火星沙尘暴及其与大气波动的相互作用

火星上的气候跟地球有着重要的相似之处,两者的比较研究对于我们更好地了解地球大气历史和未来的演化具有重要意义.火星地表和大气中的沙尘及沙循环是火星气候系统中极为重要的一环,而沙尘暴是火星沙循环中最重要的动力学过程.基于已有的火星沙尘暴和大气波动的研究结果,我们对火星沙尘暴的发生时间和空间尺度以及季节演化进行了归纳;并对火...     

中蒙地区沙尘暴研究的若干进展

本文首先回顾了近20多年来我国沙尘暴研究的3个主要阶段,然后从沙尘观测、沙尘暴气候学、沙尘暴爆发和沙尘传输的环流型、沙尘暴活动的年代际变化和原因、以及待深入研究的问题等5方面简要评述了它的研究进展和问题. 指出中蒙沙尘主要来源于中国西北及蒙古国南部和西北部地区;随沙尘天气强度逐渐加强（即从背景大气到浮尘、扬沙、沙尘暴、强及特强沙尘暴）,它们的地面沙尘浓度约按3倍的比率依次递增;揭示了我国北方及蒙古国南部的七大沙尘暴多发区,沙尘暴主要出现在春季午后至傍晚间丰富的沙源,强风和不稳定的大气层结是形成沙尘暴的3个主要因子;中蒙地区沙尘暴爆发的环流主要有低压冷锋型和低压、冷锋加中尺度系统的强对流型两类,前者占绝大多数,后者是极少数,但为沙尘暴爆发短期预报的难点,沙尘的传输主要决定于低空环流型;近50年来中蒙地区的沙尘暴活动呈波动变化,而且中蒙中、东及西区三区系的变化不完全相同. 它们与北方风沙区生态环境恶化,特别是蒙古及日本海附近气旋频数的年代际变化有关;防御沙尘暴重点要抓上述七大多发区生态环境的治理及沙尘暴预警系统的建立,治理措施要因地制宜;要加强沙尘暴爆发和沙尘输送的数值预报和模拟研究.     

风场对藻类在太湖中迁移影响的动力学研究

在Ｗｅｂｓｔｅｒ等人工作的基础上,以三维湖流为背景,考虑了波浪及藻类自身浮力的影响,建立了一个太湖梅梁湾三维藻类迁多模型,以研究在不同几场作用下藻类在湖泊中的迁移过程。模拟结果表明,不同风场对于藻类在湖泊中的水平及垂直分布影响很大,并且存在着一临界风速,其范围在２－３ｍ／ｓ之间,当几速小于临床风速时,水面可以拟看作水动力学光滑,没有波浪产生,在水表面藻类顺着风向迅速的向迎风岸的边漂移,形成藻类大量     

太湖水动力学三维数值试验研究─2.典型风场风生流的数值计算

本文用垂直谢匀分五层,水平网络蹁为１ｋｍ的压缩σ坐标系下的三维数值模型,计算了太湖典型风场ＳＥ,ＮＷ,ＳＷ风生流,分析了太湖湖流及由各层流场平均得到的整层平均流肪在这三种典型风场作用下随时间的演变特征,探讨了风应力,水面倾斜压强梯度力,湖底摩擦力三者对湖流垂直结构的影响,初步揭示了太湖湖流垂直结构形成的机理。     

使用印度强震台阵数据估算峰值地面水平加速度的衰减关系

研究了印度境内的喜马拉雅山地区峰值地面水平加速度的一种衰减关系。资料源自印度强震台阵记录的５次地震中提取的６６个峰值地面水平加速度。目前使用的分析方法是两步成层的回归模型,其衰减关系假设为：ｌｏｇ（Ａ）＝－１．０７２＋０．３９０３Ｍ－１．２１ｌｏｇ（Ｘ＋ｅ＾０．５８７３Ｍ）式中,Ａ为峰值地面加速度（ｇ）,Ｍ为城级,Ｘ为震源距。残差平方和为０．１４。把这一衰减关系与其他的衰减关系进行了比较。与其它关     

水平向基岩强地面运动参数衰减关系研究

本文建立了我国新的水平向基岩分区地震动参数衰减关系（加速度、速度峰值,反应谱平台高度值,5％阻尼比加速度反应谱,时程强度包络函数）,适用震级范围为Ms5．0～8．0,距离0～200km,周期T=0．04～6S。     

