大气角动量资料源的变化对研究日长变化激发的贡献

本文采用1979—1995年间由空间大地测量技术观测和归算的日长变化（△LOD）序列,以及由美国国家气象中心（NMC）和美国国家环境预测中心与美国国家大气研究中心（NCEP／NCAR）利用全球气象资料各自归算的大气角动量（AAM）序列,重新分析、研究和估计了大气对△LOD的激发作用,比较了上述各个大气角动量序列对△LOD激发贡献,得到的主要结果如下：1．NCEP／NCAR用同化后的全球气象资料重新归算的AAM序列比原来NMC的序列具有系统均匀化、噪声小和分辨率高的特点,以及和日长变化的符合度更好．2．采用NCEP／NCAR重新归算的AAM来研究大气在从亚季节性到年际时间尺度上对非潮汐△LOD的激发贡献,得到进一步改善的结果,尤其是在准两年时间尺度上．但是大气仍不能解释全部△LOD化,可能存在其它激发源．3．大气对△LOD高频潮汐项的估计值影响较小,并从△LOD中解算出周年和半年潮汐参数估计的初步结果．     

大气和带谐潮汐对日长高频变化的影响

用国际地球自转服务提供的高精度日长序列△LOD(IERS(EOP99CO4)，和由美国国家环境预报中心(NCEP)对过去的气象资料进行重新分析和计算，提供的轴向大气角动量序列(AAM)来研究大气和带谐潮汐对地球自转变化(△LOD)中高频振荡激发的贡献。由Multitaper功率谱分析表明，△LOD序列在9．13d(天)、13．63d、13．66d、27．55d周期时呈现出比较强的谱峰，这些谱都在95％的显著性水平以上，有比较强的信噪比。从△LOD和AAM之差值序列谱分析结果及地球带谐响应系数k的估计，表明大气不是△LOD的高频变化的主要激发源。根据理论潮汐周期可知，有可能存在其它的激发源，如海洋对地球自转变化的激发。这还有待于进一步深入探讨。     

大气和带谐潮汐对日长高频变化的影响

用国际地球自转服务提供的高精度日长序列ΔLOD(IERS(EOP99C04),和由美国国家环境预报中心(NCEP)对过去的气象资料进行重新分析和计算,提供的轴向大气角动量序列(AAM)来研究大气和带谐潮汐对地球自转变化(ΔLOD)中高频振荡激发的贡献。由Multitaper功率谱分析表明,ΔLOD序列在9.13d(天)、13.63d、13.66d、27.55d周期时呈现出比较强的谱峰,这些谱都在95%的显著性水平以上,有比较强的信噪比。从ΔLOD和AAM之差值序列谱分析结果及地球带谐响应系数k的估计,表明大气不是ΔLOD的高频变化的主要激发源。根据理论潮汐周期可知,有可能存在其它的激发源,如海洋对地球自转变化的激发。这还有待于进一步深入探讨。     

地球自转、大气角动量和太阳活动的30—60天波动特征

本分析了十三年的日长变化、大气角动量和太阳黑子相对数资料，研究了这三种资料序列中30－60天波动过程，用统计分析和检验方法证实这种波动过程在时间尺度上具有随机游动的特性，定量分析表明，在此时间尺度上，大气环流中带风的作用对日长变化的贡献约为87％。如果太阳活动对地球自转中30－60天波动存在激发作用，其作用过程不能完全证明是直接通过大气影响地球自转的。可能存在其他媒介，如通过海洋再作用于大气和固体地球。     

不同频段上极移,日长变化与大气角动量变化激发结果的比较

本文用ＪＭＡ大气角动量序列计算了对极移和日长变化的激发量（ｍ＇１、ｍ＇２和ｍ＇３），并分三个频段与天文观测得到的地球自转参数序列（ｍ１、ｍ２和ｍ３）进行了比较．结果表明：在钱德勒和季节性频段上，大气运动确实是固体地球自转变化的主要激发源．     

