反应HO2+O→OH+O2对OH夜气辉辐射的贡献

本文探讨了OH Meinel夜气辉辐射的光化学模式，给出OH(ν≤9)分子数密度分布的计算通式，重点研究了化学反应HO\-2+O→OH(ν≤6)+O2对ν≤6各振动能级上OH分子数密度分布以及(ν′—ν″)(ν′≤6)振动带气辉辐射的影响.结果表明，该反应对数密度的贡献随振动能级的减小而增大，对(ν′—ν″)振动带辐射的贡献随着较高振动能级ν′的减小而增大，以春分时为例，它可使第1振动能级上的OH分子最大数密度和（1—0）带的最大辐射率增加约33%，第6振动能级上的最大数密度和（6—ν″）带的最大辐射率增加约7%，（1—0）带的辐射强度增加约30%，（6—ν″）带的强度增加约11%.该反应使各振动能级上分子数密度的高度分布剖面以及各振动带体辐射率的高度分布剖面变宽，最大数密度、最大发射率所处的高度下降1 km左右.此外，该反应的影响程度随着原子氧密度的降低而增大，随着温度的升高而增大，并且在夏至时最大，在冬至时最小.     

北京地区上空OH转动温度的季节性变化

在北京东北方向的兴隆天文台,自主搭建的大气辐射观测仪器对OH夜气辉从2011年12月开始进行观测.利用高分辨率的OH(8-3)带的振转光谱计算了转动温度,并与TIMED/SABER探测的温度进行了比较.观测表明,两年(2012—2013)的OH(8-3)带转动温度平均值为203.0±11.2K,有明显的季节变化,冬季高,夏季低,温差可达60K.与SABER观测温度的季节变化一致.对日平均的转动温度进行年振荡和半年振荡分量的拟合分析表明,年振荡强度(10.8K)远大于半年振荡(2.7K).研究还发现,不同夜晚转动温度变化形态差别很大,既有很强的潮汐控制的波动,又有相对短周期的波动.     

基于紫外辐射传输模型AURIC-2012的气辉辐射模拟

AURIC是由美国计算物理公司CPI与空军Phillips实验室联合开发的中高层大气紫外-可见光-近红外气辉辐射传输模型,是目前唯一用来进行中高层大气气辉辐射模拟研究的通用模型.基于MODTRAN模型的理论,AURIC可以进行80 km高度以上的辐射传输模拟并将辐射波段扩展到远紫外波段(80 nm).目前,CPI公司只面向全球发布了AURIC v1.2软件封装包,其只能进行2000年以前的单点计算,不适用于批量的中高层大气辐射模拟,更不能用于星上大气成分的批量反演.本文利用Matlab对AURIC v1.2地磁参数模块、大气电子密度模块、大气温度及各种中性气体成分密度模块进行了替代,将更新模块与原有的辐射计算模块相结合,将AURIC v1.2更新为AURIC-2012模型,其可以批量地进行全球的大气辐射传输模拟,可以与星载测量数据相结合进行中高层大气成分的批量反演,如O/N2、电子密度等,同时也为模型辐射计算模块的进一步改进和辐射机制的参数更新奠定基础.基于AURIC-2012模型,进行了气辉临边柱辐射强度模拟和体辐射率计算,并将结果分别与GUVI柱辐射强度和TIDI体辐射率实测值进行了比较,得到两者峰值的模拟平均相对误差都小于20%.最后,利用AURIC-2012对气辉临边柱辐射强度随纬度和高度的分布进行了二维模拟,并基于模拟对昼、夜气辉辐射强度分布特性及影响因素进行了分析.     

