我国中高层大气观测研究的新进展

中高层大气是与人类生存环境关系极为密切、又易受太阳活动影响的层次，它的研究在日地物理研究中占有特殊的地位．近年来，我国在中高层大气行星波、重力波、光化过程和太阳活动与人类活动影响等方面取得了可喜的进展，获得一系列重要成果；在观测方面，VHF雷达、钠荧光激光雷达、中间层大气毫米波探测和倾斜滤光片光度计等一批新型观测设备投入使用，增强了对中高层大气的探测能力.本文重点介绍了近年来我国在高平流层、中间层和低热层大气方面的主要研究情况．     

根据LF天波的相位和振幅变化监测中层大气扰动

LF无线电波,白天在70-80km的区域被反射,夜间在90-100km的区域被反射.本文根据武昌电离层观象台长期连续的地面LF传播的实验记录,分析研究了上中层大气压力的变化、行星尺度波扰动、冬季异常等上中层大气的特性,并对其中的冬季异常的机理作了简要讨论,从理论上分析了造成冬季异常的原因,除通常所述的因素外,上中层大气中气压下降或温度降低可能也是一个重要因素.并指出地面LF无线电波传播实验是监测和研究上中层大气的某些特性和扰动的一个重要手段,也可以为进一步探索平流层一中层耦合提供某些实验依据.     

大气重力格林函数的理论计算

重力测量中需要扣除大气的影响.大气负荷对重力测量的影响可以分为大气质量变化引起的直接效应和大气负荷引起的地球变形带来的间接效应,大气负荷对重力观测值的直接影响,相对于间接效应量级较大.本文从理论上研究了大气负荷对重力观测的直接影响,仿照Farrell定义的负荷格林函数,引入大气重力格林函数,用来表示大气压变化对于重力观测的直接引力影响.在前人的基础上,本文采用了更为精细的大气模型,考虑大气温度随高程的变化,用离散褶积的方法求得了大气重力格林函数的理论值.实际计算时还要考虑地表温度、台站高程、周围地形等因素的影响,本文讨论了这些因素对大气重力格林函数的影响.考虑地表温度、台站高程、地形改正等各种影响因素以及地球变形引起的间接效应后,对台站周围区域积分即可求得大气变化引起的理论重力信号.     

热层大气密度反演与建模研究进展

热层是位于地球表面大约90 km到近1 000 km的大气圈层,它与电离层和低层大气都存在着复杂的耦合关系;同时热层作为人类航天器空间活动的主要区域,其大气直接影响着各类低轨航天器的运行轨迹.近年来,热层大气观测资料的逐步增加推动了热层大气变化特性的研究和大气模式的发展.本文首先综述了基于多源卫星观测数据的热层大气密度反演算法.着重介绍了基于精密轨道数据以及加速度计数据反演密度的主要算法,以及各种反演策略的优缺点.总结了当前工程常用的MSIS、Jacchia以及DTM热层大气模式在数据源、算法实现过程及其适用范围等方面的异同.接着介绍了基于当前最新大气密度观测数据结合已有大气模式,应用多项式、稀疏矩阵拟合以及数据同化等技术的大气模式优化研究进展.最后概述了基于观测数据研究热层大气响应磁暴、耀斑以及日食等空间事件方面的科学进展.     

中国高层大气与电离层耦合研究进展

近年来,地球高层大气与电离层之间的耦合研究为众多学者所关注.在回顾这一领域国际上若干研究方向进展的基础上,着重介绍了中国学者的近期研究工作与贡献.首先,扼要介绍了中国高层大气观测的新发展,包括激光雷达、FP干涉仪、全天空气辉成像仪等光学探测,MST雷达、全天空流星雷达等无线电探测手段.在高层大气变化特性研究中,介绍了高层大气的气候学及各种大气波动的研究进展.在高层大气与低电离层的耦合研究方面,介绍了突发钠层及低热层钠层的观测研究和钠层模式的研究进展,以及突发E层与大气行星波之间的耦合研究工作.在高层大气波动过程与电离层F2层耦合研究中,着重介绍了电离层四波经度结构与高层大气非迁移潮汐之间的耦合特性与机理研究.在热层与电离层耦合的研究方向上,介绍了热层背景大气风场和重力波对电离层的作用、带电粒子对赤道热层的影响与热层赤道异常的形成机理研究等热层电离层相互耦合工作.综合认为,近年来中国学者在高层大气与电离层耦合的研究领域进行了大量工作,包括实验观测及数据分析、模式化与理论研究等.中国学者取得的研究成果为这一领域近年来的进展与突破做出了重要贡献.     

