非线性惯性重力内波的特征及天气意义

对大气非线性惯笥重力内波方程组,利用相平面分析法导出了相应的ＫｄＶ方程。采用直接积分法求出两类有意义的孤立波解,讨论了波解的基本特征,并着重分析了一类奇异孤立波与某些天气系统（如青藏高原５００ｈＰａ低涡）的可能联系。     

夏季青藏高原低涡结构的动力学研究

应用卫星云图资料分析了两例夏季青藏高原低涡发展过程及其结构演变,揭示出高原低涡结构特征的若干观测事实。在此基础上借鉴研究类热带气旋低涡的方法,将暖性青藏高原低涡视为受加热和摩擦强迫作用,且满足热成风平衡的轴对称涡旋系统,通过求解柱坐标系中的线性化涡旋模式,得出边界层动力作用下低涡的流函数解,重点讨论了地面热源强迫和边界层动力"抽吸泵"对高原低涡流场结构的作用。研究认为,由于边界层加热和摩擦的共同作用,高原低涡的温度场呈暖心结构。热源强迫的边界层低涡的散度场存在一个动力变性高度,该高度的位置与边界层顶高度有关。通过边界层动力抽吸作用,当边界层顶有气旋性涡度时,能引起边界层低涡的水平辐合运动和随高度增强的上升运动,并可加强低涡的切向流场;如果低涡的中心区域为"内冷外热"型加热分布,则热源强迫的低涡中心区域下层为辐散气流和随时间减弱的切向流场,上层为辐合气流和随时间增强的切向流场,并伴有下沉运动,从而有利于形成涡眼(或空心)结构,在卫星云图上表现为低涡中心为少云(或无云)区,即这类高原低涡具有与台风类似的眼结构,因而可视为类热带气旋涡旋的新例证。最后通过高原低涡的简化模型对低涡所含的波动进行了分析和讨论,结果表明:高原低涡中既含有涡旋Rossby波,又含有惯性重力波,即低涡波动呈现涡旋Rossby-惯性重力混合波特征。     

基于卫星观测的两例青藏高原低涡结构的初步分析

应用风云2C卫星云图和配有云顶亮温的MTSAT卫星红外云图,描述了两例青藏高原低涡形成、发展及消亡过程,云图清晰显示了高原低涡具有涡眼和暖心结构的特征,并利用水汽图分析揭示了缺乏水汽供应是导致这类低涡不能进一步发展并移出高原的重要原因.最后用1°×1°NCEP分析资料对高原低涡形成眼结构时的基本物理场进行了诊断计算.结果表明:低涡整体为上升气流,而涡眼区在近地层为下沉气流,上层为相对涡区较弱的上升气流;低层辐合,高层辐散.进而印证了动力学研究工作得出的高原低涡具有与热带气旋类低涡(TCLV, tropical cyclone-like vortices)类似的涡眼和暖心结构特征的结论.     

高原低涡结构特征模拟与诊断的初步研究

利用二重嵌套的非静力中尺度数值模式MM5对2005年7月28—29日的一次高原低涡过程进行了数值模拟,并利用模拟结果对此次低涡的结构进行了初步分析。结果表明．-MM5模式对此次低涡过程有较好的模拟能力,模拟出的位势高度场分布和涡度场结构与实况基本吻合。此次高原低涡具有同热带气旋相似的涡眼（空心）结构和暖心结构。在流场上,高原低涡在涡眼区下层表现为辐散下沉运动,上层为辐合上升运动;而在涡心四周下层表现为辐合上升运动,上层为辐散下沉运动;在涡度场上,高原低涡下层为正涡度区,上层为负涡度区。     

高原低涡结构特征模拟与诊断的初步研究

利用二重嵌套的非静力中尺度数值模式MM5对2005年7月28—29日的一次高原低涡过程进行了数值模拟,并利用模拟结果对此次低涡的结构进行了初步分析。结果表明：MM5模式对此次低涡过程有较好的模拟能力,模拟出的位势高度场分布和涡度场结构与实况基本吻合。此次高原低涡具有同热带气旋相似的涡眼（空心）结构和暖心结构。在流场上,高原低涡在涡眼区下层表现为辐散下沉运动,上层为辐合上升运动;而在涡心四周下层表现为辐合上升运动,上层为辐散下沉运动;在涡度场上,高原低涡下层为正涡度区,上层为负涡度区。     