电离层起源的O+离子在同步高度区的分布

以卫星观测资料为基础, 应用动力论方程, 采用理论模型和数值分析方法, 研究了不同地磁活动条件下同步高度区O+离子的分布, 提出了O+离子密度和通量密度在同步高度区沿经度变化的半经验模型. 主要结果为: 在同步高度区(1) 向阳侧O+离子密度和通量密度较大, 背阳侧较小. (2) 地磁活动指数Kp越小, O+离子密度和通量密度水平及其沿经度的变化越小, Kp越大时水平及其变化越大; Kp≥6时O+离子密度和通量密度较Kp = 0时大一个量级. (3) 当Kp = 0或Kp ≥ 6时, O+离子密度在经度120°附近和240°附近最大, 在磁尾最小; 当地磁活动指数Kp = 3～5时, O+离子密度在经度0°处最大, 在磁尾最小; 无论Kp如何, O+离子通量密度都在经度120°附近和240°附近最大, 在磁尾最小.     

利用OI 135.6 nm夜气辉辐射探测电离层峰值电子密度及电子总含量的研究

测量夜间135.6 nm大气气辉辐射强度是目前有效的电离层探测方式之一,我国即将在风云三号卫星上搭载仪器,利用该波段夜气辉辐射测量来反演电子总含量(本文所指电子总含量表示卫星高度以下大气柱的电子含量)及峰值电子密度,因此非常有必要开展相关的气辉发光模型及反演研究.在介绍氧原子135.6 nm波段夜气辉激发机制基础上,考虑辐射在传输过程中受到大气氧原子的散射及氧气分子的吸收,采用迭代法求解包含多次散射及大气吸收衰减的辐射传输方程,得到该波段的体发射率,最终通过考虑包含辐射传输的路径积分计算得到135.6 nm气辉辐射强度值.对结果的分析表明:该气辉模型能较好地描述体发射率随高度的分布特征,计算得到的135.6 nm夜气辉辐射强度在不同时空及太阳活动的分布与相应条件下峰值电子密度(N_mF₂)及电子总含量(TEC)的分布基本一致.相同的时空及太阳活动输入条件下,模式计算的135.6 nm夜气辉辐射强度与国外同类模式结果的值平均偏差约为3%.文中最后介绍了通过135.6 nm夜气辉的辐射强度探测来反演电离层峰值电子密度N_mF₂及电子总含量TEC的反演方法.     

基于桥墩基础场地土体参数的高速列车振动敏感性分析

桥墩侧堆积填土及其物理力学和几何参数对列车振动传播的有重要影响.本文以哈大高铁的铁岭—四平段某桥墩及右侧堆积填土和基础场地为研究对象,建立有限元模型,同时定义“振动变化有效值”,并结合灰色关联度理论,利用现场实测和数值模拟方法揭示桥墩侧堆积填土及其参数对振动传播的影响规律.通过研究分析主要得到以下结论:(1)桥墩顶端支撑垫石的振动特性与堆积填土和基础场地的振动特性具有不同的性质,堆积填土和基础场地对列车振动有明显的放大效应;(2)堆积填土侧的振动加速度级要大于未填土侧的,且在堆积填土的边界位置会出现反弹现象;(3)堆积填土侧的振动加速度级随着堆积填土弹性模量的增大而增大,其密度和泊松比对振动传播几乎没有影响;在距桥墩1m 之内,随着阻尼比的增加堆积填土侧的振动加速度级增大,当大于1m 时,随着阻尼比的增大而其振动加速度级减小;(4)随着堆积填土长度的增加振动加速度级增大,而堆积填土高度变化的范围内,存在一个最优值,使得堆积填土侧的振动加速度级最小,同时,桥墩侧堆积填土的各个参数对地面振动的敏感性大小为:弹性模量＞长度＞阻尼比＞高度＞密度＞泊松比.     

带肋拱形抗爆门的振动基频等效计算方法

带肋拱形抗爆门由于肋的加强改变了结构的刚度、承载性能及质量分布等特性,它的基频计算方法比无肋的等截面拱形抗爆门复杂,为满足工程设计的迫切需求,根据两侧支撑带肋拱形抗爆门的平面内挠曲振动特性,将带肋拱形抗爆门等效为等截面拱形抗爆门,导出了带肋拱形抗爆门的等效等截面拱参数和反对称振动基频计算公式,讨论了影响基频的主要因素。通过与有限元结果比较分析,验证了计算公式的正确性及其适应条件。研究结果表明：带肋拱形抗爆门的振动基频随着肋板与拱板厚度比和肋板数量增加而增大,随着矢跨比增大而减小;当肋板与拱板厚度比在0.5～2.5之间变化,对常用厚跨比的带肋拱形抗爆门,导出的反对称振动基频计算方法可满足工程设计计算的精度要求。     