JMAGCM模拟的大气角动量函数Ⅰ.季节性分量(英文)

大气角动量(AAM) 变化和地球自转变化密切相关,它们可应用于全球环流模型的检验.根据日本气象厅全球环流模型的输出数据计算出AAM 函数,将AAM 函数的模拟值与它的观测值以及地球自转变化序列相比较,来检验该模型对大气角动量的模拟.限于篇幅,仅给出AAM 函数的季节性分量模拟的结果.对于半年项,轴向AAM 函数的气压项和风项的模拟值都偏高,赤道向AAM 函数的气压项和风项很小,因而未予考虑;对于周年项,轴向AAM函数气压项的模拟值偏低,而赤道向AAM 函数气压项的模拟值偏高,轴向AAM 函数的风项模拟得最好,而赤道向AAM 函数的风项模拟得较差.总之,高精度的天文观测的地球自转系列可以作为全球环流模型检验的一种重要参考依据.     

大气对地球自转季节性变化的贡献

采用１９７９－１９９５年期间新的大气角动量资料,研究了大气在季节性时间尺度上对日长变化和极移的贡献。结果表明,考虑了风和大气压的贡献后,大气在周年和半年时间尺度上对日长变化的贡献分别可达９５％和８８％。同时还给出了大气对极移激发的定量结果,其中,大气的周年尺度上对极移Ｘ分同的贡献为１６％,对Ｙ分量的贡献为４３％;在半年尺度上海洋的贡献,才能进上步解决地球自转激发的问题。     

大气对地球自转变化的影响-方法和数据的深入分析

大气相对固体地球的运动产生大气相对角动量，它的变化可以激发地球自转多时间尺度的变化．计算大气相对角动量现在采用两种不同的垂直积分高度，一种为从地形表面积分到顶层大气，称之为SP方法；另一种为从1000hPa积分到顶层大气，称之为BP方法，对采用这两种方法所得到的大气相对角动量进行了详细的比较．应用欧洲中距气象预报中心（ECMWF）和美国国家环境预报中心（NCEP）大气再分析数据，重新研究了大气相对角动量变化的时空特征．通过对大气相对角动量季节平均，季节振幅和时空特征的分析，得出ECMWF和NCEP的大气相对角动量变化对地球自转周年极移的影响，在亚洲季风区域和南极洲区域差别最为明显．     

大气对地球自转参数（ERP）的高频激发

本文采用１９８３—１９９２年期间由空间大地测量技术观测和归算的地球自转参数（ＥＲＰ）序列，以及由全球气象资料归算的大气角动量（ＡＡＭ）序列，分析和研究了大气对地球自转参数的日长变化（ＬＯＤ）和极移（ｘ和ｙ）在一个月时间尺度以内的高频激发作用，得到的主要结果如下：１大气对ＬＯＤ分量高频潮汐的估计值存在着影响，但是，潮汐形变参数ｋ／ｃ随时间和频率的变化却是受非大气因素的扰动引起的．２．大气可以解释３０天以下ＬＯＤ非潮汐的大部分变化．３．极移分量３０天以内的高频变化也主要由大气激发．ｘ分量与大气的相关性要强于ｙ分量，而且更为稳定，主要表现为平均时间尺度约为２７天的波动，大气对这个波动的贡献可达７０％．     

