大气边界层物理学的研究进展和面临的科学问题

回顾了大气边界层物理学的发展历史，总结了该领域国际上目前所取得的主要研究进展，提出国内外在未来大气边界层物理学研究方面可能面临的一些主要科学问题，还对未来大气边界层物理学的发展方向提出若干建议，同时也指出了大气边界层物理学研究在思想和方法上应该注意的一些相关问题。     

大气边界层相似性理论及其应用

系统总结了大气边界层似性理论及其在湍流通量湍应用方面的研究进展，提出了该领域目前所遇到的一系列难题及未来发展方向。介绍了最近在这方面所取得的一些新的研究成果，客观评价了这些新成果的理论价值和应用现状。     

青藏高原大气边界层结构及其发展机制研究

研究青藏高原大气边界层对于我们认识其地面的热量与水分收支状况,了解高原及其周边地区的天气和气候变化具有重要意义。然而,高原大气边界层观测资料的匮乏制约着青藏高原的天气与气候研究。首先,梳理了针对青藏高原大气边界层的大气科学试验情况;其次,归纳了青藏高原大气边界层的高度与风场结构、温度与湿度场结构的研究进展,并从热力学和大气动力学角度介绍了大气边界层的发展机制,在此基础上,对目前研究中存在的不足进行了探讨,指出青藏高原大气边界层的研究还处于揭示现象阶段,对发展机制的研究不够深入,对整个高原面上不同区域同一时间的联动研究较少。针对上述不足之处对未来的研究方向进行了展望。     

珠峰地区夏季大气边界层结构初步分析

利用中国科学院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站2007年7、 8月的部分无线电探空资料和风温廓线仪资料, 分析了珠峰地区夏季大气边界层结构. 结果表明: 珠峰地区夏季边界层高度日变化较大, 气温日变化明显. 下午和傍晚可能因为冰川风的存在, 多为偏南风, 风力相对较大. 珠峰地区风速时空变化较大, 特别是下午, 在上空大约1 800 m到2 300 m处风速多为随高度增大, 再往上又减小, 而且此处多为偏西风和偏东风. 这可能与大尺度的大气环流有关, 受地形和冰川影响相对小得多.     

光束抖动频谱遥感大气湍流外尺度的理论与实验

本文在微扰理论的基础上导出了高斯光束抖动归一化频谱的普遍表达式和准直光束、球面波光束在均匀光路条件下的分析表达式。计算表明这些频谱中存在一个与湍流外尺度、横截风速有确定关系的峰值频率。我们根据这个特征利用大气相干长度测量仪进行了湍流外尺度的遥感实验，与此同时用五台三杯风速计测量了光路中的平均风速。实验结果指出，离地面８ｍ高度上的湍流外尺度在２．６－７．０ｍ之间变化，平均值为４．９ｍ     

藏北高原地区干、雨季大气边界层结构的不同特征

利用2004年4月预试验期(PIOP)和8月加强期(IOP)的无线电探空仪观测资料,分析了藏北高原地区干、雨季大气边界层结构的不同特征.结果显示:藏北高原地区边界层虚位温、比湿等日变化大,对流混合层高度较高,高度干季在2 211～4 430 m之间,雨季在1 006～2 212 m之间,干季的对流混合层高度明显高于雨季...     

珠峰北坡地区近地层大气湍流与地气能量交换特征

利用珠峰北坡曲宗地区连续一年的大气观测资料（2005年4月至2006年3月）,分析了珠峰北坡地区近地层大气湍流宏观统计特征和西南季风爆发前后地气能量交换特征。研究表明在珠峰北坡地区Monin Obukhov相似定律同样适用。拟合得到了珠峰北坡曲宗地区近地层无因次风速分量方差以及温度和湿度归一化标准差和静力学稳定度的函数关系。研究得出曲宗地区能量平衡各分量（净辐射通量、感热通量、潜热通量和土壤热通量）以及地面加热场具有明显的季节变化和日变化规律。尤其是在西南季风的影响下,曲宗地区感热通量和潜热通量在季风爆发前后具有明显相反的变化趋势。其它特征参数（波文比和地表反射率）在西南季风爆发前后的变化规律也十分明显。     