龙门山断裂带深部构造和地壳组分的分段特征

宽频带远震记录来自龙门山断裂带周边的几个区域数字地震台网和2003~2006年流动地震观测计划布设的台阵的132个台站。使用H-k倾斜叠加方法计算了各个台站的地壳厚度和波速比。研究区域地壳厚度总体变化是:地壳从东向西增厚,东部的最小厚度为37.8km(XAN)和39.0km(GYA),西部的最大厚度是66.6km(DNB)和68.1km(MAD)。从东南向西北横跨龙门山断裂带的地壳急剧增厚,从东南的41.5km(AXI)增厚到西北的52.5km(WCH)。根据Airy均衡理论,用132个台站的高程和观测地壳厚度数据,求得研究区域内在最小二乘意义下的壳幔密度差为Δρ=0.649g/cm3,地形高程为零时的平均地壳厚度H0=37.9km。然后用布格重力异常资料计算均衡重力异常。就整体而言,龙门山及其周边地区基本上处于均衡状态,大部分地区的均衡异常在[-25mgal,25mgal]区间内。两个例外地区可以用局部密度异常来解释:龙门山断裂带南段和中段的西北侧呈正均衡异常分布,可能是松潘-甘孜块体沿龙门山断裂逆冲推覆到四川盆地块体之上造成的地形质量多余形成的;攀西地区正均衡异常可能与地壳中铁镁质成分增加、地壳密度增大有关,而不是未补偿地形质量引起的。泊松比的空间分布可以细分为3个区域:松潘-甘孜地体北部和西秦岭造山带(即青藏高原东北缘)具有低泊松比(ν0.26),扬子地台具有低-中泊松比(ν0.27),松潘-甘孜地体南部、三江褶皱带和四川盆地具有中-高泊松比(0.26ν0.29)。这一分布表明,当前的研究无法推断出Roydenetal.(1997)提出的青藏高原东部广泛分布的下地壳流。然而,龙门山南段局部地区存在的高泊松比(ν约为0.30)可以看成是铁镁质组分和/或部分熔融的证据,表明那里的下地壳部分熔融是可能存在的。松潘-甘孜块体东南部地区的下地壳处于富含流体或温度较高的部分熔融状态,它有助于青藏高原的下地壳物质向东运动。青藏高原东部中上地壳向东运动受刚性强度较大的扬子地台的阻挡,沿龙门山断裂带产生应变积累。当应变积累达到临界值,发生急剧的摩擦滑动,释放积累的应变能,产生汶川MS8.0地震。     

太阳和地磁活动对磁赤道地区低热层NO密度的影响研究

利用SNOE卫星1998年3月11日至2000年9月30日共计935天观测的NO密度和太阳软X射线数据,分析了低热层NO的时空分布特征及其对太阳和地磁活动的响应,得出了以下结论:NO密度从96.67 km开始增加,大约在105～110 km高度达到最大,随后开始减小;同一高度处一般夏季期间最大,冬季次之,春秋分季最小;密度峰值大小变化范围约为(0.5～1.5)×10⁸ mol/cm³,峰值高度基本分布在107 km和113 km高度处,且不随太阳活动变化,平均值约为107 km;NO密度与太阳软X射线及地磁Ap指数的相关系数在不同高度存在0、1和2天的最佳延迟时间,而同太阳软X射线的统计关系在不同高度和季节存在"线性"、"放大"和"饱和"现象;从统计和事件分析结果来看,太阳活动对磁赤道地区低热层NO密度的气候尺度变化的影响远大于地磁活动,但地磁活动对NO短期变化贡献非常明显.     

