时变的准三维“红闪”电场模式研究

利用数值模拟的方法，研究了雷暴放电后，由雷暴电荷、感应电荷和晴天大气的背景电荷共同产生的准静电场(Quasi electrostatic field, 简称QEF)的时变过程，以及准静电场对中性大气的加热和电离. 结果表明: 在考虑电离层电势和晴天大气背景电场的影响后，时变的准三维的准静电场（QEF）模式能较好地解释“红闪”(Red sprites)的时空特征，特别是能模拟出“红闪”中的一种——“闪晕”（sprite halo）向上弯曲的空间结构.     

论不同模式大气中的静力适应过程

为了研究大气静力平衡适应过程的本质,利用波动理论和能量转换角度,分别对完全可压缩的等温大气模型、滞弹近似下的等温大气模型和层结中性大气模型进行研究比较.结果表明：大气静力平衡适应过程的本质是声波和混合声重力波对扰动能量的频散过程,滞弹近似模型和层结中性模型均不能完全描述此适应过程;在波动假设下,此三类大气模型中扰动物理量之间的偏振关系同波动的性质有关,气团的运动方程均为椭圆方程,声波和混合声重力波对气团运动的作用差异较显著.
大气静力平衡适应过程中扰动能量以有效势能、有效弹性势能、动能或波动能量的形式存在并相互转换;扰动有效势能与其他形式能量之间的转换与混合声重力波或者重力内波有关,扰动有效弹性势能与其他形式能量之间的转换与声波有关.在完全可压缩的等温大气模型中,扰动有效势能增加1个单位,其中69.9%来自扰动垂直动能,其余30.1%来自扰动有效弹性势能.     

青藏高原雪冰电导率与降水碱度以及大气粉尘载荷变化的关系

对青藏高原小冬克玛底冰川和古里雅冰帽上的数个雪坑和浅冰芯的观测，得 出其碱度（ＯＨ－）剖面、雪坑和冰芯的液态电导率（ＥＣ）变化与ＯＨ－之间呈良好线性相关 （ｒ≥０．８）。分析表明，无论在季节、年际或百年际时间尺度上，ＥＣ与ＯＨ－间的相关性以 及ＥＣ与可溶离子总量（ＴＤＳ）间的相关程度是大致相当的。ＥＣ的波动主要取决于粉尘来 源的碱性盐类（尤其Ｃａ２＋）的变化。因此，ＥＣ参量运用到深冰芯研究中，可反映历史时期 大气粉尘载荷的变化，对反演沙漠演化、大气环流有重要意义。古里雅冰芯记录表明， 大气粉尘的中、长期变化可能取决于气候参量的组合特征：“冷－干”气候阶段粉尘量 上升，ＥＣ和ＯＨ－值高；“暖－湿”阶段粉尘量下降，ＥＣ和ＯＨ－值低。２０世纪初以来，随 着藏北高原气候呈现暖湿化趋势，大气粉尘载荷明显下降。因此，ＥＣ可作为显示大气尘 埃载荷变化的宏观标尺，是气候波动的“指示器”。     

临震大气增温异常成因的初步认识

通过模拟对比试验，基本搞清了临震低空大气-地面增温异常的成因．初步认为，大气静电异常对大气的极化作用，是大气在太阳辐射下产生大面积、大幅度增温异常的主要因素；异常大气的增温效应也是其原因之一．      

天津王3井逸出氦气浓度变化特征分析

对天津王3井逸出氦气浓度日变化和年变化特征进行了分析,结果表明：①王3井逸出氦气浓度日变幅背景值在0.0012%—0.0036%之间,日变幅在冬季偏高;②在大多数观测日的10—18时左右,王3井逸出氦气浓度日变化曲线有“波谷”,但没有明显的“波峰”,但在部分观测日逸出氦气浓度日变化曲线的“波谷”却不明显,王3井逸出氦气浓度日变化形态不属于“固体潮”型;③王3井逸出氦气浓度年变化曲线呈上升的“双峰双谷”似“潮汐”形态,一般在6月、12月左右出现“波峰”,3月、9月左右出现“波谷”,相比较而言,“波峰”更显著。通过对井孔所在地的地质构造、大气温度、降水、同井孔水位、周边地热资源开采等因素的分析,笔者认为王3井逸出氦气浓度的变化基本不受大气温度、降水和同井孔水位变化的影响,主要与井孔所在地的断层活动性和周边地热资源的开采有关。     

土壤碳循环对大气环境及气候的影响

在人类进入工业革命前,碳循环是碳在大气、海洋和陆地生态系统间的流动。工业革命后,化石燃料的大量使用使得大气中的二氧化碳等温室气体含量急剧升高,温室作用随之加强,地球的温度也随之升高。随着这类现象的发生,“碳汇”也渐渐地进入到民众的视野。     

