了预期的使用寿命 [ 1 ] 。这些早期制造的电缆由于制造工艺、敷设条件的限制，受环境影响非常严重，加之运行年限已久，电缆的绝缘性能已经严重破环，给电缆的安全运行带来了极大的隐患，有的甚至已经暴露出来，导致停电事故，给生产和人民生活带来诸多不便，造成重大的经济损失 [ 2 ] 。 为了准确评估电力电缆的使用寿命和提高电力电缆的使用年限，以及合理及时更换电缆，选择能合理反映热老化程度的参数以及了解可能的老化机理显得非常重要 [ 3 ] 。因此，开展电缆热老化行为研究，改善其老化缺陷，提高绝缘的抗老化性能，提高电缆的长期运行可靠性，保证电力系统供电稳定性具有重要的现实意义 [ 4 ] 。目前用于进行电缆绝缘寿命评估的方法通常有两类。一是统计方法，利用运行中材料或者设备的统计数据来判断剩余寿命，这类方法需要在整个设备的服役周期内，不断的跟踪和采集数据，并判断设备或材料的状态；二是加速试验方法，利用实验室条件对待测试试品进行加速老化试验，从而进行寿命评估 [ 5 ] [ 6 ] 。
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user: 2. 核磁共振及分析原理 核磁共振、驰豫过程与驰豫时间 根据麦克斯韦的电磁波理论，电磁波具有两个成分：电场 和磁场 ，它们相互垂直，均以光速 进行传播，且均与传播方向垂直。电场和磁场具有相同的频率(即电磁波的频率)，相位差为 。由于电场成分只会产热 [ 7 ] [ 8 ] ，在MRI中，我们感兴趣的只是磁场部分，因此我们仅考虑其磁场成分，其强度很弱，用 表示其大小， 是一个振荡的磁场，就像交流电一样。而外磁场 是均匀恒稳的，就像直流电一样。以后我们讲到的射频脉冲仅指其磁场成分，即射频磁场 。 当原子核处于外磁场中，受到外磁场作用而进动时原子核的能量将因进动而发生变化，在原来能量的基础上产生附加能量，根据电磁学的理论，原子核在外磁场中所引起的附加能量为： (1) 此时能级形成 个分裂磁能级，这就是塞曼效应。 分裂后相邻两个能级之间的能量差： (2) 当一个核磁矩不是零值而具有磁旋比为的原子核，放置在一个均匀的外磁场中。由于 与 的相互作用，由式(1.2)知道相邻两能级之间的能量为： (3) 当射频脉冲的能量正好等于核的两相邻能级间能量差时，原子核会表现出对射频脉冲能量的强烈吸收，从低能级跃迁到高能级去，即能量关系满足： (4) 则有 。 驰豫是指原子核发生共振且处在高能状态时，当射频脉冲停止后，将迅速恢复到原来的低能状态，就像拉紧的弹簧“放松”了 [ 4 ] [ 9 ] [ 10 ] 。质子系统在外磁场中，产生一纵向磁化强度矢量 ，这一状态是不随时间变化的，称为平衡状态。在射频脉冲的作用下， 的方向就要偏离外磁场方向，此时，质子系统处于非平衡状态，当射频脉冲停止后， 是不能长久保持偏离外磁场(纵向)这种非平衡状态，而是要逐渐恢复到原来的平衡状态，将从射频脉冲吸收的能量释放出来，这个恢复过程称为驰豫过程。它是一个能量转换过程，需要一定的时间，反映了质子系统中质子之间和质子与周围环境之间的相互作用。驰豫和射频诱导激发是两个相反的过程，当两者的作用达到动态平衡时，实验上可以观测到稳定的共振讯号。
