内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅵ)——章动转换函数和内核的动力学效应

本文是序列文章的第六篇,其主要内容包括：讨论了两种章动转换函数表达式以及它们系数之间的关系,指出了前人给出系数值的缺陷,以及某些公式表述的错误;基于内核地球模型的有关参数,利用Mathematica数学分析软件计算了PREM和1066A地球模型在FULL理论、MTIC和FIC近似下的章动本征模频率和章动转换函数的有关系数;计算了内核动力学对受迫章动的影响,结果表明其影响已在目前VLBI可检测的量级内.本文对地球章动转换函数进行了较完整的论述,期望对进一步研究地球自转动力学起重要作用.     

地球内核平动振荡模研究进展

地球内核平动振荡模,即Slichter模,是地球自由振荡的基本简正模之一,其三重分裂周期是确定地球内外核密度差异的重要物理量,对于约束地球深内部密度结构具有重要研究价值.然而,Slichter模的激发机制、衰减机制以及实际探测结果至今悬而未决,具有极大争议,其本征周期的确定也成为当前基础地球物理学的一个国际性难题.首先,总结了地球内核平动振荡模的基本理论,包括其动力学方程和主要求解理论与数值方法,并概述了在不同地球模型下利用不同求解理论计算的Slichter模理论周期.其次,讨论了Slichter模的激发机制和衰减机制的主要假设与猜想,其中液核一阶压力流可能激发Slichter模至可观测水平.最后,回顾了过去30年国内外利用超导重力数据开展Slichter模三重分裂信号探测的主要研究进展,探讨了关于Slichter模探测的未来可能研究方向,即从激发机制探究、超导重力数据精细预处理和极微弱信号叠积增强3个不同角度研究突破,有望实现Slichter模三重分裂信号的可靠探测.     

有限导电内核的驱动方式对发电机模型的影响

本文以两种绝缘内核的发电机为基准,设置内核电导率与外核相同,选择了以固定速度超速旋转和在外核驱动下发生旋转的两种内核旋转模式,比较分析不同模型间的能量差异、磁场强度、磁雷诺数、磁极翻转频率和四个类地发电机参数.结果表明:对于弱偶极子发电机模型,有限导电内核的引入会对其偶极子强度的相对变化量造成较大影响,最高达103.00%;由外核驱动旋转的有限导电内核模型对于本文其他目标研究量所带来的影响比较小,均小于5%;而固定旋转速度的有限导电内核的模型对磁极翻转频率、赤道对称性和纬向性均存在较明显影响,最大变化量达124.62%.综合本文所选用的发电机模型的特征和数值分析结果,可以发现虽然由外核驱动旋转的有限导电内核模型其转速不可控且存在较大波动,但各物理量变化量与实际内核与外核的能量比更为接近,因此可以推断其驱动机制较自驱动模式更为合理可靠.     

内核及外围尺度与热带气旋强度关系的初步研究

基于日本气象厅（JMA）区域谱模式（RSM）20 km分辨率的再分析资料,计算并统计了2001—2007年西北太平洋热带气旋逐6小时（共2 174个样本）的内核及外围尺度特征,初步分析了内核及外围尺度分别与热带气旋强度变化的关系。结果表明,外围尺度的增大（减小）有利于热带气旋的增强（减弱）;内核区较大（最大风速半径大于120 km）时,内核区的收缩（放大）有利于热带气旋的增强（减弱）;对于较小（最大风速半径不足120 km）内核区的热带气旋,其内核区的收缩（放大）反而易使热带气旋减弱（增强）。      

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅰ)-理论基础

地球固体内核(SIC)和地球其余部分之间的引力和压力的耦合作用引起了一个力矩,从而对地球的章动运动产生影响.由于SIC的转动惯量和整体地球转动惯量相比是非常小的,因此可以认为SIC的动力学效应只是导致一个新的章动本征模,其频率与自由核章动(FCN)相差不太远,且对地球章动产生了一个微弱的共振影响.本文在文献[1]理论的基础上,对内核地球自转动力学理论进行了更加深入和详细的研究,顾及到高阶引潮力位的影响,介绍了研究内核地球自转的基本假设和定义,引潮力位的复数球函数表示,复数矢量球函数的基本理论等.     