大气和极移的高频变化比较

采用从1988－1999年的现代技术测定的高精度极移序列EOP（IERS97C04）推导出激发函数χ^m）和美国国家环境预测中心和美国国家大气研究中心（CNEP／NCAR）提供的大气角动量激发函数χp和χib^p，使用几种数据分析方法，分析了大气对极移高频振荡（12－42cpy)激发贡献，复数小波变换和功率谱分析表明，χ^m和χ^p序列在高频段内呈现比较强的谱峰，它们具有相似的谱特征，比较而言，χib^p在这个频率段内比χ^p要弱些，χ^m和χ^p之间的相关系数分别为0．75（逆向）和0．6（顺向），两个序列之间的平方相关谱的估计值分别在0．5－0．9之间（负频）和0．4－0．6（正频），相位谱表明χ^p(AAM)超前x^m一天左右，这些大气是极移高频变化的主要激发源，特别是在逆向运动上具有更大的贡献，由于它们之间位相差和振幅变化的不稳定性，说明可能存在AAM以外的其他激发源，这个问题有待进一步深入研究。χ     

用地球自转的历史观测资料反演大气环流的年际变化特征

运用近代天和气象观测技术所测得的资料证实了，固体地球自转的速率变化与大气角动量之间，在几年以下的时间尺度上是非常符合的。 因此，本作首先探讨际用历史上的地球自转观测资料序列作为表征大气环流的一种数据的可能性，用多级数字滤波方法反演了过去近三个世纪的大气年际变化过程，并揭示了历史上大气活动的某些特征。     

模拟的大气角动量函数Ⅰ.季节性分量

大气角动量（ＡＡＭ）变化和地球自转变化密切相关,它们可应用于全球环流模型的检验,根据日本气象厅全球环流模型的输出数据计算出ＡＡＭ函数,将ＡＡＭ函数的模拟值与它的观测值以及地球自转变化序列相比,来检验该模型对大气角动量的模拟,限于篇幅,仅给出ＡＡＭ函数的季节性分量模拟的结果,对于半年项,轴向ＡＡＭ函数的气压项和风项的模拟值都偏高,赤道向ＡＡＭ函数的气压项和风项很小,因而未予考虑;对于周年项,轴向ＡＡ     

地球物理现象和太阳活动中的高频振荡

本文用几种谱分析方法了从１９７６年７月－１９９２年９月期间的地球物理资料（日长变化，大气角动量）和太阳活动及１９７６年７月－１９８７年１２月的日冕指数。结果证实所有序列中呈现出４０－６０天的振荡，同时也表明：它们的振幅和周期是随时间变化的。本文研究了谱结构的时空分布和讨论地球物理象与太阳活动之间的可能联系。     

地球自转日长变化中某些短周期项的可能成因

本根据1974.0-1980.0年的日长（LOD）资料，太阳黑子相对数（SP),以及计算得到的日心相对于太阳系质心相同时期的轨道角动量变化率序列·/J⊙，对它们作了比较分析。结果表明，在LOD的短周期变化中，近95天和120天项可能来自太阳的周期性活动，而大行星的轨道运行引起日心的周期性轨道角动量变化率或许是太阳活动的一种外部力学因素。     

大气对极移的非季节性激发贡献

本文对由高精度的极移资（Ｓｐａｃｅ９３序列）所推导出的测地激发函数和由日本气象局（ＪＭＡ）提供的大气激发函数中的非季节性波动进行了研究，在两个序列中都显示出较强的４０－６０天的波动．在非季节性的时间尺度上，测地激发函数相关于大气压力变化，与与的相关系数分别为０．４４和０．５８，这表明了大气角动量对极移中ｙ轴方向的非季节性变化的影响稍大于ｘ轴方向．而且，大气和测地激发函数尤其在Ｘ２方面具有较相似的时间变化谱．这些事实说明：极移的非季节振荡至少部分地由气压变化所引起，它在１４０天以下周期的极移激发中起了一定的作用．     

极移的半年振荡和大气激发的贡献

本文采用国际地球自转服务（IERS）测定的均匀极坐标序列及日本气象局（JMA）提供的大气激发函数赤道分量而求得的激发极移序列来研究它们的半年振荡变化。两种序列进行了比较，相关估计给出x相对于m1的相关系数为0.69，y相对于m2的相关系数为0.52。因此，我们认为大气质量角动量赤道分量对极移半年项有一部分贡献。这些影响表现在x轴方向稍强于y轴方向。结果表明：观测极移和激发极移的半年振荡的周期及振幅都是随时间而变化的。     