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user: 3. 交联聚乙烯电缆热老化试验原理 3.1. 实验方法 交联聚乙烯绝缘是高分子聚合物，组成元素主要是C和H，在温度的作用下会发生降解反应和氧化反应以及交联反应，降解反应以及交联反应均会使得绝缘材料的氢原子数量减少 [ 11 ] [ 12 ] ，因此本文提出可以通过观察氢原子数量的变化情况来了解其老化程度。而且在温度的影响下，交联聚乙烯绝缘材料发生化学反应会使得氢键断裂，新的化学键生成，导致氢原子的化学环境改变，本研究借助核磁共振分析仪来观察这些信息量的变化情况。 3.2. 核磁共振氢谱分析与信息表征 反转恢复法测纵向弛豫时间T 1 样品由受激发状态到恢复平衡状态的过程，称为样品的纵向驰豫，也称作自旋–晶格驰豫，其驰豫时间的快慢用纵向驰豫时间T 1 来表示。在试验中我们通过改变反转脉冲与读出脉冲之间的时间间隔D1，每次改变都会得到一个信号的最大值，利用不同的D1得到的幅值来描述样品的纵向弛豫时间，其形状由样品的T 1 值确定。图1为反转恢复序列的脉冲时序图。 自旋回波法测量横向驰豫时间T 2 自旋回波是一种用双脉冲或多个脉冲来观察核磁共振信号的方法，它特别适用于测量横向驰豫时间，它能很好地排除磁场均匀性对采样到的信号的大小和形状的影响。表征信号衰减快慢的时间常数称为自旋-自旋驰豫时间或者横向驰豫时间，用来表示。CPMG序列的脉冲时序如图2所示。 图1. IR序列的时序图 图2. CPMG序列的时序图 谱线强度 共振谱上谱线强度也是提供结构信息的重要参数。磁共振谱线所包围的面积与参与共振的核数目成正比，通过积分求出不同谱线包围的面积之比，可得到参与共振的不同原子核的数目之比，这将为物质结构分析提供重要依据。 化学位移、偶合常数、谱线强度三个参数是氢谱为化合物定性、定量解析提供的重要依据。
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user: 4. 恒温下热老化试验及热稳定性分析 4.1. 试验样品的选择与制备 本试验采用的材料YJV22-1 760，64/110 kVXPLE高压电缆，XLPE电力电缆由内到外到外一般分为线芯、导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、半导电外屏蔽层、屏蔽铜带和铠甲(护套)共6层。具体制作步骤为，在去铠甲的单芯110 kV XLPE电缆中截取0.3 m的电缆段，按照IEC60287标准中特殊方法制备的绝缘线芯试样的老化标准来制作试样，应沿导体轴线在扇形背部的绝缘上切取宽度为18 mm的窄条，并将它与导体分开，接着将窄条绝缘重新安放在原来的位置，并在试样的离端部约20 mm处，用合适的金属线绑扎，使窄条又重新与导体保持良好接触。利用空气老化箱来加入热应力，以加温时间的特征值作为试验结束的条件，在每次试验结束时均截取一段试样。 4.2. 热老化试验步骤 为了使试验结果具有更好的针对性，试验时先从样品中截取一小部分电缆绝缘材料进行分析。由于一般电缆运行短时允许温度为110℃，但是由于载流量的关系，电缆一般运行温度有70℃~90℃，所以把70℃作为试验的下限温度，又由于电缆发生短路时温度会达到150℃以上，所以把130℃作为上限温度。把按照上述方法制备好的电缆样品放置在一个强制通风循环的恒温老化箱内(误差±2℃)，温度控制在70℃~160℃之间的4个级别(分别为70℃，90℃，110℃，130℃)的环境下进行热老化，步骤如图3所示。以48小时为时间间隔，在上述温度下进行一系列试验。每个老化温度下相应的样品长度约为20 cm。 4.3. 热老化试验结果 热老化后，在样品进行核磁共振氢谱分析前，将每个样品用锋利的刀片切去外、内半导电屏蔽层，对绝缘层进行清洗后，切成小颗粒，称重1.2 g进行核磁共振分析，观察其分子结构变化情况。且将每次热化样品又分成3组测试样品。然后按照下列步骤设定程序，进行核磁共振氢谱分析： ①保持平衡在32.00℃ ②寻找中心频率 ③确定硬脉冲脉宽 ④IR序列测纵向弛豫过程 ⑤反演 由于分析仪中心频率在测量时会发生漂移以及系统温度在测量过程中会发生改变，都会给测量结果带来误差，所以我们对每个样品都会保持在32℃下进行多次测量。