干旱区陆面过程和大气边界层研究进展

干旱区陆面过程和大气边界层不仅与气候、生态、水资源密切相关,而且影响我国气候格局和东亚大气环流,是一个十分重要的研究领域,近20多年已取得了比较系统的研究进展.从干旱区陆面热力和水分过程特征、干旱区大气边界层结构特征、干旱区陆面过程参数及其参数化公式、非均匀下垫面大气边界层理论、干旱城市大气边界层特征与污染机理等方面归纳总结了干旱区陆面过程和大气边界层领域取得的部分研究进展.并且,认为科学试验的代表性、复杂下垫面的影响、尺度转化、地表能量不平衡、极端天气过程的相互作用、水分过程的复杂性等问题是干旱区陆面过程和大气边界层研究领域的突出问题和未来研究重点.     

格子玻尔兹曼方法及其在大气湍流研究中的应用

文章的目的是对格子玻尔兹曼方法进行系统的介绍，格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method)的出现直接来源于20世纪60年代的元胞自动机(Cellular Automata)思想，而这一方法用于解决流动现象时，又可以追溯到19世纪的分子运动论，求解的是Boltzmann提出的玻尔兹曼输运方程，因此将这一方法称为格子玻尔兹曼方法，之前也被称为格子气自动机(Lattice Gas Automaton)。该方法多用于研究复杂现象，如材料晶体凝聚时的生长过程、城市土地利用的演化等方面。在20世纪70年代由Hardy、Pomeau和Pazzis建立了第一个用于研究流体运动的格子气自动机，此后，这一方法被广泛用来模拟各种流动问题，诸如二相流、孔隙介质中的渗流等，并根据这一方法开发了相应的商业软件PowerFlow。同时，格子玻尔兹曼方法由于其在微观水平描述运动的特点，成为研究湍流的一个很好的数值计算工具，特别是用其进行直接数值模拟(DNS)计算，成为继传统的差分法、有限体积法和谱方法之后的又一有力的手段。而作为大气运动的一个主要现象的大气湍流，比普通湍流更加复杂，在这里着重介绍了大气湍流的特点和应用格子玻尔兹曼方法模拟湍流的发展过程。     

古尔班通古特沙漠及周边区域冬季大气边界层高度对地表积雪的响应

古尔班通古特沙漠是中国唯一冬季存在长期积雪的沙漠,在此特殊地理环境下,沙漠及周边区域冬季雪深和边界层高度的时空变化特征和相互关系尚未明确。本文利用1980—2019年SMMR（Scanning Multichannel Microwave Radiometer）、SSM/I（Special Sensor Microwave/Imager）、SSMI/S（Special Sensor Microwave Imager/Sounder）被动微波遥感雪深数据、古尔班通古特沙漠腹地雪深观测数据和ERA5再分析资料（the Fifth Generation ECMWF Reanalysis）边界层高度数据,分析了沙漠及周边区域冬季雪深和边界层高度的时空变化特征与相互关系。结果表明：古尔班通古特沙漠及周边区域冬季雪深年均值为8.45 cm,整体呈现东北部和南部积雪较深,其他区域积雪较浅并呈现出由沙漠中心区域向四周逐渐减少的特点,雪深在古尔班通古特沙漠及其东北、南边的邻近区域呈升高趋势,剩余地区呈下降趋势。古尔班通古特沙漠及周边区域冬季边界层高度年均值为105.54 m,呈现东南部和西北部高,中心沙漠区域、东北部、西南部较低的特点,边界层高度在沙漠及周边区域升高而其他区域降低。古尔班通古特沙漠的冬季雪深和大气边界层高度时空变化整体呈负相关,其中93.17%以上的沙漠区域呈负相关,平均相关系数为-0.32,最大相关系数绝对值为-0.58,空间相关系数为-0.42（P<0.05）。     

