全球海洋模式中CFC-11吸收对次网格尺度混合参数化的敏感性

以描述中尺度涡旋对示踪物的输送作用为目的的湍流混合方案GM90经证明对海洋模式的模拟能力较以前的湍流混合方案有较大的提高.该方案涉及到两个主要参数:等密度面扩散系数(A_I)和等密度面厚度扩散系数(A_ith).该文的目的就是利用中国科学院大气物理研究所(IAP)全球海洋环流模式L30T63研究以上两个系数取值大小对主动示踪物(温盐)以及被动示踪物(CFC-11)海洋分布的影响.实验结果表明这两个系数的取值可明显改变大洋温盐垂直分布以及海洋对CFC-11的吸收,且两个系数在其中起到的作用有很大的差异.从几个剖面的分析结果可知,总的来说,AI的增加使得CFC-11主要储存区的模拟结果更接近观测资料,而A_ith的增大使得模拟结果变差.     

压实膨润土在盐溶液中的膨胀变形特性

采用蒸馏水以及浓度不同的NaCl溶液作为浸泡溶液,对商用膨润土进行了膨胀变形试验。结果表明在相同的荷载作用下,膨胀变形随浸泡溶液浓度的增加而减小。这是因为浸泡溶液的浓度越大,溶液的渗透吸力也越大,渗透吸力的增加将引起施加在黏土颗粒上有效应力的增加,使得在外部施加荷载相同时膨润土的膨胀变形随溶液浓度的增加而减小。当压实膨润土在盐溶液中膨胀时,其有效应力pe可分为两部分,即施加荷载部分p和渗透吸力部分p。对于浸泡于蒸馏水和NaCl溶液中的膨润土试样,其膨胀后的蒙脱石孔隙比em与有效应力pe之间的关系可采用同一关系曲线表示,此时施加于黏土颗粒上的有效应力的渗透吸力部分p=(p/)0.66。     

边界条件对北太平洋海盆尺度环流模式的影响

采用Stevens开边界条件,将一个闭边界海盆尺度环流模式改造成开边界模式,对20°S以北太平洋大尺度环流进行了系统模拟。考察了开边界和不同等密面扩散系数对北太平洋环流和温盐结构的影响。模式较好地再现了太平洋大尺度环流特征,模拟出了表层赤道流系(包括北赤道流、黑潮和北太平流)以及对应的顺时针环流,同时还较好地反映了温盐场的基本分布特征。从年平均的纬向平均温度和盐度的断面分布可以看出,温跃层深度呈“W”型分布,在亚极地海区有一个梯度比较大的盐度锋区。南边界打开后使得模拟的北太平洋中层水温度和盐度更低,低盐水舌加深和向南延伸加强,更加接近观测值。增加沿等密面扩散系数后得到的中层水强度更大,尤其是34.6等盐线更接近观测资料。质量输运流函数分布表明,赤道两边各有一个翻转区,亚极地地区也存在一个浅的翻转区,打开南边界可以消除因为闭边界存在产生的假的下沉流,这些都为将来进行示踪物模拟打下基础。     

原状扬州黏性土压缩特性与孔径分布

研究土体压缩特性与孔径分布的关联性是探索土体宏观微观关系的途径之一。文章以扬州黏性土为研究对象,对不同深度的原状样同时进行压缩试验和压汞试验,重点研究了初始孔隙比相近而压缩特性不同的土层的孔隙结构以及各深度土层经历加卸载后的孔隙结构变化。试验结果表明:不同深度原状扬州黏性土的孔径分布均为单峰结构,孔径大小主要分布在0. 2～5μm,其压缩特性与孔径分布密切相关,孔径分布越集中,土的压缩性越小。12,15,18 m深度土样的孔径分布范围相对其他深度的更大,小孔隙占比更高,具有更大的压缩性和更强的结构性。初始孔隙比相近的不同深度的土样因孔径分布不同其压缩性也不同。在经历一个加卸载后,各深度土样的中孔隙占比均减小,孔径分布都向小孔径孔隙方向移动,且大孔隙占比变化都不大,而12,15,18 m累计孔隙体积减小量更多,使得这三层土样的中孔隙占比减小更明显。本文为黏性土的工程特性和微观结构的关联性探究提供了参考数据。     

大气化学机理的发展及应用

大气化学机理是研究大气化学过程的重要手段和方法之一,也是发展空气质量模式必不可少的重要组成部分。作者综述了几种应用广泛的简化机理——碳键机理（Carbon Bond Mechanism,CBM）、加州大气污染研究中心机理（Statewide Air Pollution Research Center mechanism,SAPRC）、区域酸沉降机理（Regional Acid Deposition Mechanism,RADM）、区域大气化学机理（Regional Atmospheric Chemical Mechanism,RACM）以及详细化学机理——主要大气化学机理（Master Chemical Mechanism,MCM）和共同代表性中间体机理（Common Representative Intermediates,CRI）的发展及应用。对上述大气化学机理的产生、发展、包含的物种类型、集总方式等方面进行了对比分析,总结了采用烟雾箱数据评价大气化学机理的研究成果以及大气化学机理在模式发展方面的应用,并对大气化学机理的进一步发展与完善提出了需求。     