我们对样品进行多次采样后，将平均值作为最后的结果，实验数据如表1~4所示。 如图4所示为各温度下样品的峰总积分面积曲线，图5和图6为各样品共振峰纵向弛豫时间变化曲线。随着热老化时间的增加，样品的峰总面积以及各个峰面积也会下降，而且当老化时间超过一定范围后，纵向弛豫时间也会下降，主要是因为在热老化过程中，会发生交联反应以及降解反应，都会使得氢原子的数量变少，借助氢原子的信号强度以及纵向弛豫时间就能了解在热老化过程中绝缘材料发生的化学变化以及分子结构的改变。另外，在相同老化时间，不同温度下时，各样品相对原始试样的变化量是随着温度的增高而增大的，而且随着温度越高这种变化越明显，当热老化时间超过一定时限后，变化量差异会变小，这是因为在刚开始热老化的一段时间内，温度越高会使得反应在相同的时间内越剧烈，变化差异会比较明显，当热老化时间超出一定范围后，反应都开始趋向平衡，这是后温度的差异开始变小。而通过不同时间的谱线强度对比，可以直观地在某一段时间分子结构的具体变化情况，可以为交联聚乙烯制造工艺提供帮助。
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user: 5. XPLE绝缘材料热差示扫描量热分析 5.1. 试验样品的制备及步骤 将在恒温试验下得到的样品分别取出，用锋利的刀片将交联聚乙烯电缆试样切成1 mm左右厚约8~9 mg 图3. 热老化试验步骤 Table 1 NMR data of samples at 70 样品 峰总面积(μm 2 ) 峰1面积(μm 2 ) 峰1T1 (ms) 峰2面积(μm 2 ) 峰2 T1 (ms) 原始试样 6791.94 2801.64 20.0663 3990.299 144.278 48h 6694.19 2758.66 20.0663 3935.53 144.278 96h 6516.09 2649.80 20.0663 3866.29 144.278 144h 6400.40 2596.01 20.0663 3804.389 144.278 192h 6195.11 2529.04 20.0663 3666.07 144.278 240h 5912.11 2 382.16 20.0663 3529.957 144.278 表1. 70℃下样品核磁共振数据 Table 2 NMR data of samples at 90 样品 峰总面积(μm 2 ) 峰1面积(μm 2 ) 峰1T1 (ms) 峰2面积(μm 2 ) 峰2 T1 (ms) 原始试样 6925.45 2831.30 20.0663 4094.15 144.278 48h 6778.97 2758.62 20.0663 4020.35 144.278 96h 6458.70 2472.21 20.0663 3986.49 144.278 144h 6189.34 2366.80 20.0663 3822.54 144.278 192h 5923.57 2342.82 20.0663 3580.76 144.278 2240h 5613.49 2202.65 17.7387 3410.84 127.542 表2. 90℃下样品核磁共振数据 Table 3 NMR data of samples at 110 样品 峰总面积(μm 2 ) 峰1面积(μm 2 ) 峰1T1 (ms) 峰2面积(μm 2 ) 峰2 T1 (ms) 原始试样 6925.70 2807.90 20.0663 4117.80 147.278 48h 6687.41 2663.40 20.0663 4024.01 147.278 96h 6393.06 2446.08 20.0663 3946.98 147.278 144h 6191.84 2387.71 20.0663 3804.13 147.278 192h 5861.67 2227.19 17.7387 3634.48 147.278 240h 5583.18 2156.29 17.7387 3426.891 127.542 表3. 