南极绕极流对风应力强迫的延时斜压响应

南极绕极流（Antarctic Circumpolar Current——ACC）对风应力强迫存在两种响应,即正压过程的即时响应与斜压过程的延时响应．主要关注南极绕极流的斜压不稳定机制,即纬向风应力的增强导致南大洋等密面斜率加大,平均流更趋于斜压不稳定;斜压不稳定产生中尺度涡,使得平均流势能向涡旋能量（势能和动能）转化,造成了ACC体积输运在时间上滞后两年的显著减弱．ACC输运与纬向风应力的这种滞后反相关关系可以很好地解释ACC体积输运在近20a保持基本稳定的现象．     

热带印度洋增暖对南极平流层极涡的影响

过去几十年,在全球变暖的大背景下,全球大部分海洋,特别是热带印度洋,显著增暖．同时,南极平流层极涡呈现发展加深的趋势．以前的模拟结果显示,臭氧耗损的辐射冷却效应是南极极涡加深的主导因子,但模拟的臭氧耗损单独引起的南极极涡加深比实际观测到的要强．这说明有其他因子参与影响了南极极涡的趋势变化,其作用是部分抵消臭氧耗损的影响．是否热带印度洋增暖是其中的因子之一,这个问题还不清楚．利用4个大气环流模式,通过给定理想的、与观测到的强度相当的热带印度洋增暖强迫,进行集合试验,研究了这一问题．结果表明：热带印度洋增暖有利于南半球春、夏季极地平流层增暖、南极极涡减弱,于是倾向于部分抵消臭氧耗损的辐射冷却效应．这一结果能部分解释以前的模拟发现～臭氧耗损单独导致的南极极涡加深比观测到的要强．鉴于平流层变暖不利于极地平流层冰晶云的形成、遂有利于臭氧恢复,现在的结果暗示：在全球变暖的大背景下,气候系统的内部动力调整过程将有利于南极臭氧洞的恢复．     

南极中山站极夜、极昼期间S_q~p、S_D的变化规律及特征

本文利用１９９１年度南极中山站的地磁资料，分析研究极夜（５、６、７月）及极昼（１１、１２月）期间Ｓ、ＳＤ的变化特征。研究结果表明，Ｈ、Ｄ、Ｚ三个分量的Ｓ、ＳＤ在极夜期间的变化幅度都小于极昼期间的变化幅度，Ｓ在世界时ＵＴ６时左右出现极值。这是由于在５、６、７月的太阳直射点在北半球，太阳紫外辐射和Ｘ射线辐射减少，在１１、１２月太阳的直射点在南半球，太阳紫外线和Ｘ射线辐射增大，致使空间电高层等效电流发生变化所产生。     

南极中山站极夜、极昼期间地磁场的日变化规律及特征

利用1991年南极中山站的地磁资料,分析研究了极夜（5,6,7月）及极昼（11,12月）期间地磁场的变化规律及特征．结果表明,极昼期间的S出现的双峰现象要比极夜期间的明显的多,S是叠加在S之上的极盖区地磁场静日变化;极夜期间的Sq,Sq和SD的变化幅度小于极昼期间的变化幅度,大约是极昼期的1／3,SD大约是极昼的3／4.这主要是由于极夜期间太阳的直射点在北半球,在南半球太阳的波辐射少;极昼期间太阳直射点在南半球,太阳的波辐射增大,致使空间电离层等效电流强度发生变化产生的．     

南极中山站极夜、极昼期间地磁场的日变化规律及特征

利用1991年南极中山站的地磁资料，分析研究了极夜（5，6，7月）及极昼（11，12月）期间地磁场的变化规律及特征．结果表明，极昼期间的S出现的双峰现象要比极夜期间的明显的多，S是叠加在S之上的极盖区地磁场静日变化；极夜期间的Sq,Sq和SD的变化幅度小于极昼期间的变化幅度，大约是极昼期的1／3，SD大约是极昼的3／4.这主要是由于极夜期间太阳的直射点在北半球，在南半球太阳的波辐射少；极昼期间太阳直射点在南半球，太阳的波辐射增大，致使空间电离层等效电流强度发生变化产生的．     

L形和U形三维钝体结构绕流的数值模拟研究

采用大涡模型对L形和U形三维钝体建筑物的绕流特性和风压分布特性进行数值研究。考虑平均和脉动速度入口边界,在雷诺数为1.5×10~5～7×10~5条件下,对2种钝体的9种分析工况进行瞬态动力分析,并将计算结果与已有研究进行对比。研究表明,钝体绕流对周围流场影响的强弱程度依次为尾流区、屋顶区、来流区,影响大小随着流场与钝体之间距离、钝体建筑高宽比、离地高度的增大而减小,且对来流区0.25H、屋顶上部0.4H、左右两侧0.5H、尾流区2.0H范围内流场的影响最大;钝体迎风面风压分布比较均匀,而侧面、背面和顶面受绕流涡旋的影响较大,平均风压分布较为复杂,并与脉动风压分布具有类似的变化趋势。研究结果对结构抗风设计与建筑风环境设计具有一定的参考价值。     

