Hadley环流的年际和年代际变化特征及其与热带海温的关系

利用NCEP/NCAR再分析风场资料和NOAA海表温度(SST)资料,分析了冬、夏季Hadley环流的变化特征及其与热带海温在年际、年代际尺度上的关系. 结果表明,冬季北半球Hadley环流强度具有明显的年际和年代际变化,同时还呈现出明显的增强趋势. 伴随着Hadley环流的加强,环流中心位置南移,高度上升;夏季南半球Hadley环流变化主要表现为强、弱、强的年代际振动,没有明显的线性趋势. 研究还显示冬季Hadley环流与Nino3区SST正相关,这种相关性具有年代际变化特征. 年际尺度上,冬季北半球Hadley环流与Nino3区SST正相关;夏季南半球Hadley环流与Nino3区SST负相关,即当赤道中东太平洋SST异常偏暖(冷)时,冬、夏季Hadley环流变强(弱).     

北京城市热岛“尺度”变化与城市发展

用北京地区20个气象观测站、1960~2000年的温度资料研究了北京城市热岛的季节变化, 年际变化, 进而用北京的城市化指数, 讨论了它与热岛强度与尺度范围变化之间的关系, 得到如下几点结论: (i) 北京城市热岛存在明显的季节变化, 其中以冬季为最强, 春、秋季次之, 夏季为最小, 城市热岛的季节变化主要发生在市区, 冬季市中心的温度在0.8℃以上, 夏季只有0.5℃. (ii) 北京城市热岛强度具有清楚年际增温, 年平均热岛强度的增温率为0.3088℃/10a, 其中冬季的增温率最大, 春、秋季次之, 夏季为最小, 热岛强度的增加主要由市区的温度上升引起的. (iii) 改革开放以来, 城市化指数成几十倍乃至百倍的增长, 热岛强度也出现了跃变式的增加, 且随城市建筑群扩大, 热岛“尺度”范围亦显著扩大. (iv) 城市化指数的年际变化与城市热岛强度的年际变化非常相似, 具有良好的线性关系, 它们与热岛强度之间的相关系数都已超过了0.1%信度.     

对流层-平流层之间过渡层中臭氧含量及其加热率的变化研究

利用1958~2001年共44年的ECMWF资料及参数化方法,计算了对流层顶上、下3 km气层间的臭氧含量及其吸收太阳辐射加热率的时空分布.结果表明: (1) 臭氧分布的空间梯度从赤道指向两极,而加热率则是分别由高纬和低纬指向副热带,这样的经向梯度可能是驱动对流层顶结构变化的一种重要因素;两者空间分布的季节变化显著,但其对应关系并不完全一致,1月和4月的空间结构与7月和10月的相反,随季节调整具有突变现象;东亚及青藏高原是季节变化相对稳定的区域.(2) 在热带对流层顶控制区加热率与臭氧含量呈正相关,而极地对流层顶控制区各季节有所不同,还与太阳赤纬变化相关联;各纬度间加热率季节变化的位相和变率都存在差异,但南半球相对较为一致,最大距平为±2×10-4 K·d-1,北半球则较复杂,最大正距平为4×1010-4 K·d-1;两半球的季节周期位相趋于相反.(3) 除赤道外,臭氧距平的季节变化位相超前于加热率距平2~3月,并且发生在季节变化的调整期;最大距平出现在南极的8月大于0.4 DU,3~4月则小于-0.2 DU,而北极为±0.2 DU.(4) 臭氧含量和加热率的年际与年代际演变关系对应一致,并具有多尺度的结构特征;但两半球及赤道的时空演变差异明显,30° S~30° N间副热带控制区的加热率变幅剧烈,最大距平为±2.5×10-4 K·d-1,高纬和两极的变幅在不同演变期各不相同;臭氧的变幅结构与之相反,北极的最大距平分别大于0.25 DU和小于-0.35 DU.(5) 20世纪70年代以前及70年代中期,两半球的正负距平具有相反的演变结构,而90年代是负距平演变最剧烈的时期.     