110℃下样品核磁共振数据 Table 4 NMR data of samples at 130 样品 峰总面积(μm 2 ) 峰1面积(μm 2 ) 峰1T1 (ms) 峰2面积(μm 2 ) 峰2 T1 (ms) 原始试样 6905.029 2815.12 20.0663 4089.90 144.278 48h 6671.09 2633.52 20.0663 4037.57 144.278 96h 6387.98 2553.57 20.0663 3834.42 144.278 144h 6084.16 2423.18 17.7387 3660.98 144.278 192h 5786.46 2359.99 17.7387 3429.47 127.542 240h 5786.46 2181.64 17.7387 3283.70 127.542 表4. 130℃下样品核磁共振数据 图4. 各温度下样品的峰总积分面积曲线 图5. 各样品峰1纵向弛豫时间变化曲线 图6. 各样品峰2纵向弛豫时间变化曲线 的样品片，并把其剪成颗粒大小相当的小块，充分接触坩埚，然后按照下列步骤设定程序进行差示扫描量热分析： ①持平衡在−30.00℃， ②恒温5.00 min， ③以20.00℃/min变至160.00℃， ④标记周期1的终点， ⑤恒温5.00 min， ⑥标记周期2的终点， ⑦以20.00℃/min变至−30.00℃。 5.2. 结晶熔融过程 考虑到试验结果的重复性问题，保持上述步骤对每种温度下的老化样品进行多次的扫描。另外，对未经过热老化的电缆也按照上述程序进行扫描，以便对比热老化试样对于结晶度，熔融温度，熔融焓以及熔融曲线和结晶曲线的不同。 试验中对每个样品都进行了两次扫描，发现扫描曲线重复性较好，由于样品很多，在这里只给出了90℃，48小时样品的差示扫描热曲线，如图7所示；并且同一温度下样品的结晶熔融曲线分别如图8~11所示。 从图中可以发现在每个图中都出现了单一的熔融峰，通过熔融峰可以量化交联聚乙烯的结晶度，熔点等参数，而且原始试样的差示扫描热曲线的主峰都比较狭长，并且随着老化时间的增长，交联聚乙烯试样的差示扫描热曲线都变得更紧密，熔融峰的最大值都往低温度区移动了。 图12为不同温度下样品结晶度曲线和玻璃转换温度曲线，可以发现在同一温度下，随着老化时间的增大，样品的结晶度呈下降趋势，在70℃和110℃两个温度中，我们发现有波动，老化时间长的样品反出现了结晶度上升的趋势，这是因为在超过热处理后，分子链段运动能力加强，分子开始重排，导致分子结构更加有序，因此出现上述情况。而在热老化过程中，由于温度的影响，会发生分子发生链段的移动，使得一部分有序组织无序化重排，而且在老化过程中会发生降解反应，氧化反应等，使得分子之间的连接链段变少，分子间键能发生改变，从而无定形部分增多，结晶度下降。 70℃下样品结晶转变程度曲线如图13所示，可以发现在一定老化时间内，结晶速率在上升，当超过 图7. 90℃48小时样品差示扫描热曲线 图8. 70℃下老化试样差示扫描量热熔融过程 图9. 90℃下老化试样差示扫描量热熔融过程 图10. 110℃下老化试样差示扫描量热熔融过程 一定老化时间后，结晶速率开始下降，主要原因是在开始热老化的一定时间内，交联聚乙烯绝缘以交联为主，此时不仅残余基团一步结合，而且已经交联的长支链发生断裂，使得分子的结构变得均匀，材料的结晶能力得到提高，当老化时间继续增大时，此时以降解为主，使得材料分子量分布更宽，晶体的结构更加不均匀，分子链段运动困难，所以结晶速率下降。 图11. 130℃下老化试样差示扫描量热熔融过程 图12. 不同温度下样品结晶度曲线和玻璃转换温度曲线 图13. 70℃下样品结晶转变程度曲线