大气和海洋中一类中尺度边界急流的形成理论

对一个非地转线性浅水模式的研究表明,当背景场为大尺度径向地转流Vg时,在山地或海岸附近可以形成一类中尺度边界急流,其特征宽度为Lc=L0（c0/Vg）,式中c0=（gH）1/2为考虑了密度垂直差后的重力波波速,L0=c0/f为Rossby变形半径,f为柯利奥来参数。一般来说,Lc的量级在大气和海洋中分别为百公里和几十公里。由于大尺度地转流是形成这类中尺度边界急流的重要条件,因此从这一观点看,在大气中的这类急流,在亚洲东部一般只能在春末或夏季出现,因为在这些季节,在这一地区盛行大尺度的西南或东南季风。对海洋,这类中尺度边界急流可以出现在海洋的东西两岸,不具有明显的季节变化,即是一类半永久持续系统。     

大气和海洋中一类中尺度边界急流的形成理论

对一个非地转线性浅水模式的研究表明,当背景场为大尺度径向地转流V_g时,在山地或海岸附近可以形成一类中尺度边界急流,其特征宽度为L_c=L₀（c₀/V_g）,式中c₀=（gH）^1/2为考虑了密度垂直差后的重力波波速,L₀=c₀/f为Rossby变形半径,f为柯利奥来参数。一般来说,L_c的量级在大气和海洋中分别为百公里和几十公里。由于大尺度地转流是形成这类中尺度边界急流的重要条件,因此从这一观点看,在大气中的这类急流,在亚洲东部一般只能在春末或夏季出现,因为在这些季节,在这一地区盛行大尺度的西南或东南季风。对海洋,这类中尺度边界急流可以出现在海洋的东西两岸,不具有明显的季节变化,即是一类半永久持续系统。     

地幔对流与岩石层板块的相互耦合及影响──（Ⅱ）地幔混合对流理论及其应用

观测到的板块运动包含两种能量分布几乎相等的运动形态：极型场和环型场．纯粹的由热驱动的地幔自由对流不能预期和解释环型运动的产生．本文提出地幔混合对流理论,既考虑了热驱动的自由对流,也考虑了由板块自身激发的强迫对流．根据板块处于动力学平衡状态的观测事实,建立了相应的模型．数值结果表明,根据混合对流模型所预期的板块速度场,既能产生极型场,也能产生环型场,而且在空间分布特征及功率谱分布上与观测资料符合相当好．地幔物质的上升流动基本和洋脊对应,而下降流动和俯冲带对应．     

地幔对流与岩石层板块的相互耦合及影响──（Ⅱ）地幔混合对流理论及其应用

观测到的板块运动包含两种能量分布几乎相等的运动形态：极型场和环型场．纯粹的由热驱动的地幔自由对流不能预期和解释环型运动的产生．本文提出地幔混合对流理论，既考虑了热驱动的自由对流，也考虑了由板块自身激发的强迫对流．根据板块处于动力学平衡状态的观测事实，建立了相应的模型．数值结果表明，根据混合对流模型所预期的板块速度场，既能产生极型场，也能产生环型场，而且在空间分布特征及功率谱分布上与观测资料符合相当好．地幔物质的上升流动基本和洋脊对应，而下降流动和俯冲带对应．     

地幔对流与岩石层板块的相互耦合及影响──（Ⅱ）地幔混合对流理论及其应用

观测到的板块运动包含两种能量分布几乎相等的运动形态：极型场和环型场．纯粹的由热驱动的地幔自由对流不能预期和解释环型运动的产生．本文提出地幔混合对流理论，既考虑了热驱动的自由对流，也考虑了由板块自身激发的强迫对流．根据板块处于动力学平衡状态的观测事实，建立了相应的模型．数值结果表明，根据混合对流模型所预期的板块速度场，既能产生极型场，也能产生环型场，而且在空间分布特征及功率谱分布上与观测资料符合相当好．地幔物质的上升流动基本和洋脊对应，而下降流动和俯冲带对应．     

流体黏度对砂岩弹性模量频散与衰减影响规律的实验及理论验证

波诱导的孔隙流体流动是造成地震波速度频散与衰减的重要机制, 其中孔隙流体性质(尤其是黏度)是影响速度频散变化特征的关键因素之一.为了研究孔隙流体黏度对速度频散的影响, 本文在饱和不同黏度流体条件下对2块低孔隙度砂岩和3块中孔隙度砂岩样品进行了低频应力-应变岩石物理测试, 获得了岩石样品1~3 kHz的杨氏模量、泊松比和衰减曲线.实验结果发现: 两种砂岩样品都表现出随着有效压力增加, 杨氏模量增加, 频散程度减弱的特征; 同时随着流体黏度增大, 频散梯度增大, 特征频率向较低频率移动.为了更好地解释不同流体黏度条件下的实验数据, 本文采用现有经典岩石物理频散模型对实测速度频散进行了描述.研究结果表明, 经典的Gurevich喷射流模型、Biot模型、White模型、Gassmann方程和BISQ模型在数值上和趋势上均难以定量刻画实测低频数据, 其预测结果存在明显的特征频率且中间过渡频段较小, 而实测速度则随频率的增大呈缓慢递增趋势, 且具有较宽的中间过渡频段.对于中孔隙度砂岩样品, 考虑Biot宏观流作用、软孔与软孔以及软孔与硬孔喷射流效应的扩展Gurevich喷射流模型能够给出与实验数据较为吻合的预测结果; 对于低孔隙度砂岩, 扩展Gurevich喷射流模型的预测结果也能在趋势上与实验数据保持一致.实验数据和理论模型共同指出归一化参数E(f)/E(1 Hz)具有提高储层流体预测与流体识别精度的潜力和重要意义.