一次高原低涡东移引发强降水过程的数值试验

以2008年7月20-22日一次高原低涡东移出高原例,利用MM5中尺度模式进行数值试验,分析冷空气和南北风强度变化对低涡维持和发展的影响以及对伴随的强降水过程的影响,探讨高原低涡发展维持机制和降水发生机制.分析结果表明:对流层中低层冷空气势力强弱较南北风场变化对降水落区和强度、低涡维持和发展,以及涡区物理量特征都有着更大的影响.适度的冷空气入侵有利于低涡的维持与发展,而过强的冷空气入侵,不利于辐合上升运动的维持,并降低大气的饱和程度,使高原低涡强度迅速减弱,过程降雨量明显减少.     

振荡型Rossby孤立波与大气阻塞

从正压涡度方程出发,在弱非线性和弱基流切变条件下,导得了描述非线性大气长波活动的推广的Ｋｄｖ方程,并得到了方程的孤立波解及其色散关系。取近似于实际大气运动的物理参数作数值计算,得到了振荡型Ｒｏｓｂｙ孤立波的水平结构和移动特征,其结果较之寻常的Ｋｄｖ孤立波更接近于实际大气中的阻塞流型。     

斜压大气中非线性ROSSBY波

本文利用位涡守恒方程,导出了斜压大气中非线性Rossby波满足KDV方程和MKDV方程,求得了斜压大气中非线性Rossby波足椭园余弦波和孤立波,并对它们的性质进行了讨论,着重用斜压Rossby立波的性质解释了大气中的一些重要天气现象如极涡、阻塞高压和切断低压。     

具有任意阶非线性薛定谔方程的新行波解

对具有任意阶非线性薛定谔方程的行波解进行了研究。给出具有任意阶非线性薛定谔方程的精确解。利用行波变换和辅助函数法把具有任意阶非线性薛定谔方程最终转化为一个非线性常微分方程的解,通过对这个微分方程的研究可以得到具有任意阶非线性薛定谔方程的行波解。具有任意阶非线性薛定谔方程存在的孤立波解、三角孤立波解、扭孤立波解、Jacobi椭圆函数解。得到了具有任意阶非线性薛定谔方程新的Jacobi椭圆函数解。     

冬半年青藏高原低涡发生发展的天气学分析

本文针对冬半年高原低涡几个不同源地的低涡生成背景,着重分析500hpa环流场,指出:地形对低涡生成是非常重要的条件,但一定范围内有利的环境流场也是低涡生成不可缺少的外部条件。并给出了不同涡源区有利于低涡发生,发展的500hpa环流形势。     

青藏高原上中尺度对流系统东移传播成因

运用1998年夏季日本静止气象卫星探测反演出的红外辐射亮温资料,对青藏高原上的中尺度对流系统(MCSs)进行了自动追踪,进而对移出高原的MCSs进行了分类,在此基础上,运用空间数据挖掘中的决策树方法得到了东移出高原的MCSs与其环境物理量场之间的关系,结果表明,在400hPa上,当MCSs的中心位置位于100°E附近时,移出高原且向东南方向移动的MCSs仅与该等压面上的高度和温度有关;而向东北方向移动的MCSs仅与高度和假相当位温有关;此外,移出高原且方向向东的MCSs主要决定于等压面高度、散度、涡度和假相当位温这4个物理量值。在500hPa上,位于东经104°E以西且最终移出高原的MCSs,决定其是否移向东北方向的环境物理量因素为K指数和水汽通量散度,而影响其向东南及东方向移动的因素则较多。     

Dynamic responses of top tensioned riser under combined excitation of internal solitary wave, surface wave and vessel motion

An investigation on the dynamic response of a top tensioned riser (TTR) under combined excitation of internal solitary wave, surface wave and vessel motion is presented in this paper. The riser is idealized as a tensioned slender beam with dynamic boundary conditions. The KdV-mKdV equation is chosen to simulate the internal solitary wave, and the vessel motion is analysed by using the method proposed by Sexton. Using finite element method, the governing equation is solved in time domain with Newmark-β method. The computation programs for solving the differential equations in time domain are compiled and numerical results are obtained, including dimensionless displacement and stress. The action of internal solitary wave on the riser is like a slow powerful impact, and is much larger than those of surface wave and vessel motion. When the riser is under combined excitation, it vibrates at frequencies of both surface wave and vessel motion, and the vibration is dominated by internal solitary wave. As the internal solitary wave crest passes by the centre of the riser, the maximum displacement and stress along the riser occur. Compared to the lower part, the displacement and stress of the riser in the upper part are much larger.     