夏季北极平流层大气基本结构特征

北极地区(60°N~90°N)平流层纬向风和气压场有明显的季节变化,不同高度层季节变化的时间有差异.北极平流层从冬至夏,季节转换从上向下推进,从夏至冬,季节转换从下向上推进.以20 hPa为例,平均而言,4月上旬以前,北极被极涡控制;4月中旬北极地区高压的势力开始超过低压,5月上旬,北极高压正式建立;7月份达到最强,8月份开始减弱,8月底结束.北极高压中心位置随时间的变化可分为北美型、欧亚型和过渡型三种.平流层下层,气压场和风场的结构与平流层中上层有明显不同,而且南亚高压与北极高压连在一起;从垂直结构看,北极高压从上至下与100 hPa的南亚高压连在一起,高压中心轴线是倾斜的.     

中国近海海平面季节尺度变化的时频分析

用连续小波变换方法，对中国近海验潮站资料(20～30a)和Topex/Poseidon卫星测高海平面变化资料(1992年10月～1998年9月)进行分析，给出了南海、黄海和东海海平面变化在季节尺度上的时频特征. 结果表明，黄海和东海的海平面变化较相似，存在显著的周年和准双月的振荡信号；南海具有较明显的周年信号和较弱的半年周期信号；浅海区和深海区的海平面季节尺度变化在周期性与强度上存在明显差异.     

亚洲和北美干湿变化及其与海表温度异常的关系

利用多通道奇异谱方法（MSSA）分析了1953~2003年亚洲和北美Palmer干旱指数（PDSI）与热带和北半球温带海洋海表面温度异常（SSTA）的主要周期振荡特征及其相互联系.结果表明：亚洲和北美PDSI以及SSTA均存在明显的3~6年的年际以及10年左右的年代尺度振荡;此外,亚洲PDSI还存在显著的6~8年的年际振荡.SSTA的年际振荡主要体现了ENSO的变化特征,而其年代尺度振荡的空间分布具有热带太平洋和北太平洋共同作用的类ENSO型.同时,MSSA的分析结果给出了亚洲和北美主要振荡信号的时间和空间演变特征.相关性分析表明,亚洲和北美PDSI的年际及年代尺度振荡均显示明显的对SSTA强迫信号的响应.对于年际振荡,亚洲PDSI对SSTA响应强于北美,但年代尺度振荡则反之.此外,亚洲和北美PDSI对于SSTA信号响应的关键区域也随时间尺度的不同而发生变化.亚洲的西西伯利亚、青藏高原东西两侧以及中西伯利亚东部在年际和年代尺度上均为受SSTA影响最显著的区域;在年际尺度上,北美中部地区的干湿变化与SSTA存在显著相关,而在年代尺度上,美国西部更易受SSTA年代尺度振荡的影响.     

20世纪下半叶全球干旱化的事实及其与大尺度背景的联系

利用CRU(Climatic Research Unit)的全球格点月降水及月平均气温资料, 通过计算地表湿润指数分析了1951~2002年全球干湿变化趋势. 重点对比研究了北美大陆、南美大陆、欧亚大陆、非洲大陆及澳洲大陆干湿变化的特征及差异, 并在此基础上对各大陆乃至全球的干湿变化与影响气候变化的大尺度背景的相关关系进行了分析. 结果表明, 在增暖背景下, 20世纪下半叶全球干湿变化趋势具有明显的区域差异, 非洲大陆、欧亚大陆、澳洲大陆和南美大陆近52年主要以干旱化趋势为主, 尤以非洲大陆和欧亚大陆最为剧烈. 北美大陆在1976年以后表现为变湿趋势, 南美大陆存在30年左右的干湿振荡周期, 但最近仍然处于干化的时段, 澳洲大陆的变化与之类似. 研究还表明, 增暖已经改变了全球环境干湿变化的分布格局, 南美大陆和澳洲大陆尽管降水为增加趋势, 但仍然表现为干旱化趋势, 其中温度升高是其表现为干旱化特征不可忽视的原因. 全球环境的干湿变化与大尺度背景密切相关: 非洲大陆、欧亚大陆的干旱化趋势、北美大陆的湿化趋势与北太平洋年代际振荡(PDO)显著相关; 而南美大陆、澳洲大陆干湿的年代际振荡与南方涛动指数(SOI)的年代际变化一致.     

