沙尘暴对无线电波传播影响的研究

此文对有关沙尘暴对无线电波可能产生影响方面的研究文献给出了系统的介绍及总结,大部分作者基于单个粒子对毫米波传播的散射理论和Ｒａｙｌｅｉｇｈ近似计算了无线电信号能量的衰减,结果表明当入射频率不太高,能见度不是很坏时,衰减并不严重,还有一些作者指出交叉去极化可能是沙尘暴影响毫米波传播的重要因素。今后的研究方向将是建立考虑大气折射作用及风沙电现象影响的更详细的模型。     

论特强沙尘暴(黑风)的物理特征及其气候效应

在总结过去研究结果的基础上,对特强沙尘暴的发生机制进行了进一步的理论分析,探讨了大气强对流对特强沙尘暴(黑风)形成的作用;从物理上系统解释了特强沙尘暴天气的沙尘壁特征;概述了特强沙尘暴的大气沙尘粒子尺度和垂直分布;定性评估了沙尘暴的直接和间接、短期和长期气候效应;最后,还讨论了沙尘暴研究中存在的一些关键科学问题。     

甘肃中部强沙尘暴成因分析

利用1970—2006年甘肃中部13个县（市）的21例沙尘暴天气过程的各时次高空和地面资料,通过分析沙尘暴过程的影响系统,来研究甘肃中部近年来强沙尘暴天气频繁入侵的成因及特点。结果表明:甘肃武威东南部发生沙尘暴天气时,500 hPa高空出现一支风速≥20 m·s-1西北向的急流轴;河西走廊地形的“狭管效应”作用,使沙尘暴移速增快,强度增强,沙尘在翻越乌鞘岭后,相继侵袭白银、兰州、临夏等广大地区;进入21世纪以来,甘肃中部沙尘暴和强沙尘暴次数逐年增多,强度增强、影响范围扩大。     

旅游业空间经济效应的特征与变化——以湖南省地市为例

运用变异系数、基尼系数及多变量Moran’s I等分析方法,从规模相对差异、空间分布集中度与空间关联性等方面分析了2001―2010年湖南省地市旅游业内部差异与外部关联性的空间经济效应。论证了旅游业区域差异的不断缩小并不表明其必然具有缩小区域经济差异的作用。即在区域经济差异扩大时,湖南省旅游业规模相对差异的逐渐缩小只表明了其扩大区域经济规模相对差异的效应在不断减弱;而空间分布集中度的持续降低则表明其由起初的扩大效应不断减弱逐渐转变为缩小效应的不断增强。在外部关联性的空间经济效应上,总体上旅游业的外部空间关联性并未起到扩大区域经济差异的显著效应;但在局部上旅游业空间关联效应的增强却强化了已形成的经济差异格局,具有扩大区域经济局部差异的作用态势。     

河西走廊干旱区春季沙尘气溶胶对辐射的影响初步研究

利用2008年春季中美沙尘暴联合观测实验中张掖站晴朗少云天正午的地表辐射和太阳光度计资料,计算分析了沙尘气溶胶对太阳辐射和大气逆辐射的影响,结果表明：沙尘对太阳总辐射有一定程度的削弱作用,经估算,大气浑浊度每增加0.1,太阳总辐射平均减少约10.45 W·m^-2;当大气浑浊度一定时,沙尘粒子越小,对太阳总辐射的削弱效率就越高;大气浑浊度小于0.3时,大气逆辐射有随大气浑浊度的增加而增加的趋势,大气浑浊度大于0.3时,大气逆辐射随大气浑浊度增加有减小的趋势。     