非绝热加热对大气局地扰动位能的影响和机理

本文运用统计相关和奇异值分解方法,系统地考察了非绝热加热对大气局地扰动位能的影响特征和机理问题.分析结果表明,热带地区海表温度异常和扰动位能的耦合相关特征与厄尔尼诺和南方涛动变率的关系密切,扰动位能在热带外地区的耦合模态空间型呈现出与北太平洋-北美大气遥相关型极为相似的分布特征.通过进一步考察大气中视热源与扰动位能的耦合特征,发现在低纬地区仍主要反映了厄尔尼诺和南方涛动的影响机制,在热带外地区,视热源异常的耦合模态则表现出与北半球环状模类似的特点,这表明热带外地区大气的局地能量有效性与热带非绝热加热的遥强迫以及局地性热源加热强迫有着极为密切的联系.     

乌梁素海大气重金属沉降入湖通量初步估算

重金属元素以大气颗粒物为载体,最终以沉降的方式进入湖泊水体,会引起湖泊的重金属污染.为调查大气沉降对乌梁素海重金属污染的贡献,于2013年7月1日至30日围绕乌梁素海进行大气沉降样品采集,分别测定Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As 7种重金属元素的含量,并在此基础上估算7月大气重金属沉降通量及入湖量.结果表明,乌梁素海重金属元素大气沉降通量大小依次为:ZnPbCuCrAsHgCd.结合社会调查情况及数据分析显示,大气微粒携带重金属借助风力迁移,较大的沉降通量出现在主风向的下风向区域,说明风向是影响乌梁素海大气重金属沉降通量的主要因素之一.排干输入与大气沉降方式下的乌梁素海重金属入湖量比较发现,大气沉降是除排干输入外湖泊的另一重要重金属污染源.Zn、Pb、Cu、Cr、As、Hg、Cd等重金属元素月入湖量分别为10.6、1.04、1.02、0.833、0.342、0.00514、0.00281t/月.通过估算底泥重金属增量来评价大气沉降对湖泊重金属的贡献表明,大气Hg、Zn、Pb、Cu、As、Cd、Cr等重金属沉降对湖泊贡献率分别为46.4%、44.7%、14.1%、12.0%、8.48%、4.75%、4.03%.     

我国干旱区深厚大气边界层与陆面热力过程的关系研究

大气边界层是地球大气重要物理特征之一.干旱气候背景下的大气边界层特征与人们以往对典型大气边界层的认识有很大不同,其形成机制也比较特殊.本文利用冬、夏两季典型时段在极端干旱区敦煌开展的大气边界层和陆面过程综合观测试验,对大气边界层厚度与净辐射、地-气温差和感热通量等陆面热力因素的日变化特征进行了对比分析,研究了大气边界层的发展和维持衰退过程与陆面热力和动力过程的关系,发现发展过程消耗的能量要比维持衰退过程高得多,而且进入残余层后对流边界层发展对陆面热力作用更敏感,发展也更迅速.风速的动力作用对大气边界层发展也有一定的影响,尤其对冬季稳定大气边界层影响较大.极强的陆面热力作用是我国干旱区形成深厚大气边界层的主导因素.     