沙尘暴电效应的实验观测研究

利用国内大型风沙物理风洞实验模拟沙尘暴电现象,研究风沙起电机理,结果表 明,不同风速下不同沙粒会产生不同极性的电场强度和电位效应,风沙电随风速增大而增强 ,且随沙粒度增大而减小. 在沙漠区的16m,8m,4m和1m高度上观测到27次不同沙尘暴天气 过程的电场和风速随时间变化. 结果表明, 在晴天4个高度上的电场均为小正电场值,电场 随高度降低而减小,最大电场强度在5kV/m以下,日风速变化对各层电场起伏没有较大影响 . 有沙尘天气,各高度上的电场强度随风速变化而变化. 16m高度上电场均为负值,平均值 为 -20kV/m;中层8m 电场一般为较高正电场值,达到10～40kV/m,与16m高度上电场呈反相 关;下层1m 电场值变化一般很小,在1kV/m以下. 在强沙尘暴天气4个高度上的电场均为负 电值,电场值随高度降低而减小,16m高度上最大平均电场强度达到-200kV/m以上,瞬时值 超过 -2500kV/m,与晴天电场矢量相反.     

1999年台湾集集地震近断层竖向与水平反应谱比值的研究

选取了1999年9月21日台湾集集7.6级地震主震中68组断层距在20km以内的近断层台站记录和46组断层距在40~70km的东部台站记录,按台站的上下盘位置、场地条件和断层距分组,对其竖向和水平加速度反应谱比值V/H进行了统计分析。研究表明:1)断层的滑动方向和断层破裂的传播方向对断层距在3km以内的台站上的地面运动谱比值V/H有一定影响,且主要体现在中短周期范围内,例如平行断层方向的谱比值要比垂直断层方向的谱比值大。在下盘断层距3~20km的范围内,场地条件对V/H基本没有影响。2)在集集地震中长周期(>3s)部分的谱比值通常>32,且有一个较高的峰值,表明其竖向运动加速度中的长周期分量大于其它地震。3)对于下盘的台站,地面运动在短周期(<0.2s)段的谱比值不随断层距的增加而减少。与中远(>40km)距离的台站相比较,近断层台站的V/H在工程界关心的周期范围内普遍较大。4)场地条件对谱比值V/H的影响在近断层处不显著。在远离断层的东部台站上,硬土场地谱比值V/H在长周期段大于软土场地     

合肥地区沙尘暴降尘过程的大气细粒子谱观测研究

2010年3月20日至3月28日,利用大气细粒子谱分析仪对合肥地区大气细粒子谱进行连续在线观测.观测过程涵盖整个沙尘暴降尘期、间歇性降雨期及晴好天气粒子浓度增长期.颗粒物数浓度分析表明,沙尘暴降尘期内核模态(Nucleation mode, 5~20 nm)、爱根核模态(Aitken mode, 20~100 nm)和积聚模态(Accumulation mode, 100~1000 nm)粒子浓度分别为898 cm-3、3424 cm-3、1587 cm-3,并未明显高于间歇性降雨期(粒子浓度分别为255 cm-3、1509 cm-3、1213 cm-3)和晴好天气粒子浓度增长期(粒子浓度分别为706 cm-3、4891 cm-3、2468 cm-3);沙尘暴降尘期粗粒子模态(Coarse mode, 1~10 μm) 粒子值达到 48 cm-3,浓度远高于其他观测期.粒谱分析表明:合肥地区大气细粒子谱呈典型双峰结构,第一峰值出现在10~20 nm之间,第二峰值出现在100 nm左右,而且不同天气条件下细粒子谱峰值位置略有不同;沙尘暴降尘期,粒径10 nm以下和400 nm以上粒子浓度值高于间歇性降雨期和晴好天气粒子浓度增长期,而并非只有粗粒子模态粒子浓度高于其他时段.     

大地震纬向分布的基本规律与动力学解释

统计了 1 90 0～ 1 999年全球大地震 (M≥ 7.0 )的纬向分布 ,进一步证实了全球大地震的分布的确存在不对称问题 ,北、南半球大地震发生的次数不对称 ,北半球多 ,南半球少 ;二个半球大地震集中分布的区域不对称 ,北半球大地震集中分布的区域为 1 5°～ 55°,南半球集中分布的区域为 0°～ 35°;北半球有 3个明显的大地震分布区间 ,即 1 5°～ 2 0°,35°～ 45°,50°～ 55°;两极地区无大地震。并且导出了计算日、月对地壳纬向水平引潮力达到极值的计算公式 ,根据日、月水平引潮力达到极值时的纬度分布的规律 ,较好地解释了全球大地震分布的不对称问题     