中国降水年际和年代际变率对空间尺度的敏感性

利用中国740站45年降水资料按5种分辨率分气候区计算了降水年际和年代际变率. 降水年际和年代际变率对空间尺度的敏感性分析表明,中国各气候区降水年际变率对空间尺度的敏感性都随空间尺度的增加而逐渐减小,且存在明显的季节变化,而年代际变率对空间尺度的敏感性却随空间尺度的增加而增大,但不存在季节变化;由于中国各气候区降水的特殊性,各气候区降水年际和年代际变率对空间尺度的敏感程度存在不可忽视的差异.在年际和年代际尺度上,西南地区降水变率对空间尺度都是最敏感的,因而该区域降水年际和年代际变率信号的检测最困难.而华南地区在年际尺度上比较敏感,年代际尺度却不敏感,但华南地区在年际和年代际尺度上区域内降水分布的非均匀程度对空间尺度的敏感性都最大.     

华北降水年代际、年际变化特征与北半球大气环流的联系

利用美国NCEP再分析月平均资料及我国华北地区26个测站月降水资料,采用奇异值分解（SVD）方法,研究了华北降水的年代际和年际变化特征与北半球大气环流的联系.结果表明,首先对降水和大气变量资料作相应时间尺度的分离是非常必要的,否则所得到的SVD结果不能反映年代际变化特征而只能反映年际变化特征;华北降水年代际和年际变化对应的大气环流异常有明显的差异;对应发生在20世纪70年代后期华北降水的一次年代际跃变,环流场均存在明显的跃变,而且有一个从地面向对流层上层传播的过程.     

影响东北初夏和盛夏降水年际变化的环流特征分析

东北地区是我国主要的粮食生产基地,而夏季是东北农作物的主要生长季,也是降水集中的季节,降水量的多少及其分布是影响东北地区粮食产量的重要因素之一.本文利用中国东北地区79个台站观测的月平均降水资料和ECMWF再分析资料,通过相关分析和回归分析,讨论了影响东北地区夏季5~8月降水年际变化的大尺度环流特征.结果发现：东北地区降水年际变化对应的环流异常在5,6月（初夏）和7,8月（盛夏）具有明显不同的特征;初夏降水异常以冷涡活动的影响为主,而盛夏则以东亚夏季风的影响为主.初夏,东北地区降水偏多年,东北地区西北部出现随高度向西倾斜的异常气旋性环流,东北地区冷涡活动频繁.盛夏,东北地区降水异常主要受到局地对流层高层东亚高空西风急流北移以及低层的西太平洋副热带高压西伸北进的影响.随着西太平洋副热带高压西北侧西南风异常的加强,向北输送到东北地区的水汽显著增多,东北地区盛夏降水偏多.此外,与7月份相比,8月东北降水除了受到夏季风的影响以外,还受到中高纬度东北亚阻塞高压的影响.     