河南省人口-经济空间分布不均衡性分析

以河南省126个县域为研究对象,选取人口数量、GDP总量等指标,采用传统统计分析和空间统计分析方法对1980,1985,1990,1995,2000,2005,2010年河南省人口-经济空间分布的整体不均衡性、局部不均衡性以及不均衡性的空间关联模式进行研究。30年来,河南省人口-经济分布的整体匹配程度处于中等水平,呈波动式缓慢变化;局部不均衡在1980—1995年持续加强,表现在人口-经济协调型县域数量持续减少而经济极化型、经济超前型、人口超前型、人口极化型县域数量持续增加;1995年之后呈波动式变化。人口-经济不均衡性的全局空间关联模式为聚集模式,且聚集程度呈波动式增强的趋势;经济极化聚集区和人口极化聚集区的范围不断扩大,在空间上不断聚集,经济极化聚集区位于豫北、豫中和豫西的交界处,且有向豫中、豫西方向扩展、迁移的趋势;人口极化聚集区主要位于豫东和豫南地区,有向北迁移的趋势。分散模式中的经济孤立区和人口孤立区呈零星分布。     

中国北方强沙尘暴受月相调制现象初探

沙尘暴作为多种因素共同作用的产物,其成因机制的研究不可忽视地球外部环境的影响。通过对49年间(1954-2002)中国北方223例典型强沙尘暴事件分析,计算出了沙尘暴发生日期的月球黄经λm、太阳黄经λs,得到月相角D=(λm-λs)。运用统计分析的方法,发现沙尘暴发生的频次与月相角有明显的相关关系。研究结果发现∶(1)沙尘暴发生的频次的极大值区在〔30°,42°〕和〔306°,318°〕的月相角区间内,低值区在〔78°,90°〕和〔258°,270°〕的月相角区间内;(2)沙尘暴发生有明显的小周期(1/4月波),同时,文章还分析了月相对沙尘暴发生的调制机制,探讨月相影响下固体潮、重力场、大气压等对沙尘暴影响的数量级。     

一次强沙尘暴天气的成因分析

利用常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料以及MM5模拟结果,对2006年3月27日发生在河北省南部邢台、邯郸等地的一次强沙尘暴天气过程进行分析,结果表明,强沙尘暴天气是由高空横槽和地面冷锋后西北大风引起的,高空急流的加强及中尺度反环流圈的形成,促使高层动量下传到地面则是强沙尘暴发生的另一个重要原因;低层螺旋度正值中心变化对强沙尘暴预报有一定的指示作用;沙尘暴区始终位于低层螺旋度正的极大值中心南侧,沙尘暴爆发时,沙尘暴区上空螺旋度值出现次大值中心,随着螺旋度中心值增大沙尘暴强度增强。     

长三角地区经济极化过程与空间演变分析

在经济极化研究的基础上, 首先利用ER指数和TW指数对长三角1990-2010 年的经济极化趋势进行测度, 从整体上把握区域经济极化的演变过程;其次, 选取1997、2001、2006 和2010 年这4 个典型年份, 从极化效应与扩散效应的角度对长三角地区的经济极化过程进行科学分析, 总结其空间格局的演化规律。研究发现:①从极化指数的动态演变过程来看, 长三角地区的经济极化水平在1990-2010 年间呈现出波动上升的变化趋势, 并通过极化的初始定义对上述论断进行了验证;②从极化理论的两大效应来看, 长三角地区的极化效应在研究时段内经历了一个先扩大再缩小的变化过程, 而其扩散效应在研究时段内是逐渐增强的;③从经济极化的空间格局来看, 长三角地区在近10 多年的时间里呈现出“箭头”型-“Z”字型-“M”字型-“区”字型的变化过程, 未来借助相关基础设施束扩散效应的增强, 本地区空间格局有望向网络型转变。     

中国西北沙尘源区与日本沉降区大气气溶胶粒子理化特征及对比

无论有无沙尘暴,低层大气气溶胶粒子浓度几乎不随高度变化。在沙尘源区,大气气溶胶粒子主要来源于地面沙尘,沙尘暴发生时气溶胶粒子的浓度大增,浓度峰值向粗粒径范围移动;在沙尘沉降区日本,当浮尘期时气溶胶粒子有地面沙尘和工业排放物两个来源,形成双峰型分布,当非浮尘期时气溶胶粒子主要是工业排放物来源,在<2.1μm细粒径范围形成一个峰值。水溶性成分也不相同,沙尘源区粒子以Ca2+、SO2-4、Na+、Cl-等沙尘来源离子为主,在3 3～4 7μm形成浓度峰值;沙尘沉降区以NH+4、NO-3等工业来源离子为主,在<2 1μm形成峰4、SO2-值。沙尘源区气溶胶粒子水不溶相都表现出K、Na元素亏损的特征,说明其气溶胶粒子是上部陆壳经过K、Na大陆化学风化的产物。     