水汽螺旋度和热力螺旋度在华北强“桑拿天”过程中的分析及应用

"桑拿天"是发生在夏季高温、高湿环境之下的重要天气现象.而过去单靠温度这一变量来诊断预报"桑拿天",有较大难度.而且从已有的研究中,"桑拿天"多发生在下沉运动或相对稳定的环流背景下.因此,寻找一个简单有效、且使用方便的物理变量来揭示"桑拿天"高湿、高湿的综合特征,显得特别重要.本文在前人研究的基础上,将以往暴雨研究中的IM (Ingredients-based Methodology)理论方法拓展至"桑拿天"的研究,将过去表征桑拿天高温、高湿、下沉运动环流特点的这些单个物理量综合进IM方法,尝试性地引入热力螺旋度(TH)、水汽螺旋度(MH)、以及湿热力螺旋度(MTH)等,对发生在2002年7月30日-8月4日和2009年7月7-9日的两次华北地区高温高湿的强"桑拿天"过程进行动力识别和诊断,并与广义湿位涡(GMPV)进行对比分析.分析结果表明,MH的异常大值区相对集中在北京及其周边的华北地区的对流层低层,并维持.而TH的异常大值区涵盖的范围远大于我们要研究的华北地区"桑拿天"的爆发范围.即使结合了温、湿效应的MTH和GMPV的异常大值区,其涵盖的范围亦逊于MH对"桑拿天"的动力识别.可见,在夏季普遍高温的大环境下,湿度是华北闷热的"桑拿天"爆发的一个决定性因素.结合了环流特征与湿度效应的MH,是对"桑拿天"进行动力识别的一个优化因子,具有较大的实际应用价值.     

An alternative approach in establishing relation between vertical and horizontal gradients of 2D potential field

The relation in which the vertical and horizontal gradients of potential field data measured along a profile across a two‐dimensional source are a Hilbert transform pair is re‐established using complex domain mathematics. In addition, a relation between the measured field and its vertical gradient in terms of a closed‐form formula is also established. The formula is based on hypersingular or Hadamard's finite‐part integral. To estimate the vertical gradient directly from the field data, Linz's algorithm of computing Hadamard's finite‐part integral is implemented. Numerical experiments are conducted on synthetically generated total magnetic intensity data with a mild level of noise contamination. A model of a magnetically polarised vertical thin sheet buried at a finite depth within a non‐magnetic half‐space was considered in generating the synthetic response. The results from numerical experiments on the mildly noise‐contaminated synthetic response are compared with those from using classical Fourier and robust regularised Hilbert transform‐based techniques.     

近场地震作用下不规则层间隔震结构的动力响应分析

层间隔震结构作为一种新型的隔震形式,不仅可以降低上部结构的动力响应,还可以弥补基础隔震结构的不足.现有研究多集中在远场地震作用下的规则层间隔震结构.本文利用通用结构分析与设计软件SAP2000分别模拟了一幢8层带裙房钢筋混凝土框架层间隔震结构、基础隔震结构和抗震结构,分析并对比了三种结构在近场地震作用下动力响应特征.结果表明在近场条件下三种结构顶层均出现不同程度的鞭梢效应;相比抗震结构两种隔震结构具有很好的减震效果,而且基础隔震结构的减震效果好于层间隔震结构;由于结构刚度突变的部位剪力较大,所以应对其裙楼顶部予以加强.     

Dynamic characteristics and horizontal transports of internal solitons generated at the Columbia River plume front

River plume front-generated internal solitons play an important role in the interaction between the plume and coastal waters. The internal solitons drive a non-harmonic velocity field, resulting in a horizontal transport that carries plume water seaward and redistributes nutrients and sediments. In this study, we present observations of internal solitons generated at the Columbia River plume front that separates the new, tidal plume, older plume and coastal waters. Scale analyses suggest that the plume front-generated internal solitons are highly non-linear waves, and their dynamic properties do not conform to any weakly non-linear theory. Thus, a high-order Korteweg–de Vries (KdV) theory is used to analyze the internal solitons. The comparison between theoretical values and cruise data shows that the high-order KdV model is much better than the weakly non-linear theories for prediction of the soliton dynamic parameters. Based on the model, we develop theoretical and numerical solutions of the soliton-induced upper layer horizontal transport and Lagrangian water parcel transport distance, which shows that the water particle drift, during the internal soliton passage, is as far as 1 km, and demonstrates the role of the internal solitons on the exchange between the plume and ambient coastal water. Energy fluxes caused by the internal solitons are estimated using the high-order KdV theory. The leading soliton fluxes 2.0×10³ W m⁻¹ per unit crest length, and carries energy of 4.2×10⁵ J m⁻¹. The total energy carried by the eight internal solitons is 1.6×10⁶ J m⁻¹, about 70% of the total frontal energy.     

