旋转二维可压缩流动的谱和特征函数 II：谱和谱函数结构的分析

本文第一部分(Ⅰ)已给出了线性化旋转二维可压缩流动方程的谱分布,并作了初步分析。本部分(Ⅱ)对这些谱及谱函数作进一步的分析讨论。设基流是低速流,此时可用摄动法求得谱和谱函数,将它们与用差分法所得结果进行比较,表明二者吻合得很好。摄动法中的离散谱初级近似就是无基流时的相应的谱,而连续谱对应的谱函数初级近似则与准地转模式的结果一致。由初级近似和一级修正项可以清楚地说明计算所得的谱和谐函数的许多重要性质。 在低速基流情况下:(1)重力一惯性波为准简谐波,基流和可变的Coriolis参数只给以较小的修正。(2)由于基流在Coriolis力作用下使自由表面有一坡度,Kelvin波必定具有横穿波射线的速度分量,同时顺传和逆传的Kelvin波不再在形态上相似;当基流愈强时上述两性质愈明显;Coriolis参数随空间的变化也改变了顺传和逆传波的相似性,此外,Kelvin波是准非频散的。(3)不为零的基流或科氏参数的变化使慢波离散谱变为非简并的即分立的,它们或者有无穷多个且基流流速为相速的聚点(当基流为常数时),或者只有有限个,甚至不存在;而当基流有切变时则有连续谱。对应于离散谱的谱函数为准简谐波;而对应于连续谱的谐函数则为广义解,但有有限能量。 本问题的谱函数与其伴随算子的谐函数正交,满足同样边界条件的一切扰动可按本问题的谱函数展开。在低速基流情况下,可用摄动法求解,初级近似下的伴随算子是自伴的。 关于高速基流情况的结果将在本文的第三部分(Ⅲ)发表。     

三层模式中地形对背风波振幅的影响

利用一个三层模式和钟形山脉研究了中尺度地形参数对背风波振幅的影响。理论分析表明,若保持地形高度不变,变化地形宽度时,当山脉半宽为背风波频率的倒数,波动的振幅可以达到最大;若地形高度和半宽按不同比例变化时,波动振幅的变化是不确定的;若高度和半宽按相同比例变化时,即保持山脉形状不变的情况下,半宽为频率的倒数的2倍时,振幅达到最大。最后利用ARPS模式对地形参数的变化进行了敏感性试验,模拟结果与理论结果相吻合。     

中国及周边地区气温年代际变化的研究

利用NCEP/NCAR资料对中国及周边地区的气温场作了分析,发现该区域各季节、各高度上的气温10年滑动距平场均有明显的年代际变化,500 hPa冬、夏季咸海地区和日本海地区该气温距平场则有明显的反相关和"跷跷板"现象,且这两地区500 hPa年平均气温变化均含有10年的振荡周期.     

褐帘石的谱学特征

本文研究了6个来自不同产状、不同地区的含褐帘石样品,包括4个伟晶岩(M1663来自内蒙集宁益元兴、M7673来自内蒙集宁察汗营地区、M4960来自美国Amherst County Virginia地区、M4976来自挪威Liksviken地区)、2个矽卡岩(M1697产自河北地区、M1679产自湖南郴县地区)。通过对这6个不同产状褐帘石的电子探针主量、稀土和微量元素分析及拉曼、红外光谱学的研究来揭示褐帘石晶体化学特征。结果表明,褐帘石成分均匀,晶体内发育微裂隙,局部有脉体充填,但不同产状的褐帘石样品在主量元素如Fe O、Ca O、Al_2O_3以及REE如Ce_2O_3、Nd_2O_3、La_2O_3的含量具有明显的差别。其系统的光谱学数据表明褐帘石晶体的特征峰强度和峰位的偏移均与其组分有关,并分析指派了部分光谱峰位的归属,揭示了褐帘石中特殊谱峰位置的迁移与其元素含量、晶体结构之间的关系。拉曼光谱揭示了褐帘石单晶有20组拉曼活性谱峰(ν1～ν20),其中ν2～ν4、ν5～ν8、ν16～ν19谱峰的迁移与A位上的Ca与稀土元素之间置换作用有关;ν10～ν12谱峰是O-Si-O弯曲振动引起,其拉曼谱峰的偏移可能与Si含量有关;ν13～ν14谱峰的迁移则可能是多种元素变化共同作用的结果。褐帘石单晶红外光谱展示了13组红外活性谱峰(a-m),h-k谱峰的偏移与在M1或M3位上Fe~(3+)和Al相互替代而导致的; b-g谱峰的偏移是与硅氧四面体中Si-O非对称伸缩振动有关; OH(l-m)双峰的出现可能与M1、M3位上Fe~(3+)的含量有关。研究结果表明伟晶岩类岩石中褐帘石晶体结构中Fe~(3+)与Al~(3+)间的置换作用强于矽卡岩类岩石中的褐帘石;而矽卡岩类岩石中褐帘石晶体结构中在A位上稀土元素与Ca置换作用则大于伟晶岩类岩石中的褐帘石。     