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user: 6. 结论 交联聚乙烯电缆电树枝化机理研究对保障电力电缆乃至电网的可靠运行有重要的意义。本文在总结国内外聚合物热老化研究成果的基础上，提出了核磁共振分析法来检测交联聚乙烯绝缘材料热老化程度，并为了校验该方法的准确性，也进行了样品的热稳定性试验，测量了样品的聚集态参数：结晶度、玻璃转化温度、半结晶时间等参数，在本试验的条件下，得到的结论有： 1) 纵向驰豫时间和峰总面积能够比较准确的表征交联聚乙烯的老化程度。 在恒温热老化试验中，老化时间越长，样品的峰面积逐渐减小，弛豫时间也减小。同一老化时间，但是温度不同时，各样品的峰积分面积变化量不一样，而且变化量随着老化温度的升高而增大。样品的纵向弛豫时间只有当老化时间超过一定限度后，才发生改变。 2) 样品的结晶度随着老化时间的增加呈下降趋势，说明热老化会使得分子组织更加无序化，分子键能发生改变。对样品的结晶过程进行分析，发现样品的结晶时间在一定温度范围内，随着老化时间的增加在变大，可能是分子量减少的原因，超过一定温度后结晶时间开始增大，可能是分子链断裂，晶体结构不均匀。
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user: 摘 要 利用常规气象观测资料、2015年6月29日阿勒泰地区降水资料以及EC模式细网格和T639模式细网格预报产品，对2015年6月29日阿勒泰东部地区暴雨天气过程的成因进行了天气学分析并检验了暴雨过程的数值模式预报的性能，结果表明：这次暴雨过程100 hPa上南亚高压呈双体型，500 hPa上欧洲长波脊是主导系统，而暴雨的主要影响天气系统是西西伯利亚长波槽，高低空环流形势和影响天气系统合理配置，尤其是中尺度系统活动是暴雨形成的主要原因。阿勒泰东部地区上空深厚的不稳定能量、较强的动力抬升作用、充沛的水汽条件和有利的迎风波地形效应是暴雨产生的缘由。在此次暴雨过程中，各家数值预报产品对于此次天气过程的高度场预报性能较好，与实况相差不大；但对东部暴雨动力条件、水汽条件的预报偏差较大，无参考价值；EC细网格对东部暴雨的雨量预报较接近实况。 关键词 :中尺度系统，不稳定层结，地形作用
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user: 1. 引言 新疆是我国干旱、半干旱地区，年平均降水量约147 mm，不到全国平均值的1/4，但暴雨却是新疆的主要灾害之一。新疆近年来的气候由“暖干”向“暖湿”型的转变，暴雨出现的频率可能会增加，因此有必要加强对新疆暴雨天气的分析研究 [ 1 ] 。很多学者通过对新疆暴雨个例的分析，得到一些有意义的结论，如杨莲梅 [ 2 ] 指出暴雨是在大尺度环流异常突变的形势下，高、中、低层多种尺度相互作用及适当配置的结果；刘平 [ 3 ] 则通过对2007年7月中旬暴雨的分析，表明暴雨的落区与对流层低层风场的切变和不稳定、高能舌、水汽通量大值轴线和辐合区相一致。 近几年来，阿勒泰地区暴雨发生的频率较高，给当地经济及人民生命财产造成巨大损失。文献 [ 4 ] - [ 8 ] 研究表明在全球变暖的背景下，阿勒泰地区年际气候变化呈现出气温升高、降水增多的特点，即使该地区气候由暖干向暖湿方向发展。