地球内核平动振荡的地震激发

本文利用球对称、非自转、弹性和各向同性地球模型(SNREI)理论模拟计算了地球内核平动振荡的地震激发.以2004年12月26日苏门答腊大地震为例,讨论震源机制解(标量地震矩、走向、倾角、滑动角和深度)对内核平动振荡振幅激发的影响;基于全球21个Mw8.0级以上的大地震,分别计算10个数据资料较好的超导重力台站理论上可以接收到的内核平动振荡信号的频率域振幅.结果表明标量地震矩对内核平动振荡振幅的影响最大,走向、倾角、滑动角和深度对内核平动振荡振幅也有一定影响,但是影响相对较小;不同区域获得的由大地震引起的内核平动振荡信号的幅度存在显著差异,此结果为频率域多台站加权迭积提供了计算基础.另外,只有武汉台站接收到的2011年日本Tohoku Mw9.1地震激发的内核平动振荡的振幅值达到了地球表面高精度、高灵敏度的超导重力仪检测水平,振幅值为0.0103nm·s-2.结果说明地震激发的内核平动振荡的信号极其微弱,信号几乎淹没在背景噪声中,必须利用多台站迭积法才有可能将信号提取出来.     

Development of dynamic slip model for a shear crack

<正>The objective of this paper is to develop a dynamic slip model for a shear crack under constant stress drop.This crack problem is formulated by a traction boundary integral equation(BIE) in the frequency domain and then solved by the hyper-singular boundary element method as well as the regularization technique proposed in this paper.Based on the spectral integral form of the kernel function,the unbounded term can be isolated and extracted from the hyper-singular kernel function by using the method of subtracted and added back in wave number domain.Finally,based on the inverse transformation from the frequency domain to the time domain,the time histories of crack opening displacement under constant stress drop can be determined.Three rupture models(simultaneous rupture model,symmetric bilaterally-propagating model and unilaterally propagating model) with specified time histories of stress drop are considered in this paper.Even though these three models will cause the same final slip shapes because of the same constant stress drop,the associated slip time functions differ significantly from each other during the rupture process.     

台风内核与外围加热对其强度突变的影响

采用准动量无辐散模式，考虑非绝热加热过程，探讨了加热、惯性稳定度、层结稳定度以及非热成风等物理因子对台风中的重力惯性波强度变化的影响。进而把台风内核与外围的加热过程加以区别，指出要引起内核强度突变不仅要有非线性动力过程，而且要有非线性加热过程；而要引起外围强度突变则要有非线性动力过程以及定常的加热过程。     

强台风Chanchu（0601）的数值研究：转向前后内核结构和强度变化

使用FY卫星TBB资料和新一代非静力中尺度模式WRF分析南海强台风Chanchu(0601)"急翘"转向前后内核结构和强度变化过程。结果表明:转向后内核结构非对称特征明显。WRF数值模式较好地模拟出Chanchu强度和异常路径变化过程,再现了内核结构演变:转向前,垂直切变较弱,有利于快速加强,内核结构较为对称;转向后,垂直切变明显增大,强回波位于垂直切变下风方向的左侧,显示为内核非对称结构。使用傅立叶变换方法分解模拟结果中的雷达回波,发现眼壁和内螺旋雨带的2波非对称沿方位角移速与涡旋罗斯贝波(VRWs)的理论波速一致,Chanchu快速加强过程中断和强度维持的可能原因为:眼壁传播的VRWs受到外螺旋雨带的扰动以及涡旋倾斜加剧引起眼壁非对称性加强导致"急翘"时眼壁破裂,此后眼区和眼壁区水平混合过程加强,850 hPa眼区相当位温明显增加,抑制高层相对暖干空气和低层相对冷湿空气相互交换,使得随眼壁内侧下沉气流向下输送的暖干空气减少,低层增温作用减弱,快速加强过程中断;VRWs径向内传导致高值涡度由眼壁内侧向眼心传播,引起最大风速半径(RMW)内侧切向风速增大,RMW随时间向眼心延伸,眼壁进一步收缩,一定程度上抵消了垂直切变加大的负面影响,Chanchu维持强度。     

Geochemistry Characteristics of Sediment and Provenance Relations of Sediments in Core NT1 of the South Yellow Sea

The contribution of substance from Yellow River, Yangtze River, and Korean rivers to the sedimentation of Yellow Sea is studied through geochemical analysis and through characterization of the source of the substance about sediment from Core NT1 among the lutaceous area in Central South Yellow Sea. The research finds out that the sediment in Core NT1 mainly comes from Yangtze River and Yellow River, the sediment between 0-7.70 m in upper Core NT1 mainly belongs to Yangtze River source; the sediments between 7.70-16.60 m and 42.0-54.80 m in middle Core NT1 are mainly from Yellow River, the 26 m thick sediment interlayer in it mainly comes from Yangtze River; and the sediment between 54.80-69.76 m in the bottom of Core NT1 is mainly from Yangtze River. The results demonstrate that Yangtze River has been playing a main role in the lutaceous area in the Central South Yellow Sea since early Late Pleistocene, and Yellow River started to influence the continental sedimentation of Yellow Sea from early Warm Glaciation of late Late Pleistocene.