由热带气旋MATTHEW引起的非潮汐负荷效应影响

热带气旋能在短期内造成海水和大气质量的重新分布,使得近海地表受力发生变化,进而产生非潮汐负荷形变,对现今高精度大地测量的影响已不容忽视.为了保证空间大地测量结果的精度和稳定性,热带气旋引起的地表形变必须进行有效的估计.因此本文联合NOS、GLOSS验潮站数据与海潮模型,通过获取非潮汐残余量分析了热带气旋“MATTHEW”引起的风暴潮.利用ECCO海洋环流模型、ERAin大气再分析模型、HUGO-m海洋动力学模型,分别估计了“MATTHEW”引起非潮汐海洋负荷、非潮汐大气负荷、动力学响应下非潮汐海洋负荷对地表位移的影响,结果表明热带气旋影响下的广大区域地表都不同程度受到非潮汐负荷的作用,最大位移分别达到-9.13 mm、3.31 mm、-6.11 mm,并且加入动力学响应的非潮汐海洋负荷要普遍大于IB(Inverted Barometer)响应下的结果.在对比不同位置站点所受负荷差异时,发现“大陆站”非潮汐海洋负荷形变普遍大于“岛屿站”,而“岛屿站”更易受非潮汐大气负荷的影响.     

热带大气季节内振荡和ENSO的相互关系

通过观测资料的分析和数值模拟，研究了热带大气季节内振荡与ＥＮＳＯ的相互关系．一方面，在Ｅ１Ｎｉｎｏ事件发生之前，热带大气季节内振荡（尤其是在赤道中西太平洋地区）异常偏强，通过海一气相互作用它可能是Ｅ１Ｎｉｎｏ的一种重要激发机制．同时，赤道中西太平洋地区大气季节内振荡的异常加强同东亚中高纬度地区３０-６０天振荡的加强和强东亚冬季风有关．另一方面，ＥＮＳＯ对热带大气季节内振荡也有重要影响，在Ｅ１Ｎｉｎｏ期间，热带大气季节内振荡明显减弱；其结构明显趋于正压性．     

利用IGS数据分析全球TEC的周年和半年变化特性

利用太阳活动高年（2000年）IGS提供的全球TEC数据，采用傅里叶展开的方法，分析了白天电离层TEC周年和半年变化的全球特征.结果显示：电离层TEC周年变化幅度在南北半球中高纬度地区较大、赤道和低纬地区很小.半年变化的幅度在“远极地区”（远离地球南北地磁极点的东北亚和南美地区） 比“近极地区”（靠近地球南北地磁极点的北美和澳大利亚）大得多.进一步的统计显示，全球大部分地区TEC在春秋月份出现最大值，北半球近极地区最大值在冬季出现.南半球的南美和澳大利亚部分地区，最大值出现在夏季.同样，采用傅里叶方法分析了中性大气模式MSIS90计算的全球大气原子分子浓度比值（［O/N2］）的数据，发现在南北半球中高纬度地区，中性成分［O/N2］周年变化幅度较大且有明显的冬季异常现象，依据Rishbeth等提出的理论，我们认为大气成分［O/N2］可能对TEC周年变化的产生有重要作用，并且也是TEC在近极地区出现冬季异常现象的主要原因.TEC半年变化的全球分布特征形成的原因较复杂，我们初步分析可能是由于中性成分［O/N2］、太阳天顶角控制的电离层光化学产生率变化共同作用而产生的.     

平流层爆发性增温期间中高层大气行星波研究进展

极区平流层爆发性增温（SSW）是冬季半球最剧烈的大气扰动现象之一. SSW期间温度和风场的剧烈变化被认为是冬季半球中高层大气波动能量异常增强的主要原因.流星雷达是能够稳定连续探测中间层和低热层风场的重要地基探测设备.主要依托国家重大科技基础设施建设项目：“子午工程”,我国已建设了多个流星雷达观测台站,对中间层和低热层风场进行了长期稳定连续的监测,为揭示SSW期间中间层和低热层波动异常变化的物理机制提供了重要的观测资料.本文简述了近年来以我国“子午工程”流星雷达监测数据为核心,SSW期间中高层大气行星波的研究进展和成果;深入讨论了冬季半球中高层大气行星波发生异常变化的主要激发机制.随着“子午工程”二期十个流星雷达台站即将建成,本文对利用“子午工程”流星雷达监测台网进一步研究SSW期间中高层大气波动的变化特性进行了展望.     