中国地区地磁场水平梯度的计算与分析

根据2000年中国地区156个地磁台站和复测点的实测数据以及国境外的6个地磁台站实测数据,加上国境外36个IGRF点,分别利用Taylor多项式模型和曲面Spline模型,建立了中国地区地磁场总强度(F)、磁偏角(D)和磁倾角(I)的地磁模型,通过对两种模型中各分量的φ(纬度)和λ(经度)进行微分,计算得到F、D、I的水平梯度值,并绘制相应分量沿南北方向和东西方向的水平梯度图,将其与2000年IGRF10的水平梯度图作比较,最后对水平梯度的空间分布以及三种梯度图进行了分析比较.结果表明:F和I的水平梯度主要随纬度变化,F随纬度增加,变幅约为7.0～6.0 nT/min,在中部地区(25°～35°N,90°～120°E)强度达到最大;I随纬度的增加,变幅约为2'/min～1'/min;D的水平梯度随纬度和经度而变化,随着经度和纬度的增加,变幅分别约为0.4'/min～-0.3'/min和-0.1'/min～-0.4'/min.     

基于历史地震数据的地震烈度与人员死亡率相关性研究

基于历史震例数据,通过对不同烈度的人员死亡率的分析发现,人员死亡率与地震烈度存在着正相关关系,即人员死亡率随烈度的增加而增大,不同烈度的人员死亡率有各自的分布区间范围,而通过对相邻烈度的人员死亡率的分析发现,相邻烈度人员死亡率存在着1个数量级的倍数关系,一般在10倍左右,在低烈度区域,倍数关系集中于偏向大于10倍的区间范围;在高烈度区域,倍数关系集中于小于10倍的区间范围。在此结果上,基于地震烈度、震级等因素构建了烈度人员死亡率模型,决定系数R²值为0.8667,拟合结果相对较好,能够为后续基于分烈度人员死亡率的地震人员死亡评估模型提供参考。     

土质边坡剖面上动力响应异常点与潜在滑动面位置的关系研究

通过数值分析对土质边坡动力响应规律进行研究,发现在土质边坡剖面上动力响应参数分布异常的地方跟通常认为的潜在滑动面有很好的对应关系,说明在坡体内发生较大剪应变处土体的动力特性可能已经发生改变,从而使动力传递异常.     

日、月对孕震区的水平引潮力与震源机制的关系

根据计算日、月对孕震区水平引潮力方位角的表达式及美国哈佛大学提供的全球 Mw≥7.0的矩张量地震目录 ,选取了 1 980年 1月至 1 999年 1 2月全球发生的 (Mw≥ 7.0 ) 2 4 2次地震。利用地震目录中提供的地震矩张量参数 ,计算了每次地震发震应力场 P轴、T轴的方位角。同时计算了每次地震时日、月对震中区水平引潮力的方位角。将此方位角与 P轴、T轴以及二组断层面的走向进行对比分析。结果表明 ,日、月对震中区的水平引潮力方向与 P轴、T轴的方位角及二组断层面的走向互相平行或互相垂直 ,其平行或垂直的一致性非常好。平行或垂直相差在1 0°、2 0°、30°之内的发震概率分别达到了 0 .41 4、0 .736、0 .945。这个结果表明 ,日、月对孕震区的水平引潮力与大地震的发生密切相关。并进一步讨论了日、月对孕震区的水平引潮力对大地震发生的调制作用     

Application of the Levenberg-Marquardt Method in Improving Technology of the Seismic Influence Field

Attenuation relation of seismic intensity is fitted by using 152 complete isoseismic lines from 65 earthquakes which were greater than M_S4.0 from 1940 to 2015 in Inner Mongolia and neighboring regions. Meanwhile, based on the difference of land form and geological structure characteristics,the study area is the divided into eastern, western and central. The intensity attenuation relationships are established separately by using the LM (Levenberg-Marquardt) method and elliptic attenuation model. Comparisons are made by using the earthquake affecting field model of North China and computed results. The analytical study shows that the relation obtained represents the features of earthquake damage distribution in the areas well, and has positive meaning to guide loss assessments immediately after a destroyed earthquake.     

地磁场H、D受HVDC输电干扰特征分析

以受宁东线高压直流（HVDC）输电干扰相对严重的11个地磁台站为主要研究对象,以蒙城台为干扰幅度量取的参考台站,研究了地磁场水平分量H、磁偏角D受HVDC输电的干扰特征.发现H和D受HVDC输电干扰具有同步性和偏向性;同一HVDC输电线路两侧H和D干扰幅度具有线性关系,但线性关系明显弱于垂直分量Z干扰幅度的比例关系;接地极附近台站各自的Z、H、D干扰幅度具有线性关系.之后对H和D干扰产生的机理进行了深入的定性分析.根据得到的干扰特征的结论,提出了以红山台Z、H、D为输入的本研究相关台站的Z、H、D为输出的自动计算方法.经过误差分析,本方法平均误差水平低于国家地磁学科中心当前使用算法误差水平,最高降幅达42.9%.