经济增长动能转换与绿色发展耦合协调的时空格局演化分析

绿色发展与动能转换之间联系密切,研究根据二者内涵构建综合评价指标体系,基于耦合协调相对发展度模型、空间自相关、重心和标准差椭圆模型分析中国31个省市（不含港澳台）2008—2018年两系统耦合协调的时空格局演变特征,得出以下结论：① 绿色发展和动能转换综合指数均呈波动上升趋势,但空间异质性显著,东部沿海地区水平最高。② 各省绿色发展与动能转换的耦合协调度逐年提升,逐步形成东部沿海地区为轴带向中西部地区扩散的“川”字阶梯型发展格局。③ 绿色发展与动能转换的耦合协调度具有显著的空间正相关性,位于“低-低”类型区域的省份最多,高值和低值区域趋于两极集聚分布。④ 2008—2018年耦合协调度的重心主要向西南方向迁移,耦合协调度呈向西南方向分散的态势。东、中、西部地区绿色发展与动能转换耦合协调的空间格局演变特征存在差异,东部地区呈西南方向迁移的分散态势,中部地区呈西南方向迁移的集聚态势,西部地区呈东南方向迁移的集聚态势。     

一次梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用的研究I.理论分析

本文是讨论梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用问题的开始部分。为了分析梅雨锋暴雨过程中的多尺度能量相互作用,从z坐标系中的运动方程和热力学方程出发,把基本物理量分成大尺度背景场（>2000 km）、α中尺度（200~2000 km）和β中小尺度系统（< 200 km）分量,利用滞弹性近似,推导了大尺度背景场、α中尺度和β中小尺度系统三个尺度的动能方程和位能方程。能量方程中包含了各尺度动能之间的转换、位能之间的转换以及动能和位能之间的转换。动能方程主要包括各尺度动能之间转换项、动能输送项、水平气压梯度力做功项、垂直方向扰动气压梯度力做功项、浮力做功项、地转偏向力分量做功项以及摩擦力做功项。位能方程主要包括各尺度位能之间转换项、位能输送项、浮力做功项以及非绝热加热做功项。其中浮力做功项为位能和动能之间的能量转换项,是暴雨发生发展过程中比较关键的能量转换项。关于将能量方程用于梅雨锋暴雨过程中并且诊断能量相互作用影响暴雨发展和消亡过程的物理机制等问题,将在以后的研究中给出。     

应用E-ε湍流动能闭合湖泊热力学过程模型对东太湖湖-气交换的模拟

采用考虑沉水植物影响的E-ε湍流动能闭合湖泊热力学过程模型,模拟2013年8月东太湖湖-气交换过程,并利用太湖的站点观测数据对模型进行了验证。太湖水温的模拟值与观测值吻合较好,模型计算的各层水温与观测值相比,均方根误差均未超过1℃。同时模型也较好地模拟出太湖表面感热通量和潜热通量,潜热通量的模拟值与观测值的标准差为54.7 W/m2。由于湖水较浅,太湖的水温层结会明显受到天气状况的影响。晴朗小风条件下的湖水呈现显著的热分层现象,当风速为0.8 m/s,高层和底层的温差达到7.9℃。大风天气条件驱动较强的水体湍流混合,水温的热分层消失,风速为12 m/s,湖泊上层与底层的水温差仅0.12℃。此外,模拟结果较好地呈现出了东太湖沉水植物的存在通过增大湖体消光系数,减小到达湖体内部的热量,并增加对湖水的阻力,影响湖体中湍流动能的分布,并进而影响湖水温度的分布。综上所述,该模型能够较好地模拟出浅水大湖湖-气交换的过程。      