文献 [ 9 ] [ 10 ] 对阿勒泰地区近50a夏季极端降水事件进行了分析，指出阿勒泰地区夏季极端降水事件偏多与否不仅与同期700 hPa和500 hPa高纬度的冷空气活动、西西伯利亚低槽的强度和位置及中低纬度副热带系统是否活跃有关，还与同期200 hPa副热带急流的位置及30˚N~42˚N的西风急流连续性、赤道东风急流是否加强及东风零线的位置明显相关。 但对阿勒泰地区暴雨天气的个例研究较少，本文拟利用常规气象观测资料、2015年6月29日阿勒泰地区降水资料以及EC模式细网格和T639模式细网格预报产品，对6月29日阿勒泰东部地区暴雨天气过程的成因进行了天气学分析，并检验对比了几家数值模式对此次暴雨的预报性能，以期得到一些有意义的结论，为日后暴雨的预报提供参考依据。
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user: 2. 资料选取和天气实况 2.1. 资料选取和降雨实况 利用常规气象观测资料、2015年6月29日阿勒泰地区降水资料以及EC模式细网格和T639模式细网格预报产品，采用中尺度分析技术，研究此次天气过程的中尺度环境场特征。 根据气发[ 2004 ] 45号关于下发《新疆降水量级标准(修订版)》的通知，24 h降水量级如下，0.0~0.2为微雨；0.3~6.0为小雨；6.1~12.0为中雨；12.1~24.0为大雨，24.1~48.0为暴雨。 2015年6月28日20 h至29日20 h，阿勒泰地区出现不同程度的降水，就国家观测站而言：西部、南部测站无降水，东部测站为暴量，富蕴、青河站日降水量分别为25.9、32.8 mm；就区域自动站气象站而言，13个站为大量；14个站为暴量，暴雨区主要集中于东部，最大降水中心出现在东部青河县的阿热勒托别乡(41.8 mm)。 2.2. 灾情 此次暴雨天气过程为历史少见，东部富蕴、青河县由暴雨引发洪水，均有不同程度的受灾。其中，富蕴县受灾6006人，倒塌房屋户98间，严重损坏房屋363间，受灾农作物798.0公顷，倒塌羊牛圈舍443间；青河县181公顷草场、苜蓿被淹，178公顷农作物受损，100多座房屋及牲畜棚圈不同程度受损。
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user: 3. 环流形势演变特征和主要影响系统 3.1. 100 hPa大尺度环流特征 此次天气过程前两天，100 hPa南亚高压为明显的双体型，两个中心分别位于伊朗高原北部及青藏高原上空，这是新疆大降水的典型形势 [ 11 ] 。文献 [ 12 ] 指出，南亚高压呈双体时，两高压中心主体之间必然有一副热带槽，有利于新疆出现明显降水。由图1(a)可看出，26日08时西风带低槽位于70˚E，南伸至30˚N，并分裂成南北两段，南段低槽东移造成南疆西部的大降水。此后，至27日08时(图1(b))西风带低槽整体东移，南亚高压双体型维持，并且呈明显的东部型，南疆西部的大降水减弱，此时北疆西部(伊犁河谷)大降水开始。随着西风带低槽的继续东移北上，大降水带移至中天山及阿勒泰地区东部。 3.2. 500 hPa环流特征 过程前3天，欧亚范围环流为经向环流(图2(a))，中高纬为两脊两槽型，欧洲、东亚地区为高压脊区，西欧、西西伯利亚地区为低槽活动区，极涡环流与西西伯利亚低槽同位相叠置并加强，致使低槽中的冷空气势力强盛。西欧低槽前部的西南气流向乌拉尔山地区输送暖湿气流，导致乌拉尔山阻高发展并加强，其向北伸展到70˚N，脊顶部伸至极区，脊前的强西北气流引导极地冷空气南下；而南疆受中亚南部的低槽控制。因强乌拉尔山阻高稳定少动，西西伯利亚低槽也停滞少动。到了29日08时(图2(b))，由于上游有低槽东移，促使乌拉尔山阻高也东移，西西伯利亚低槽沿阻高前部的西北气流往南加深，并与中亚南部低槽合并而发展成一闭合的低值系统。阿勒泰地区处于低压环流的偏东气流，并处于该低值系统的东南象限的暖湿气流中，从而降水量较大。