黄壁庄水库水质参数遥感反演研究

以石家庄市黄壁庄水库为研究对象,利用ASD FieldSpec Pro野外光谱辐射计进行反射光谱测量和同步水质采样分析,应用高光谱技术阐释了水质参数(SS、COD、TN、TP)与光谱反射率的关系,为今后利用星载高光谱传感器对黄壁庄水库乃至我国北方内陆水体水质参数进行大面积反演提供理论基础。在分析水库水体反射光谱特征的基础上,运用微分光谱技术和统计相关方法直接分析、诊断各水质参数的敏感波段,并建立线性估算模型,确定研究区SS、COD、TN、TP的敏感波段分别为715 nm7、04 nm、595 nm8、73 nm。     

基于高光谱数据的戈壁地表砾石粒径反演研究

戈壁地表砾石粒径组成特征反映戈壁形成过程信息,且在很大程度上决定戈壁改造利用的难易,是开展戈壁研究的基础和前提。结合高光谱数据的微分变换,遴选出砾石粒径的敏感波段与反演方程,进行戈壁地表砾石粒径反演研究。结果表明：微分变换后的砾石光谱反射率与粒径有较好相关性,相关性最好的波段为908nm、983nm和985nm。其中,对数倒数微分变换之后的反射率与粒径成正相关（R² =0.61）,而一阶微分、平方根微分、对数微分3种变换形式之后的反射率与粒径呈负相关,相关系数分别为-0.633、-0.646、-0.649。将一阶微分变换后的光谱数据与粒径进行回归分析,发现一元三次回归模型具有较好的拟合精度,其中对数微分在回归分析中表现最好（R² =0.851）,经过验证得出对数微分预测精度（75.27%）高于其他4种微分形式的精度,表明砾石光谱的对数微分变换之后的908nm波段可应用于戈壁地表砾石粒径的反演。     

Polarization and amplitude attributes of reflected plane and spherical waves

The characteristics of a reflected spherical wave at a free surface are investigated by numerical methods; in particular, the polarization angles and amplitude coefficients of a reflected spherical wave are studied. The classical case of the reflection of a plane P wave from a free surface is revisited in order to establish our terminology, and the classical results are recast in a way which is more suited for the study undertaken. The polarization angle of a plane P wave, for a given angle of incidence, is shown to be 90° minus twice the angle of reflection of the reflected S wave. For a Poisson's ratio less than 1/3, there is a non-normal incident angle for which both amplification coefficients are 2 precisely; for this incident angle the direction of the particle motion at the free surface is also the direction of the incident wave. For a wave emanating from a spherical source, the polarization angle, for all angles of incidence, is always less than, or equal to, the polarization angle of a plane P wave. The vector amplification coefficient of a spherical wave, for all angles of incidence, is always greater than the vector amplification coefficient of a plane P wave. As expected, the results for a spherical wave approach the results for a plane P wave in the far field. Furthermore, there was a good agreement between the theoretical modelling and the numerical modelling using the dynamic finite element method (DFEM).     

跃移砂粒起跳的受力机制

根据作者拍摄的高速电影摄影实验发现, 沙粒起跳后垂直加速度均为负值, 亦即沙粒跳离地面后再无大于重力的、向上的外力作用于其上, 从而排除了八种起跳学说中的五种有关非接触力的起动学说, 即: 升力起动说、压差起动说、湍流起动说, 负压起动说和涡旋起动说。在余下的三种有关接触力的起动学说中, 作者估算后认为: 跃移起跳是斜面飞升与冲击碰撞相结合作用的结果。在凸凹不平的地面上滚动的沙粒只需很小的速度(厘米/秒量级)就可离地而去, 并从风中获取更多的能量。在地面上滚动或在空中飞行的沙粒, 以不同的角度冲击其它颗粒, 能以锐角和钝角反弹飞开。运动沙粒的动能只需有1/10转换为转动动能, 就可使沙粒获得数百以至上千转/秒的转速。     