华北北部4次中强地震预报的启示与思考

总结了华北北部 4次中强地震的异常跟踪、分析预报过程及经验教训 ,并就未能实现短临预报的原因进行了解剖、探讨 ,提出了进一步改进工作的几点建议     

华北北部克拉通地壳岩石的波速特征与地壳物质组成

在高温高压条件下对华北北部太古宙变质岩做了波速（ＶＰ）测定,经拟合公式处理后划分出代表岩石酸性程度的波速级数,结合地质、地震测深资料,认为这种变质岩现时期的上地壳组成为“克拉通岩石组合”,其成分为ＴＴＧ变质岩＋孔兹岩系＋花岗岩＋少量基性变质岩和含石榴石基性岩;下地壳由三部分物质组成：“克拉通岩石组合”物质,太古代后幔源基性和超基性物质,地幔岩浆侵入时“克拉通岩石组合”围岩部分熔融留下的残余基性物质,后两种物质的生成使原“克拉通岩石组合”地壳基性化;中地壳为“克拉通岩石组合”物质＋幔源基性物质     

华北地区的地震层面成象

本文根据华北地区（东经110.5°-123.0°,北纬30.5°-41.5°）1981-1984年间7520条P波到时资料,利用正交投影法重建了该区的地壳和上地幔的三维速度结构,应用数字图象处理技术获得了不同深度（横切片）的速度图象。层面成象的结果表明:1.华北地区的地震波速度存在明显的横向不均匀性。2.华北地区的大地震几乎都发生在高速、低速区的过渡带上。3.深度为14km的层面速度图象与熟知的地质构造非常相似;深度为75km的层面速度图象存在三个明显的低速区,它们分别位于郯庐断裂带、太行山前断裂带和山西断陷带,这一结果有利于关于上述地区为大陆裂谷带的认识。 本文在获得三维速度图象的同时,还重新确定了该区的129个地震的震源位置。     

华北地区的晚期强余震特征

本文对中国大陆(M≥5)浅源强震的余震活动进行了分析,其持续时间分布具有一定的规律性,可分为初期、中期、晚期和特晚期四个阶段。文中根据华北地区的地震活动特征,提出了对强余震和晚期强余震的预测方法。地震序列b值曲线的横截距与最大余震的震级之间,以及b值曲线的偏离点与可能发生的较大余震的震次之间存在着一定的对应关系。强震破裂的扩展方向和余震区内的空段及余震区的边缘是发生强余震的可能地点。强震序列余震区的地震频度变化与强余震的发生时间之间有一定的对应关系。最后,本文对强余震的成因作了理论上的探讨。初期和中期发生的强余震与震源区的剩余应变能和本区的应力状态与水平有关。晚期和特晚期发生的强余震则可能与周围区域应力的加强並传递、叠加在震源区岩层介质上的过程有关。     

华北平原北部全新世沉积中某些元素的分布规律

本文根据钻孔岩芯化学分析资料,研究了华北平原北部全新世沉积地层中化学元素Fe、Mn、Ca、Mg、Cu、Ni、Zn、B等以及CaCO_3的分布,它们的迁移和积累受制于气候条件,沉积环境以及海洋等多种因素的控制。在全新世早、中、晚三个沉积阶段中,元素Ca、Mg以及CaCO_3的含量具有高—低—高的分布特征,而元素Fe、Mu、Cu、Ni、Zn和B则表现出低—高—低的变化趋势     

华北地区地震活动间歇性的一些特征

从地震活动间隔时间和等待时间的角度出发,结合1970～2003年华北地区的地震活动,对其5 0级以上地震、5 4级以上地震和6 0级以上地震活动的等待时间特征进行了分析,并给出了地震活动次数百分比随等待时间变化的等值线特征,最后简略地介绍了历史地震活动的一些特征。     

中国华北地区地磁长期变化的分析

本文分析处理了华北及其邻近地区以及日本三个地磁台1960——1977年的水平分量(H)、垂直分量(Z)和总强度(F)的观测资料。结果表明,华北地区Z的逐年变化在1974————1976年呈现一个由下降到上升的转折,但华北南部和北部的转折时间和速率存在着局部性差异,同时,等变线在空间上亦有由南向北的移动现象。H和F同样具有类似的区域性特征。 华北地区的上述差异,曾被一些作者认为是唐山地震的磁效应。他们提出:北京、昌黎地区地震前出现约数伽马至十几伽马的负异常。从本文的分析可以看出,这种负异常并非局部性的,它只不过是长期变化大尺度区域性特征的一种表现而已。      