中新生代柴达木叠合盆地解析、动力学机制探讨及对油气控制意义研究

柴达木盆地位于青藏高原北部,受喜马拉雅运动影响比较直接,构造复杂,以致对中新生代盆地的性质一直存在较大争论。通过对盆地地震大剖面和测井资料地质解释与统计成图,并结合前人研究成果,提出柴达木盆地中新生界三大构造层对应三类盆地,具体以古近系底(TR)与下油砂山组顶的不整合面(T2’),将中生界划为下构造层,古近系路乐河组、上下干柴沟组、新近系下油砂山组构成中构造层,新近系上油砂山组、狮子沟组与第四系组成上构造层,其分别对应三种不同构造背景的原型盆地。下构造层为燕山运动阶段形成,为侏罗纪早期伸展断陷、中后期坳陷盆地,主要分布于盆地北半部及柴西地区,现为残留盆地;中构造层发育于早喜马拉雅期,主体厚度区位于盆地西半部的菱形块体内,阿尔金断裂带的走滑与南祁连西段的顺时针旋转是中构造层盆地发育的主要动力学机制,原型盆地为走滑旋转盆地。一里坪—南八仙构造线以北一带因主要断裂带的走滑反转作用成为中、下构造层主要叠合区。上构造层盆地为晚喜马拉雅运动阶段走滑挤压构造背景下形成,沉积沉降中心具有由西向东迁移的明显特征,为走滑盆地。一里坪—东台吉乃尔湖一带为中、上构造层盆地叠合区,叠合机制为盆地基底持续挠曲坳陷作用。分析认为,盆地所处的大地构造背景及特殊的深部地质结构所导致的主要大断裂多次反转作用是造成盆地反转与走滑叠合的关键动力学机制。文章同时简述了对油气勘探的参考意义。     

鄂东南矿集区铜绿山-铜山铜铁金矿床三维地质建模与深部预测

铜绿山-铜山是鄂东南地区典型的矽卡岩型铜铁金矿床。针对该矿床深部找矿需求,以科学成矿预测理论为指导,对成矿地质条件及深部找矿潜力进行了综合分析。利用Surpac三维建模软件进行三维可视化研究,构建三维地质体实体模型、三维地球化学模型及三维地球物理模型。对有利的找矿信息进行提取,选择侵入接触面缓冲、蚀变缓冲、F1因子和重磁同源异常4种预测要素,并选用证据权的方法进行综合成矿预测,构建了三维综合信息预测模型,应用该模型圈定了3处找矿靶区,将铜绿山-铜山铜铁金矿床的预测评价研究拓展到三维空间,为周边同类型矿床的深部找矿预测工作提供了参考。     

海洋波动的波谱分析和尺度划分

对垂直切变基本流中刚盖海洋的大、中尺度波动作了波谱分析.发现随着基本流切变的增大和扰动波长的减小,涡旋波和重力惯性波的连续谱区会互相靠拢,最后发生重叠,这时已不能区分为快波、慢波;而能否重叠的关键在于临界波长与扰动波长的相对大小;基本流切变越大,扰动波长越短,重叠现象就越严重.这可用作尺度划分的客观标准.当波动尺度大于临界波长时,属大尺度,这时涡旋波和重力惯性波连续谱区互相不重叠,涡旋波是准地转的;当波动尺度小于临界波长而大于临界波长一半时,出现了涡旋波与重力惯性波连续谱区重叠的现象,并出现了涡旋-重力惯性混合波,而涡旋波是非地转的,此时运动属α中尺度.当波动尺度小于临界波长一半时,则已无纯粹的涡旋波,只有涡旋-重力惯性混合波和纯粹的重力惯性波,此时所有的运动均是非平衡的,该运动属β中尺度.采用这一方法划分的尺度标准与通常的标准在量级上相一致.     

非绝热β中尺度非线性不稳定的数值研究

本文从无粘、非绝热的Boussinesq方程出发,凝结加热参数化采用Emanuel的Wave-CISK方案,研究了在考虑凝结加热时β中尺度非线性不稳定问题,发现潜热释放会加强不稳定,且其作用时段在不稳定发展的中后期;非线性作用使得波形发生变化,也改变了波动的传播速度。     

旋转二维可压缩流动的谱和特征函数——Ⅰ:谱点的分布

本文对旋转二维可压缩流(正压原始方程模式)中的谱和谱函数进行了分析和数值计算。这一部份主要讨论谱的分布,结果表明:在正压原始方程中存在三支谱系。当基流为稳定时,这三支谱系均是实的,其中两支为离散谱,分别对应于顺风和逆风传播的重力惯性波(快波),另一支则对应于Rossby波(慢波)。当基流无切变时,慢波由离散谱点组成,慢波相速以基流速度为聚点;且基流为零和科氏参数为常数时退化为无穷维重迭谱点,与聚点重合当基流有切变时,慢波由离散谱和连续谱组成,其中离散谱还可能不存在。当基流速度接近或超过C_0时,最靠近“慢波”的二个或几个原来的重力-惯性波转化为混合型波。当基流为不稳定时,则存在复数的谱点(此时该谱点必定是离散谱)。理论分析和数值计算都得到了广义正压不稳定、超高速不稳定和混合类型的不稳定,而广义正压不稳定属于慢波。我们将在本文的第二部分中讨论相应的谱函数。     

海陆风环流的计算方法

给出海陆风环流的计算方法,得到了计算方程,该方程为一个复偏微分方程,可用松弛迭代法数值求解。利用该方程,对珠江口及香港地区的海陆风环流作了高分辨率的计算,结果表明用该方法计算得到的海陆风环流是可信的,其与实际观测及Mass模式的计算结果十分吻合。