青藏高原冬季降水时空分布特征研究

青藏高原冬季降水的气候特征认识对高原冬季雪灾的防御有着重要意义。基于青藏高原54个气象站1971~2010年冬季(12~2月)逐月降水量资料,利用现代统计方法分析了青藏高原冬季降水的时空分布特征及突变现象,利用经验正交函数(EOF)和旋转经验正交函数(REOF)概括出高原冬季降水的6种主要空间分布型以及区域性特征进行分析。结果表明:冬季降水分布不均匀,偏东偏南部降水量相对较多,冬季降水在12月最少,2月最多;EOF对青藏高原地区冬季降水分解为6种模态,全区一致型、南北部型、东西部型、川西型、高原腹地型和西部型模态;EOF第1模态时间系数表明高原大部分地区冬季降水在20世纪90年代有显著增加、且存在14年左右的周期变化特征。REOF分析表明,高原地区冬季降水的局地特征显著,而高原腹地与中东部地区变化特征显示了高原冬季降水的主要变化特征,与EOF分析第1模态的变化特征较为一致。     

青藏高原挠曲均衡重力异常特征及其地质意义

自新生代印度板块的块持续碰撞与俯冲作用下,青藏高原经历了快速隆升与复杂的岩石圈改造过程,但高原现今的垂向动力学机制和地壳形变特征仍然存在争议。基于非均一有效弹性厚度的挠曲模型,利用地形和地球重力场模型数据,计算了青藏高原及邻区的挠曲均衡重力异常。结果显示,青藏高原的均衡重力异常在-120~90 mGal之间,高原中部为明显的正异常特征,边缘为显著的均衡负异常。极小值出现在青藏高原西北部及其相邻的帕米尔高原,极大值则出现在与之紧邻的喜马拉雅块体西北部。此外,在青藏高原北面和东面,塔里木盆地和四川盆地显示出大片的均衡正异常。这些特征说明青藏高原及邻区地壳现今处于非均衡的状态,在板块碰撞挤压作用下,老的块体地壳整体发生抬升,导致了均衡正异常特征;而年轻的造山区域,地壳形变主要表现为地表抬升与下地壳强烈增厚,形成了均衡负异常。在高原中部和北部,均衡调整方向与地壳垂向运动趋势相一致;但在高原南面（喜马拉雅块体）和东面（四川盆地）,均衡调整方向与地表形变观测结果相反。这说明印度板块碰撞与俯冲仍然控制着青藏高原南部、东部及其相邻块体的地壳形变过程,然而在更北的区域,地壳正通过均衡调整恢复均衡状态。      

青藏高原500hpa高压的活动与东亚大型天气系统的演变

本文着重分析了青藏高原500hpa高压因伊朗高压脊东伸、分裂产生过程中和东移过程中,西风带波动、印度季风低压以及100hpa层流型的一系列变化,从而说明青藏高原500hpa高压产生和东移的环流背景。     

大陆岩石圈的增厚及对流剥离对青藏高原隆升的影响

伴随着印度板块对欧亚板块南缘的碰撞、挤压,青藏高原地壳及下伏地幔岩石圈的厚度增加了１倍。增厚岩石圈热结构的变化可导致高原海拨下降约１５００ｍ。其对流剥离并被较热的软流圈物质替代可用以解释青藏高原自８百万年或３百万年前开始的快速隆升。大陆岩石圈的增厚及热结构变化和对流剥离可能是青藏高原自９百万年前开始的夷平—快速隆升过程的主导控制因素。     

Red Clay Sediment in the Central Chinese Loess Plateau and Its Implication for the Uplift of the Tibetan Plateau

Introduction A set of reddish clay-silt-sized sediments named red clay underlying the Quaternary loess-paleosol sequence widely distribute in the Chinese Loess Plateau. The thickness of the red clay sediments ranges from decades of meters to over 100 m (Evan et al.1991,Mo and Derbyshire 1991, SUN et al. 1997&1998, DING et al. 1999, GUO et al. 2001, QIANG et al. 2001). Previous studies show that not only loess-paleosol (e.g.LIU et al.1985,AN et al.1990,DING et al.1992),but also red …