非均匀下垫面边界层研究现状与展望

评述了非均匀下垫面大气边界层研究的现状和当前发展所面临的一些问题,就近年来非均匀下垫面边界层这一大气边界层研究中的难点和热点问题的由来,所使用的研究方法和手段的发展以及目前面临和亟待解决的问题做了系统的归纳,并对未来非均匀边界层研究发展的趋势和研究方法做了展望。     

非线性时间序列分析的最新进展及其在地球科学中的应用前景

评述了非线性时间序列分析的最新进展,包括相空间重构、序列性质的鉴别、建模与预报,同时介绍了非线性时间序列分析在地球科学中的应用概况。     

比较中美两国大气科学研究的几点认识

通过对中美两国大气科学研究在经费、管理、人才战略等方面的一些简单比较，说明我国大气科学研究，无论在成果、人力物力资源、管理体制和人才战略思想等方面，均与美国有不小的差距。需要我们从管理制度、评价体系、资源信息共享机制、人才战略等方面切实加以改进。     

单分子层浸渍树脂的制备,特点及其在分析中的应用

本文讨论了单分子层浸渍树脂制备的理论基础和实验制作技术;描述了单分子层浸渍树脂的主要特点:萃取剂在支持体上的有效荷载、柱效率高、萃取剂不易流失、制作容易等;以单分子层TRPO浸渍树脂为例,介绍了它们在分析中的应用。     

大气污染物向海洋的输入及其生态环境效应

纵观20年来，特别是近几年来逐渐成为生物地球化学循环研究热点之一的大气对海洋物质输入的研究，从大气物质入海通量，大气物质入海对海洋生态系统和环境的影响，大气物质入海的科学研究计划和项目等方面分析了这一领域的研究现状和未来趋势。给出了不同海区各种主要大气入海物质的通量或在同类物质入海总量中的比例，讨论了氮、磷、铁等营养物质和持续性有毒污染物，如PAH、PCBs、杀虫剂和重金属对海洋生态系统和环境的不同影响。     

大陆层控构造学说的内容、由来及意义

李扬鉴在枫林煤系硫铁矿工作期间,对矿区顶板厚层石灰岩刚硬层与下伏煤系软弱层之间软硬相间结构产生的构造变动,进行了长期地深入地研究,发现了许多前人没有发现过的构造现象,萌生了大陆层控构造学说若干基本观点的雏形。尔后,他把自己过去的研究成果升华为具有普遍意义的理性认识,作为解决也呈上硬下软层圈结构特点的大陆岩石圈种种构造热点问题的钥匙,创立了一系列新概念新模式。在这些丰硕成果的基础上,吸取了有关科学领域的新成就,充分发挥东方人整体思维的优势,从多元角度创立了大陆层控构造学说。该学说主要意义在于:①提出了多元动力成因观,把地球自转力、陨星撞击力、重力和热力对地壳运动所起的作用,作出了统一的说明,发现了陨击事件与造山运动的耦合关系;②创立了秦岭印支造山带成因机制新模式;③初步建立了大陆层控构造与油气资源关系新的理论模型。     

下地幔及核幔边界结构及地球动力学

新一代高分辨率下地幔及核幔边界的地震层析成像,改变了我们对全球构造模式及地球动力过程的认识。古海洋岩石圈板片一直俯冲到下地幔底部,其残留体在核幔边界积累,并支持了地幔整体对流模式。位于核幔边界上的D″层有着十分复杂而精细的结构。紧靠核幔边界的地幔一侧发现了超低速层(ULVZ),它们可能是D″层内的局部熔融物,是引起地表热点的上升地幔柱的源头。