日长的十年尺度变化研究

用高精度的日长资料和由人卫激光测距（ＳＬＲ） 解算出的地球引力场系数Ｊ２ 的变化序列ΔＪ２ ,证明地球各圈层的物质迁移对日长１０ 年尺度变化贡献仅占日长１０ 年尺度变化的４ ％ ,可以忽略;认为１０ 年尺度变化主要来源于地球各圈层的内力矩或相对角动量部分,其优点是可以不顾及地球各圈层物质迁移复杂的物理机制     

全球地表水储量再分布对周年极移的激发

利用全球降水和蒸发观测同化资料以及国际大气模式比较计划和国际大气海洋耦合模式比较计划中的陆面过程数值模式，计算比较了地表水储量角动量变化对周年极移的激发，分析结果表明基于3种资料的地表水储量角动量变化对极移周年正向频率的激发约占大气周年正向激发的10%至25%，研究结果尽管显示大气，海洋和地表水的综合周年正向激发与极移测地周年正向激发十分相近，鉴于海洋角动量数值分析的差异和目前对全球水循环观测的水准以及对水循环平衡问题有限的理解，仍然期待更为客观的全球海洋，陆面动力过程和数值分析方法用于完善全球地表水储量变化对周年极移激发的研究。     

日长的十年尺度波动分析和核幔电磁耦合

分析了１８００ ～１９９５ 年的日长年均值（ △ Ｌ Ｏ Ｄ Ｙ） 观测资料表明：日长（ △ Ｌ Ｏ Ｄ Ｙ） 的十年波动明显大于观测噪声水平。用小波变换方法分析了△ Ｌ Ｏ Ｄ Ｙ 观测资料, 表明△ Ｌ Ｏ Ｄ Ｙ 的十年尺度的周期为６０ａ （ 年） 和３０ａ（ 年） , 所对应的振幅为１ ｍｓ 和０ ．５ｍｓ 左右。文中采用国际地球自转服务中心提供的（ Ｅ Ｏ Ｐ Ｃ０４９７ 的日长（ △ Ｌ Ｏ Ｄ Ｃ０４９７） 序列以及由美国国家环境预测中心和美国国家大气研究中心（ Ｎ Ｃ Ｅ Ｐ／ Ｎ Ｃ Ａ Ｒ） 利用全球气象资料归算的大气角动量（ Ａ Ａ Ｍ） 序列进行低通滤波分析, 日长和大气角动量在十年尺度上的波动不一致, 大气角动量只影响到日长短于年际以上时间尺度的变化。文中用理论近似来计算核幔电磁耦合力矩的轴向分量, 它与天文观测△ Ｌ Ｏ Ｄ 资料推出的力矩量级相当, 核幔电磁耦合假说可作为△ Ｌ Ｏ Ｄ 的十年尺度波动的可能机制     

华盛顿海军天文台天顶筒纬度观测残差与厄尼诺,南方涛动现象的相关性

厄尼诺、南方涛动是地球大气、海洋系统年际变化中最为显著的一种地球动力学运动。现在通常采用Ｔａｈｉｔｉ（１４８°Ｗ，１８°Ｓ）和Ｄａｒｗｉｎ（１３１°Ｅ，１２°Ｓ）两地海平面气压之差这一定量指标来刻划这一种大气、海洋系统的运动，简称为南方涛动指数ＳＯＩ。本文分析华盛顿海军天文台天顶筒１９３２－１９９１年间纬度观测的残差，证实它与ＳＯＩ在年际变化的频段内显著相关：最大相关系数达到０．６－０．７以上，但纬度残差的变化要滞后ＳＯＩ约２年时间。这很可能是一个证据，说明陆地部分的铬垂线变化与大气、海洋系统的大规模运动有关联。