基于卫星数据和NRLMSISE-00模型的低轨道大气密度预报修正方法

NRLMSISE-00大气模型广泛应用于航天器定轨和预测等方面,但存在着较大的误差,尤其是在短期变化方面.为了提高低轨道大气密度短期预报的精度,我们提出了一种基于实测数据对NRLMSISE-00大气模型密度结果进行修正预报的方法:利用GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)和CHAMP(Challenging Mini-Satellite Payload)卫星2002-2008年大气密度探测数据对NRLMSISE-00模型进行误差分析,获得模型的修正因子,再对模型的大气密度结果进行修正.采用该修正方法对GRACE-A和CHAMP卫星轨道上的大气密度进行3天短期预报试验验证,结果表明可显著提高大气密度的预报精度,在太阳活动低年,修正后的大气密度预报误差比NRLMSISE-00模型误差降低50%以上.     

基于中国中东部多站流星雷达的二维风场观测研究

全天空流星雷达广泛应用于中间层-低热层大气水平风场的观测,为研究该区域大气风场的变化特征提供了重要数据支持.目前流星雷达主要采用单站观测模式,没有水平分辨率,并且只能探测流星区域的大气平均水平风场.为了得到更加丰富且精准的中间层-低热层大气风场信息,本研究介绍了建设在中国安徽地区的多站流星雷达系统,该系统包括安装在蒙城（33.36°N, 116.49°E）的一台单站流星雷达和长丰（31.98°N, 117.22°E）的一台远程接收机,两地直线距离约为167km.相比于单站流星雷达,多站流星雷达系统探测到的前向散射流星数目增加了约70%,并且一般可以提供400 km×400km以上的水平观测区域.除此之外,多站流星雷达系统还可以提供更加丰富的流星观测角度.新多站系统可以实现中间层-低热层大气二维水平风场的观测,在获取平均水平风场以及风场水平梯度的同时,还可以估计水平风场的散度、相对涡度和拉伸、剪切形变信息.多站流星雷达能够提供更多的水平风场参数,对进一步研究中间层-低热层区域的大气动力学过程具有重要意义.不仅如此,未来即将建成的多站流星雷达观测网将会实现中国中东部地区上空的中间层-低热层...     

地壳流体对地震活动的影响与控制作用

地壳中普遍存在着流体,不仅在地壳动力过程中发挥重要作用,而且也极有可能在地震孕育与发生过程中起着不为人知的重要作用。这样的认识,越来越得到地质学家与地球物理学者们的认可。本文概括介绍了地壳流体对地震活动的空间分布、震源深度与强震活动周期的影响与控制作用,并提出了地壳硬夹层孕震与流体促震的假设。最后还介绍了通过流体控制地震活动并实现减轻地震灾害的思想。     

The research on the space time coherence of Xianshuihe fault zone in the process of seismogeny

Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｐａｃｅ┐ｔｉｍｅｃｏｈｅｒｅｎｃｅｏｆＸｉａｎｓｈｕｉｈｅｆａｕｌｔｚｏｎｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｏｆｓｅｉｓｍｏｇｅｎｙＳＨＩ－ＢＩＡＯＷＡＮＧ（王时标）ＺＨＥＮ－ＸＩＮＧＹＡＯ（姚振兴）Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ...     

内核地球自转动力学理论的研究进展--Ⅲ液核自转动力学方程

本文是序列文章的第三篇,其内容包括：基于连续介质力学的基本理论,给出了液体外核（FOC）两种形式的角动量方程,对作用在FOC上外力矩进行了详细研究,同时对液核作用在固体内核（SIC）上的压力产生的压力矩进行了讨论,在O(ms)的量级上给出了它们的表达式.本文改正了文献〔1〕在推导过程中的某些错误（例如：（B18）、（B28）、（B29）、（B30）、（B35a）和（B35b）式）.本文是对文献〔1〕有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

中国东部大陆上地幔的基本状况

本文概述了近年来我国在地幔岩石学和地球化学研究中取得的主要结果。重点讨论了地幔流体在地幔过程中的重要作用，特别是地幔流体成矿作用，我国东部陆下地幔化学的区域性特征及其动力学意义。     