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user: 4. 中尺度分析 4.1. 中尺度天气系统发展的配置与降水落区的关系 暴雨区高低空配置较好，其上空具有明显的动力强迫抬升作用和水汽条件。如图3，从200 hPa来看，东部位于高空西南急流轴出口区左侧，具有强辐散抽吸作用；500 hPa塔城到阿勒泰一带的西南风与阿勒泰东北部境外的东北风在东部形成明显的气流辐合区；700与850 hPa阿勒泰北部境外有明显的干区，T-Td大于12℃，整个北疆T-Td小于4℃，该地区东部处于湿度梯度大值区，塔城与阿勒泰存在偏西风与偏北风的切变；从地面图上看，塔城、和丰的偏南风与哈巴河的北风形成一辐合，阿勒泰市的西风与富蕴的东南风形成一辐合，两条辐合线呈“人”字型，沿着国境线存在一干线，境外露点温度小于9℃，暴雨区出现在干线与“人”字型辐合线之间。从700~250 hPa，阿勒泰地区处于T-Td小于5℃的饱和湿区，说明湿层深厚。 图1. (a) 100 hPa高度场6月26日08 h及(b)27日08 h 图2. (a) 500 hPa高度场6月26日20 h及(b)29日08 h 4.2. 不稳定能量 突发性暴雨的产生必须有足够的不稳定能量。暴雨出现前，阿勒泰单站的28日20时探空图4看，850~700 hPa风向随高度顺时针旋转为暖平流，500~400 hPa风向随高度逆时针旋转，有冷平流。说明测站上空中低层为暖平流，中高层为冷平流，导致大气层结不稳定。从温度曲线与露点曲线的分布来看，整层大气比较潮湿。K指数越大，越不稳定，容易出现对流，在28日20时K指数为37，且对流有效位能也较大，为584.5 J，故青河出现了暴雨时还伴有雷暴天气。 4.3. 地形作用与低空偏东急流 天气过程发生之前，从河西走廊经哈密、北塔山、阿勒泰市有一支偏东气流，这支气流有利于动量、热量和水汽向暴雨区的输送。由于低层暖湿平流的输送产生位势不稳定层结，导致强对流活动发生。这支偏东气流对此次东部的暴雨有很大的贡献，有利于前期水汽、能量的酝酿。由于阿尔泰山呈西北–东南走向，暴雨天气发生前，阿勒泰地区盛行偏南风，与阿尔泰山走向交角几乎垂直，从而加剧了辐合上升运动。 图3. 6月28日20 h高空地面综合图(阴影区为暴雨区) 图4. 6月28日20 h阿勒泰站探空图
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user: 5. 数值预报产品性能检验 数值模式在天气预报业务中发挥了越来越广泛的应用。但由于数值预报结果受模式初值场、边界条件、物理过程、地形、植被及模式本身的设计等诸多方面的影响，模式输出产品不可避免地会存在一定的误差。数值预报在不同的区域预报性能有差异，模式检验结果对比是了解逐模式。近年来，很多气象工作者针对数值模式在本地的检验与释用做了较多的分析研究工作 [ 13 ] - [ 18 ] ，如牟欢等 [ 19 ] 指出T639和德国模式对新疆大降水预报具有较好的参考价值，德国模式的晴雨预报准确率为80.49%，高于T639模式；大雨(雪)预报的准确率两种模式接近，大约为44%；T639模式暴雨预报的准确率为29.07%，明显高于德国模式。 5.1. 