东亚地区陆地植被净初级生产力与夏季气候的模拟

利用中国科学院大气物理研究所(IAP)一个海洋-大气-动态植被耦合模式(GOALS-AVIM),进行了100年模拟积分.基于模拟结果,对东亚地区的植被净初级生产力(NPP)、降水、地面气温和短波辐射的季节变化进行了标准化对比,分析了NPP的时空格局与气候因子(气温、短波辐射和降水)的关系;利用奇异值分解(SVD)对东亚夏季降水场和NPP的关系进行分解.结果表明,夏季东亚地区植被NPP及相关气候因子的时空变化规律明显,耦合模式可以很好地模拟出观测存在的降水及NPP、LAI(叶面积指数)大值区随季节北移南退的形态;由于耦合模式中AVIM的双向特点,模式模拟的NPP与其他物理场的季节变化有很强的对应关系,而且在不同时间和地区,NPP与降水、地面气温、短波辐射表现出不同的对应关系,其中植被NPP时间变化与气温和降水的相关性都较高;从NPP场和降水场夏季逐月标准化距平奇异值分解的空间分布模态来看.NPP与降水在时空场上表现出很强的耦合性,NPP的空间格局与降水存在较好的相关性,不同地理位置的相关性强弱不同,分解出的降水场异常相关模态也再现了东亚夏季降水移动的时空特征,同时东亚雨带随季节变化与NPP的气候变率表现出不同的对应模态.     

一个海陆气耦合模式中大气-植被的年际变化及其相互作用

含有动态植被过程的陆面模式Atmosphere-Vegetation Interaction Model(AVIM)与中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室(IAP/LASG)的9层大气环流模式AGCM 及20层的海洋环流模式(OGCM)耦合,建立了一个全球模式(GoALS-AVIM)并进行100年的模拟积分.后40年的结果分析表明,该耦合模式能够合理地模拟大气及陆地生态系统显著的年际变化.用奇异值分解(SVD)分析了东亚地区植被生长和气候变化的相互关系,发现在东业区域的植被净初级生产力(NPP)强弱的变化对血着大气环流的变化,特别是NPP分别与850 hPa的风场和500 hPa的高度场表现出很强的时空一致性.在东亚地区,由于植被类型的不同,导致NPP年际变化与降水、表面气温、短波辐射的年际变化的相关性不同,它们的年际变化与相关物理量场的年际变化表现出很强的植物种类的区别.     

用氚的模拟比较被动示踪物平流输送方案

使用一个太平洋海盆尺度环流模式模拟氚的分布,并分别采用二阶中央差(CD)、通量修正输送法(FCT)、分段抛物线法(PPM)、多维正定平流输送法(MPDATA)及二阶矩法(SOM)计算流场对氚的平流输送,通过结果比较考察算法间的差异.模拟试验设定为完整物理过程情形( CASEl)及仅含平流、对流情形(CASE2).CAS...     

常温下砂岩的变形特征及其影响因素

本文研究了常温下砂岩的变形特征，发现低围压条件下。砂岩表现为脆性剪切破裂，并产生扩容现象，而在高围压条件下，则表现为塑性流动，在塑性流动过程中，孔隙破裂，砂粒被压碎。并发生旋转和滑动，砂岩体积收缩，并表现为应变硬化，在砂岩由脆性剪切破裂向塑性流动的转化过程中，砂岩的孔隙率和围压起了关键的作用，本文还研究了砂岩孔隙破裂的机制，随着围压的增加，孔隙破裂分为两个阶段；第一阶段是孔隙边缘的剪切破裂，第二阶     

实验室模拟研究大气二次有机气溶胶的形成

二次有机气溶胶（SOA）是大气中重要的气溶胶组分,主要由挥发性有机物（VOCs）经化学转化形成,对天气、气候、大气环境和人体健康有重要影响,但至今其确切的化学成分和形成机制还十分不清楚。研究SOA的方法主要采用实验室单个物种或多物种的化学过程的模拟研究,野外实际大气的SOA化学成分、源汇和多尺度分析的观测研究,以及大气中SOA形成的数值模拟的回报和预报研究。实验室研究是对SOA形成过程中获取基础数据和推究SOA生成机制的最主要手段。在过去的几十年中,特别是近五年,SOA的研究取得了较大的进展,其中包括SOA前体物、SOA形成机制及影响因子的进一步理解。本文就这些方面展开了概要性的综述,重点强调了我国研究人员所做的研究工作。在采用实验室烟雾箱系统模拟研究SOA方面,首先简述了烟雾系统的发展以及表征,讨论了跟烟雾箱箱体相关的壁效应问题,重点综述了萜烯类、芳香烃类、小分子类等化学物种转化形成SOA的研究进展。在采用流动管和其他反应器类模拟研究SOA方面,重点讨论了挥发性有机物在颗粒物表面或在液相中所形成的SOA的主要化学成分及其可能的作用。