道路网络抗震功能失效空间决策支持方法研究

地震作用后桥梁的破坏是导致道路网络功能失效的主要原因。在进行道路网络抗震功能失效分析这一决策过程中,不仅要应用空间分析模型对空间数据进行分析,而且也要对属性数据进行有效的决策分析,因此本文结合了G IS(地理信息系统)与DSS(决策支持系统),形成了以模型库为驱动核心的道路网络抗震功能失效分析空间决策支持,本文着重对数据库及模型库的构建进行了深入研究。     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅳ)——内核自转动力学方程

本文是序列文章的第四篇,其内容包括：基于连续介质力学的基本理论,给出了固体外核（SIC）自转的动力学方程,考虑了地球的自引力、液核对内核边界的压力和二阶外部引潮力位对SIC自转的影响,并在O(mε)的量级上给出了其实用的表达式.本文的理论推导更加严密和细致,改正了文献〔1〕在推导过程中的某些错误（例如：（B39）、（B44）和（B59c）式）.本文的工作是对文献〔1〕有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

Large clusters of gold deposits and large-scale metallogenesis in the Jiaodong Peninsula, Eastern China

The Jiaodong Peninsula is the largest repository of gold in China based on the production in history. It covers less than 0.2% of China’s territory, but production of gold accounts for about one fourth of the whole country. Thus, the Jiaodong Peninsula is a typical area or case of large-scale metallogenesis and a large clusters of mineral deposits in China. It is characterized by the large clusters of gold deposits in large scale, high reserve and short mineralizing stage. In this study, we suggest that the eastern boundary of the large clusters of gold deposits is as same as that of North China Block, the gold deposits are hosted by Archean metamorphic rocks or Mesozoic granites, and the age of gold mineralization is 121.6 to 122.7 Ma. Gold and related ore-forming materials are derived from multisources, i.e. Archean metamorphic rocks, granites and intermediate-mafic dikes, especially, intermediate-mafic dikes and calc-alkaline granites. The metallogenic geodynamic process is constrained by the tectonic evolution of eastern North China Block during Late Mesozoic, and it is the result of the interaction between mantle and crust as the boundary plates are playing role on the block.     

两次岫岩震群的特征及其预报意义研究

本文对1988年1月、1999年11月岫岩两次震群的性质及序列特征作了较系统的分析和研究。结果表明：序列各项特征参数及预测指标都显示出了具有明确意义的预报信息。特别是1999年11月前震序的低b值、低h值及多台小震初动符号和波形特征的高度一致性和稳定性都预示着震源区应力的高度集中和稳定,也为短临预报提供了可靠的信息。此外,前震序列的频度分布的时间结构和能量释放的时间过程也明确显示出“密集－平静－发震”和“增强－减弱－发震”的特点。这种临震预报特征与海域地震前震活动的时空结构和时空过程十分相似。本文还讨论了两震群之间特殊部位发生断层贯通的可能性,并给出震级上限的估计。     

田庄等测点周围的磁场梯度测量

磁场梯度测量是选建地磁测点过程中的一项重要工作。在田庄、灵山、东兴庄测点周围，进行了磁场梯度的一般测量与详细测量，结果显示，各测桩的水平方向与垂直方向的磁场梯度均不大于１．０ｎＴ／ｍ。完全符合磁测规范的要求。     

中层顶区域钾层静态模型的初步建立

以流星烧蚀为源,大气沉降为汇,并利用连续方程和涡旋扩散方程为动力学控制方程,求解总含钾成分随高度的分布,再根据各含钾成分之间闭合的化学反应,计算每个高度处各含钾成分的浓度配比,初步建立了一个钾层静态模型.本文详细的阐述了钾层静态模型的建立过程,输入参数和模拟结果.此模型能够模拟出钾原子浓度随高度的分布,并与北京激光雷达观测的钾原子浓度的夜间年平均曲线进行了对比.钾层峰值密度和质心高度的模拟值与观测值仅相差0.2%和0.7%,但柱密度和RMS宽度的模拟值却比观测值明显偏小.模拟结果与观测并不完全一致,其差别主要来自于钾层的下部.钾层静态模型的建立和不断完善为研究钾层的特性和演化规律提供了有力的支撑.