激发态氮分子N*2在电离层中的作用的模拟研究

激发态氮分子N*2在电离层F区中起着重要的作用,它使F区占主导地位的O+离子的损失率增大,从而使该区的电子浓度减少. 本文利用理论电离层数值模型,通过考虑与不考虑N*2的作用,对包括1990年6月、1997年5月、1998年5月以及2000年4月磁暴事件在内的时间区间的电离层响应情形进行模拟研究,并与实测结果进行对比. 结果表明,N*2对电离层电子浓度的影响在太阳活动高年非常明显,在太阳活动低年虽有些影响,但效果并不明显,其程度远不如高年. 在太阳活动高年,不仅是磁暴期间,在较宁静期间也必须考虑N*2的影响. 而且,在考虑N*2的作用时,还与激发态振动温度Tν有关,在采用Tν=Tn（其中Tn为背景中性大气的温度）的简化处理时,所得结果与观测结果的符合程度不如对Tν进行精确计算时所得的结果好. 模拟结果还表明,太阳活动高年,N*2作用的结果主要是使150km高度以上的F区电离层电子浓度减少,而对150km以下高度的电离层电子浓度则影响不大. 另外,N*2基本不影响F2层峰高hmF2的值.     

雷暴云准静电场对夜间电离层D区的影响

模型，计算了雷暴云电荷突然对地放电后QE场大小 在0～90km高度上的分布. 对200C的正电荷对地放电后的计算表明，在放电1ms后，在65～78km的区域内，QE场大于大气的雪崩电场，而0.5s后，该电场迅速衰减到很低的水平. 在电 离层高度上，由于电子的热化时标和电离时标极短，在QE场的作用下，夜间局部低电离层会 有比较大的响应. 对Boltzmann方程数值求解的结果表明，在某些高度上，电子分布函数有 明显的高能尾巴；在63～83km的高度上，电子平均能量为3eV＜ε＜6eV；计算的电子数 密度 的峰值扰动表明，在65～78km的高度上，电子的数密度增加，最大的电离峰值约在74km处， 大约增加了3个数量级，比电磁脉冲（EMP）的电离效果大得多.     

电离层起源的O+离子在同步高度区的分布

以卫星观测资料为基础, 应用动力论方程, 采用理论模型和数值分析方法, 研究了不同地磁活动条件下同步高度区O⁺离子的分布, 提出了O⁺离子密度和通量密度在同步高度区沿经度变化的半经验模型. 主要结果为: 在同步高度区(1) 向阳侧O⁺离子密度和通量密度较大, 背阳侧较小. (2) 地磁活动指数K_p越小, O⁺离子密度和通量密度水平及其沿经度的变化越小, K_p越大时水平及其变化越大; K_p≥6时O⁺离子密度和通量密度较K_p= 0时大一个量级. (3) 当K_p= 0或K_p≥6时, O⁺离子密度在经度120 °附近和240 °附近最大, 在磁尾最小; 当地磁活动指数K_p=3~5时, O⁺离子密度在经度0°处最大, 在磁尾最小; 无论K_p如何, O⁺离子通量密度都在经度120°附近和240°附近最大, 在磁尾最小.     

哈纳斯湖浮游动物的初步研究

哈纳斯湖位于新疆阿勒泰地区的布尔津县内,北纬48°43′—48°54′,东经86°59′—87°09′,全湖面积约45km~2,平均水深120.1m,最大深度188.5m,为构造——冰川堰塞湖。1985年以来,因为“大红鱼”即哲罗鲑(Hucho taimen(Pallas))的发现而闻名。1987年8月和1988年7月笔者两次对该湖进行考察,据调查结果共见到浮游动物21种,其中原生动物1种,轮虫11种,枝角类6种,桡足类3种。全湖平均数量60.7个/L,平均生物量0.6499mg/L。此外,本文还对该湖浮游动物的水平分布和垂直分布特点进行了论述,对该湖的供饵能力进行了估算,有助于解开“大红鱼”的迷底。     

澜沧-耿马地震的S波偏振及P波、S波振幅比变化特征

本文通过对1988年11月6日云南澜沧—耿马7.6、7.2级强震前后S波偏振角的计算分析,得出大震前后U_(SH)—U_(Sv)的三种变化图象,这种变化特征具有一定的前兆意义。与此同时,对大震前后P波、S波最大振幅比值分布和S波偏振角空间分布进行研究发现,北纬22°57′可能是澜沧、耿马两地区介质差异的分界面。     