长江河口河槽近期沉积特征及影响因子分析

随着流域和河口水利工程建设,长江河槽沉积环境发生了巨大改变,对河势演变和河槽冲淤均产生重要影响。依据长江河口河槽大面积表层沉积物采样和各河槽定点水文观测资料,分析各河槽沉积特征,探讨其影响因子及作用机制。结果表明:河槽沉积物类型以砂质粉砂和粉砂质砂分布最广,粒径分布纵向上呈自西向东减小、横向上自北向南减小趋势,河槽总体主槽粗、边滩细。涨落潮泥沙输运和沉降过程影响河槽纵向沉积分布特征,风浪作用强化了口门段河槽南北沉积环境的差异,北支、北港口门段河槽受到偏北方向风浪作用强烈,沉积物粗化明显。不同泥沙来源是造成河槽整体沉积环境差异的主导因素,南支、南港上段表现为流域来沙的沉积特征,北港、南槽、北槽则表现为流域与海域来沙的混合沉积特征,口外沉积物对口内河槽的影响主要是为口内河槽提供细颗粒物质来源。     

Seismic body waves in anisotropic media: synthetic seismograms

Summary. Synthetic seismograms and particle motion diagrams are computed for simple, layered Earth models containing an anisotropic layer. The presence of anisotropy couples the P, SV and SH wave motion so that P waves incident on the anisotropic layer from below produce P, SV and small-amplitude SH waves at the surface both the P velocity and the amplitudes of the converted phases vary with azimuth. Significant SH amplitudes may be generated even when the wavelength of the P wave is much greater than the thickness of the anisotropic layer. Incident SV or SH waves may each generate large amplitudes of both SV and SH motion. This strong coupling is largely independent of the degree of velocity anisotropy of the medium. The arrivals from short-period S waves exhibit S-wave splitting, but arrivals from longer period S waves superpose into a modified waveform. This strong coupling does not allow the arrival of separate phases with pure SV and SH polarization except along directions of symmetry where the motion decouples.     

Fast transform eigenfunction methods for boundary value problems

An extension of the classic eigenfunction expansion method is presented for solving boundary value problems on boundaries of essentially arbitrary shape in R ³. the algorithm yields approximate solutions in terms of simple eigenfunctions of the underlying differential operator. the coefficients of these eigenfunctions are calculated with two-dimensional FFTs. the algorithm has many applications in geophysics, such as potential theory, scattering theory, earthquake source dynamics, and wave propagation, where non-separable boundaries are common.     

Extrapolation of Time-Dependent Waveforms along their Path of Propagation

Summary Time-dependent waveforms are commonly extrapolated in space by means of rays and occasionally by means of diffraction integrals. It is possible to extrapolate time-dependent waves in space with a partial differential equation derived from the wave equation. There are stable numerical approximations. An example illustrates a mechanism for 'signal-generated noise' which is consistent with observations.     

Quasi-isotropic approximation of ray theory for anisotropic media

Wave propagation in weakly anisotropic inhomogeneous media is studied by the quasi-isotropic approximation of ray theory. The approach is based on the ray-tracing and dynamic ray-tracing differential equations for an isotropic background medium. In addition, it requires the integration of a system of two complex coupled differential equations along the isotropic ray.
The interference of the qS waves is described by traveltime and polarization corrections of interacting isotropic S waves. For qP waves the approach leads to a correction of the traveltime of the P wave in the isotropic background medium.
Seismograms and particle-motion diagrams obtained from numerical computations are presented for models with different strengths of anisotropy.
The equivalence of the quasi-isotropic approximation and the quasi-shear-wave coupling theory is demonstrated. The quasi-isotropic approximation allows for a consideration of the limit from weak anisotropy to isotropy, especially in the case of qS waves, where the usual ray theory for anisotropic media fails.