500 hPa高度场 见图5，从500高度场08h的对比来看，对于巴尔喀什湖以西低涡的位置，EC及T639细网格与实况吻合，但低涡的范围均比实况小，EC细网格预报与实况相比误差较T639大；对西西伯利亚低槽分裂的短波槽，EC及T639细网格与实况相比均偏南，而T639细网格的短波槽强度预报较弱，但相比EC细网格预报更接近实况。从500高度场20 h的对比来看，对于巴尔喀什湖以西低涡的位置，EC及T639细网格与实况一致，T639细网格报低涡的范围与实况更接近，对西西伯利亚低槽分裂的短波槽，T639细网格与实况更接近。总而言之，对于500 hPa高度场。EC及T639预报与实况基本一致，预报性能相当。 5.2. 水汽条件、动力条件检验 从相对湿度场的预报来看，两个模式报较为一致，大于80%的明显湿区一直在东部，并且到17h 全地区大部湿度较小，小于60%。湿度的大值区域与暴雨的位置较为吻合。但两者也存在一些误差，如29日05h， EC细网格对东部报了大于90%的湿区，但T639细网格只报了大于80%的湿区。相比较而言，EC细网格更接近实况。 从垂直速度场的预报来看，两个模式报较为一致，均未报明显的上升运动。在29日05时，EC细网格在富蕴、青河一带报了−8 hPa/s的中心，T639细网格在富蕴站的南部报了一个−12 hPa/s的中心。总的来说，此次天气，模式垂直速度场预报能力均欠佳。 图5. 500 hPa高度场29日08 h (a)与20 h (b) (注红色表示实况；黑色表示T639；绿色表示EC细网格) 5.3. 降雨量检验 预报实践表明，EC 细网格累计降水模式对新疆的降水有较好的预报能力，其输出的降水预报是业务预报的重要依据之一，但夏季降水强度系统误差常常是实况雨量的2~3个量级，位置偏离误差不确定。那么对于此次天气过程EC及T639细网格的参考价值如何？ EC细网格此次天气预报富蕴站为22 mm，青河站为14 mm，阿勒泰市10 mm，福海站5 mm，吉木乃、布尔津站位1 mm，哈巴河站未报。T639细网格此次天气预报富蕴站3 mm、青河站为9 mm，哈巴河、阿勒泰市1 mm，哈巴河、布尔津、福海未报(图6)。 通过与实况对比可知，两家模式对于此次暴雨过程的降雨量均报得偏小，而EC细网格预报较接近实况，与实况相差1个量级，但大降水中心位置与实况相符；T639细网格与实况相差较大，与实况相差2~3个量级，且大降水位置预报在青河站以南，与实况也相差较大。但对西部、南部测站的降水定性预报来说，T639细网格具有一定的参考价值。 通过对比可知，EC细网格对东部暴雨的雨量预报较接近实况，T639细网格对西部、南部测站降水的定性预报较接近实况。
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user: 6. 预报难点 阿勒泰气象台对于此次东部罕见暴雨过程按常规天气过程来服务的，没有预报是暴雨过程。在29日的24 h预报中，对阿勒泰东部只预报有小雨，与当地降下暴雨出现很大预报偏差。预报失误原因主要有三点： 1) 此次暴雨过程的暴雨区范围小，是由中尺度天气系统所造成的，其监测困难，预报难度很大。其因是西部地区观测网点稀疏，高空观测资料也少且测时间隔长，从而中小尺度影响系统难以捕捉。 2) 数值预报产品预报不尽人意。通常阿勒泰地区出现强降水必须具有充足水汽和动力抬升条件，从本次暴雨过程的数值预报产品来看，这些条件的预报因子预报失利，也均不符合当地暴雨条件的预报指标，则限制了预报员的预报经验。 图6. EC细网格(a)及T639细网格(b)预报29日降雨量 3) 现在的预报员过于依赖数值预报产品，特别是降水量级的预报对数值产品的依赖性更强，缺乏针对实况判断未来天气形势发展的能力。预报员在今后的工作中需要不断检验逐模式预报在本地区的预报性能，注重修正并提高数值预报产品的释用能力，提高降水预报的准确率。