地壳温压条件下周口店花岗闪长岩的变形破坏

实验条件采用高温高压三轴(固体传压介质)实验装置。实验的最大围压7.5kb,最高温度800℃,轴向应变率为4.4×10-6/sec,最大轴向应变约为10—15％;升温实验时,预热约1—1.5小时。试件直径10mm,高度20mm,矿物颗粒平均粒度约0.72mm;试件自然干燥。测试项目包括轴向应力和应变、围压以及声发射幅度的相对变化。试验后,沿试件纵剖面切片(垂直于主破裂面)作光学显微镜观测     

云南地区地震目录最小完整性震级研究

通过对构造活动强烈、地震活动频度高、台站分布极不均匀的云南地区开展最小完整性震级MC研究,试图为地震危险性评估和台站科学布局等研究提供参考资料.基于云南区域地震台网发展阶段,利用基于G-R关系的交互式分析方法,研究了MC的空间分布特征;采用多参数方法研究了云南8个地震区(带)的MC时间演化特征.结果表明:云南区域台网不同发展时段MC的空间分布存在较大的非均匀性,大理—丽江—盐源区、元谋区、小江带等区(带)监测能力较好,澜沧—耿马区、思普区等区(带)监测能力较低.但云南“十五”区域数字地震台网运行以来,云南省MC可达ML1.5左右,其中大理—丽江—盐源区MC可控制在ML1.0～1.5,小江带MC约为ML1.5,腾冲—龙陵区MC可控制在ML1.0～2.0,澜沧—耿马区MC可控制在ML1.5 ～2.5,思普区MC约为ML1.0～2.0.云南地区8个地震区(带)Mc时间变化特征分析结果表明,增加台站数量,优化台网布局,是提升云南地区地震监测能力的有效途径.     

荆江大堤下伏饱和粉细砂动力特性试验研究

针对荆江大堤江陵段下伏地层广泛分布的饱和粉细砂,参照原位试验成果重塑粉细砂试样,按估算的固结应力比(Kc约为1.6)对试样动剪模量、阻尼比及总应力动强度进行测试,结果表明:(1)试样应力-应变骨干曲线与Hardin-Drnevich双曲线模型假设高度吻合,Hardin公式可很好地拟合动模量/阻尼比与动应变的关系。在研究试样密实度范围内,最大动模量随围压和密实度的增加而增加,但围压对动模量的敏感性更高,且相同围压下动剪模量比与动应变关系曲线近乎重合。围压增大或密实度升高均会引起阻尼比的降低,1%应变对应的阻尼比分布在0.15~0.21之间;(2)偏压状态下以累积轴向应变5%作为液化判别标准进行抗液化强度试验,随特征振次及测试围压的增大,液化动剪应力比相应减小,试样振动孔压比最高仅能达到0.8~0.9;(3)由总应力法求取的动内摩擦角与黏聚力均随设定特征振次的增加而下降,且内聚力并非约等于0,表明动力作用下该试样具有一定的黏滞性。     

基于中国东港台站的OH气辉成像观测数据对重力波波源的事件分析

利用东港（40°N,124°E）台站于2013年9月15—16日的OH气辉成像观测数据报告了两个重力波事件（1和2）.同时,结合北京十三陵（40.3°N,116.2°E）台站的多普勒流星雷达风场数据和位于39.4°N,130.6°E位置处的SABER/TIMED卫星的温度参数分析发现,观测的两个重力波事件于2013年9月15—16日02∶00—03∶00 LT时间段,和70~110 km高度是自由传播的.利用反射线追踪方法分析表明,重力波事件1和事件2分别产生于（39.3°N,117.2°E）和（47.1°N,121.3°E）.且事件1的波源位置与对流活动和大气向上向下运动过程中产生的不稳定性吻合较好.然而,通过ECMWF再分析资料和MTSAT卫星观测数据分析表明,事件2可能由对流活动或大气向上运动过程中可能产生的不稳定性导致.利用MERRA自地面到约70 km高度的风场数据分析表明,观测的重力波事件1和事件2的水平相速度分别是83.5 m·s^-1（事件1）和80.1 m·s^-1（事件2）,均大于低层-中层大气风速-10~45 m·s^-1.因此,观测的两个重力波事件是可能从低层大气传播到中层-低热层大气的.     