华北地区地震时间结构的多分形特征

利用固定半径法和直接计算法系统研究了华北地区（Ｎ３０°～４３°，λＥ１０６°～１２５°）１３个Ｋ表性子区地震时间结构的广义维数Ｄｑ—ｑ及标度指数谱ｆ（ａ）—ａ的特征，并与单—Ｄｑ—ｔ曲线进行了对比。结果表明；（１）华北地区地震时间结构为多分形结构，单一分形不能完整地描述其分形特征，应该用Ｄｑ—ｑ或ｆ（ａ）—ａ来加以分析；（２）华北强震前的０．５～２．０年．周围地区地震活动的时间多分形结构出现异常，主要表现为ｑ为负时Ｄｑ增大、ｑ为正时Ｄｑ减小，或ｆ（ａ）两端点下降，ａ跨度增大及顶点右偏等现象，这是对地震密集—平静现象的另一种描述；（３）华北地区地震时间多分形方法回顾性预报评分Ｒ＝０．４７，说明其有一定预报效能，是有前景的预报方法。     

华北盆地滑脱构造的地震学证据

在华北盆地中西部的临城一巨鹿深地震反射剖面上，ＣＤＰ叠加剖面在双程走时２．５-４．５ｓ部分显示出一系列连续性好、能量强的低角度反射事件，在剖面上显示的延伸距离达４０ｋｍ．这些反射事件解释为滑脱断层，它自西向东倾角变缓，发育在深度为ｓｋｉｎ（剖面西端）至１０ｋｍ（东端）的结晶基岩中．在剖面的浅部显示出两个相似的单边断陷盆地，其主断裂以铲形归并到这一滑脱构造．上盘在伸展过程中向东滑移，拉张和重力滑动作用可能是形成这些断裂的主要原因．剖面东部的中下地壳内众多的反射事件具有叠层状的特征，并遭受强烈的变形，可能表示地幔物质上涌侵入至地壳内．岩浆侵入在地壳上部形成附加的伸展应力场，同时使下地壳增热，粘度下降，某些矿物发生脱水作用，脱出的水上移并储存于中地壳内．伸展应力场及热和水的作用促进滑脱构造的形成．邢台地震的震源深度分布表明，这一地区脆韧过渡带的深度为１０-２５ｋｍ，滑脱面为过渡带的上界面．     

华北盆地滑脱构造的地震学证据

在华北盆地中西部的临城一巨鹿深地震反射剖面上,ＣＤＰ叠加剖面在双程走时２．５-４．５ｓ部分显示出一系列连续性好、能量强的低角度反射事件,在剖面上显示的延伸距离达４０ｋｍ．这些反射事件解释为滑脱断层,它自西向东倾角变缓,发育在深度为ｓｋｉｎ（剖面西端）至１０ｋｍ（东端）的结晶基岩中．在剖面的浅部显示出两个相似的单边断陷盆地,其主断裂以铲形归并到这一滑脱构造．上盘在伸展过程中向东滑移,拉张和重力滑动作用可能是形成这些断裂的主要原因．剖面东部的中下地壳内众多的反射事件具有叠层状的特征,并遭受强烈的变形,可能表示地幔物质上涌侵入至地壳内．岩浆侵入在地壳上部形成附加的伸展应力场,同时使下地壳增热,粘度下降,某些矿物发生脱水作用,脱出的水上移并储存于中地壳内．伸展应力场及热和水的作用促进滑脱构造的形成．邢台地震的震源深度分布表明,这一地区脆韧过渡带的深度为１０-２５ｋｍ,滑脱面为过渡带的上界面．