均匀介质条件下地层倾角测井电场模型的研究

以介质的电特性和电磁场理论为基础，在均匀介质地层条件下，建立了地层倾角测井的正演模型．用边界元法计算了在均匀介质地层情况下，地层倾角测井地层电场电位及电位梯度的分布．研究了地层倾角测井仪电极的电特性，得出了决定测量值的地层区域和极板上电流密度的分布．     

面极化模拟解释激发极化异常的不适用性

在椭球座标系中对均匀外电流场中的面极化椭球体的电场进行了求解.在解拉普拉斯方程时一般解的系数是椭球座标的函数,因而解答不正确,这表明了面极化体激发极化电场分布和求正确解的复杂性.此解答和均匀外电流场中体极化椭球体的电场解答的明显差别,说明两类电场不具有相似性.因此,用面极化模拟解释通常为体极化的实际地质体的激发极化异常显然是不适用的.物理模拟证实了这一理论研究结果.     

等离子体层突起位置的变化与对流电场的某些特性

本文分析了四种影响等离子体层顶突起位置的因素:（1）对流电场E_x分量的存在;（2）白天和夜间的E_y分量的不对称性;（3）偏心极光椭圆带;（4）E_y分量的突然变化。文章着重讨论了在平静时和在磁活动性增强时正E_x分量存在的可能性。文章肯定了Volland电场模型,但指出它存在某些缺点,建议做进一步改进。     

大气电场异常作为地震短临预报标志研究进展

通过对华北地地区进行震前大气电场异常观测研究的较为全面分析和总结,验证和论述了震前大气电场异常的基本特征,用大量的震例证实了在每次较大的近场地震发生前都能观测到该类异常现象,以及当较长一段时间内观测不到该类异常时,近场近期也不会有较大地震发生的可能。     

磁尾电流片撕裂模时间演化的非线性性态

本文运用摄动法解析地研究了磁尾电流片平板模型非线性撕裂模的时间演化及与晨昏电场的相互作用.结果表明,撕裂模的非线性时间演化最终会形成磁岛,磁岛宽度与扰动增长率的四次方根成正比;在扰动晨昏电场的作用下,磁岛宽度可发生尖点突变,尖点突变临界值所对应的晨昏电场扰动幅值约为5mV/m,这与磁亚暴发生时晨昏电场的幅值对应.     

极光区离子分布函数视线方向上的解析解及其饱和现象

以弛豫碰撞模式下Boltzmann方程的解为基础，从极光区视线方向上离子的非Maxwell一维速度分布函数的Raman等人的积分解出发，导出了一维速度分布函数的解析形式解，给出了它的一些特性，并研究了该分布函数随电场增强而出现的饱和现象，给出了物理解释，计算了几种情况下的饱和电场值．     

雷暴下地面自然尖端电晕放电离子时空演化的数值模拟

为了对雷暴云下近地面的电特性进行分析，本文建立了模拟自然尖端所产生的电晕离子演化的一维数值模式。以地面电场为基础，考虑到地面电晕离子的演化，成功地计算了从地面至８００ｍ的空中电场及电荷、电流的时空演变，发现地面电晕离子可解释除雷暴云电荷影响外的空中电场和地面电场的差异，空间电场比地面电场更能反应雷暴电荷所产生的电场。空间电荷层可延伸到８００ｍ的高度上，且电荷密度可高达０．２５ｎＣ／ｍ^３，６００ｍ高度上的传导电流密度可达０．１ｎＡ／ｍ^２。     

地震前红外异常的基本特征与成因机理

通过分析发生在中国及相邻地区的40多次地震的卫星热红外图像,总结了卫星红外临震异常的基本特征。对有关异常成因机理的诸家观点进行了阐述,提出了作的倾向性意见。一般情况下Ms＞5地震前均有较清晰的红外临震异常显示,低空大气－地面增温幅度显,并表现出突发性和阶段性特征。异常面积与震级的大上呈一定程度的正相关。作倾向于认为,临震大气静电异常对大气的极化作用是产生热红外异常的主要原因,异常大气的温室效应也是不可忽视的因素。     

微火箭电场仪的原理及其应用

介绍一种新型的雷雨云电场探测仪器---微火箭电场仪 ,由直径为 55mm×760mm农用消雹小火箭改装而成 .它利用导体在电场中感应电荷原理 ,由电场传感器、测量线路、1 680MHz遥测发射机及天线组成 .仪器特点是结构简单、高密集、超小型、快速机动、低功耗、低成本 .此仪器于 1 998年年初试飞成功 .电场探测范围 1- 1 0 0kV/m .探测高度为7 5km左右 .主要用于飞行器升空安全保障 ,以及气象部门对雷电、冰雹的探测和预警     

青藏高原那曲地区雷电特征初步分析

通过对2002年夏季青藏高原那曲地区雷暴过程及闪电观测资料的初步分析,发现该地区雷暴电荷结构具有多样性和复杂性,地闪明显偏少. 对高原地闪的一些基本特征参量的统计分析表明,无论正地闪还是负地闪梯级先导前都具有持续时间较长的云内放电过程,地闪以单次回击为主. 与中低纬度地区相比,高原地闪中正地闪比例明显要高,为33髎;负地闪为67髎;正、负地闪回击后常常伴随短时间的连续电流.