南海东北部450 m以浅水层与深层海流观测结果及其谱分析

基于在南海东北部锚定测流站在450 m以浅Long Ranger ADCP测流长达77 d的资料, 以及在2000与2300 m处深层流长达7个月左右的测流资料, 进行了谱分析与计算. 得到以下几个主要结论: (1) 比较50～400 m处海流的月与季节变化, 它们的变化趋势是较为一致的. 从日平均流速前进矢量图, 其流速在大部分时间是按逆时针方向旋转而变化. 这与从对海表面高度作定性分析的结果大致符合, 海表面高度来自CCAR对TOPEX/ERS-2卫星高度计资料分析. 日与月平均流速都在11月份最大, 10月其次, 8月最小. (2) 在2000与2300 m处日与月平均流速平均地1月最强, 9月次强, 8月最弱. 从季节变化来看, 冬季(1～3月)流速最强, 秋季其次, 夏季最弱. (3) 潮流随深度变深有所变化, 在上层全日潮峰值要高于半日潮峰值, 但在200～400 m处半日潮峰要高于全日潮峰值. 在450 m以浅它们的振动皆以顺时针方向为主. 在1500 m以深全日潮峰值又高于半日潮峰值. (4) 发现自50～2300 m都存在2个多月周期振动, 其中在450 m以浅水层振动周期皆为75 d, 其振动方向为逆时针方向. 在2000与2300 m处振动周期分别为68与69 d, 其振动方向也是以逆时针方向为主. (5) 揭示在450 m以浅水层随深度变深, 振动周期有变化, 例如f >0时在50与100 m处存在22与15 d左右的显著振动. 但随深度增加, 在200～400 m处这些周期振动都不存在, 只存在较小周期13 d左右的振动, 这与深层流振动的规律有差异. (6) 在2000及2300 m处存在1个多月, 23 d, 半个月左右周期的振动. (7) 在50～2300 m皆存在4～8 d左右周期的天气过程的振动, 还存在惯性周期振动, 其振动方向为顺时针方向, 也存在8 h与6 h的短周期振动. (8) 通过交叉谱的计算, 揭示: (ⅰ) 2000与2300 m两组流速时间序列对于2个多月的周期振动(T = 68.3 d)和1个多月的周期振动都有很好的相关性; (ⅱ) 100与2300 m两组流速时间序列对于半个月周期振动(15.5 d)和2 d等都有很好的相关性.     

新震级国家标准在四川台网的应用——宽频带面波震级

利用四川区域地震台网记录到的国内2009—2016年间的217次地震事件,重新测定宽频带面波震级M_(S(BB))、面波震级M_S和部分矩震级M_W,并进行对比分析,结果显示:(1)M_S与M_(S(BB))差值分布为-0.1~0.6,其中97%的地震M_S较M_(S(BB))偏大,通过正交回归分析,M_(S(BB))较M_S系统偏小0.27左右;(2)M_W与M_S差值为-0.8~0.35,其中M_W与M_S差值在±0.3以内的地震数约为74%,由正交回归分析4.0≤M≤8.0时M_S整体偏大,且偏差值随着震级的增加呈上升趋势,偏大范围为0.1~0.4之间;(3)M_W与M_(S(BB))差值分布为-0.5~0.55,差值在±0.3以内地震占87%,正交回归分析出4.0≤M≤5.0时M_W较M_(S(BB))偏大,偏大范围为0~0.13,而5.0≤M≤8.0时M_W较M_(S(BB))偏小,偏差值均在0.23以内。总体来说,相较于M_S,M_(S(BB))与M_W的偏差更小,M_(S(BB))更接近地震矩震级M_W,更能准确评估地震震级。