南极西北威德尔海上层海洋湍流混合研究

Turbulent mixing in the upper ocean(30-200 m) of the northwestern Weddell Sea is investigated based on profiles of temperature,salinity and microstructure data obtained during February 2014.Vertical thermohaline structures are distinct due to geographic features and sea ice distribution,resulting in that turbulent dissipation rates(ε) and turbulent diffusivity(K) are vertically and spatially non-uniform.On the shelf north of Antarctic Peninsula and Philip Ridge,with a relatively homogeneous vertical structure of temperature and salinity through the entire water column in the upper 200 m,both ε and K show significantly enhanced values in the order of O(10~(-7))-O(10~(-6)) W/kg and O(10~(-3))-O(10~(-2)) m~2/s respectively,about two or three orders of magnitude higher than those in the open ocean.Mixing intensities tend to be mild due to strong stratification in the Powell Basin and South Orkney Plateau,where s decreases with depth from O(10~(-8)) to O(10~(-9)) W/kg,while K changes vertically in an inverse direction relative to s from O(10~(-6)) to O(10~(-5)) m~2/s.In the marginal ice zone,K is vertically stable with the order of10~(-4) m~2/s although both intense dissipation and strong stratification occur at depth of 50-100 m below a cold freshened mixed layer.Though previous studies indentify wind work and tides as the primary energy sources for turbulent mixing in coastal regions,our results indicate weak relationship between K and wind stress or tidal kinetic energy.Instead,intensified mixing occurs with large bottom roughness,demonstrating that only when internal waves generated by wind and tide impinge on steep topography can the energy dissipate to support mixing.In addition,geostrophic current flowing out of the Weddell Sea through the gap west of Philip Passage is another energy source contributing to the local intense mixing.     

黄河上游玛曲草原湍流统计特征分析

湍流运动是大气最基本的运动特征,是大气能量物质交换的主要方式。利用玛曲气候与环境综合观测研究站2006年12月至2007年1月的湍流观测资料,分析了湍流方差特征、湍流动能及湍流强度等湍流统计特征,结果表明:无量纲化的风速脉动σu/u*,σv/u*,σw/u*与稳定度z/L符合1/3次方规律;大气处于中性层结时,在近中性条件下,无量纲化风速方差σu/u*,σv/u*,σw/u*分别趋于常数A=3.42,B=3.34,C=1.02;无因次化温度脉动方差σT/|T*|和湿度脉动方差σq/|q*|与稳定度z/L的变化都比较离散,基本上不能拟合出-1/3次方规律。湍流动能随风速增大而增大,白天比夜间明显,相比之下,夜间湍流动能较小,且随风速的增大比较缓慢;湍流动能随稳定的变化是非常明显的,在稳定度近中性时湍流动能取得最大值。湍流强度Iu,Iv,Iw随风速的增大而减小,当风速在0 m/s5 m/s时,湍流强度变化很小。     

论河流的弯曲机理

基于能量守恒原理,通过实体模型试验的方法,对河流发生弯曲的机理进行了探讨。研究认为,河流具有弯曲的自然属性,其弯曲程度主要取决于水流能量的大小,与流量、比降有很大关系;河流发生弯曲是水流为补偿能量损失得以保持运动而形成的一种自然造床过程,河流在运动过程中,通过弯曲形成上游壅水,增加势能,使下游比降相对增大,动能得以增加,从而保持河段内的水沙输移达到相对平衡,此即"动能自补偿"的弯曲机理;河流弯曲程度与需要补偿的动能多少有关,河段上下断面的动能差越大,河段弯曲系数就越大。"动能自补偿"的机理得到了实验室观测结果的验证和野外原型定位观测资料的佐证。     

2008年1月中国南方低温雨雪期间异常阻塞高压事件的多尺度动力过程分析

2008年1月,中国南方发生了罕见的低温雨雪灾害,造成这次灾害的关键系统之一是乌拉尔山以东地区的异常阻塞高压（阻高）。基于NCEP再分析资料,利用新发展的多尺度子空间变换和重构分析了这一期间阻高的多尺度特征,发现其源头来自欧洲地区,强度减弱后东移,在乌拉尔山—贝加尔湖地区重新增强并得以维持相当长的时间。结果表明,两次阻高过程本质上是同一过程在不同阶段的表现。为探讨上述过程的动力学机制,利用基于多尺度子空间变换的局地多尺度能量分析方法以及正则传输理论对其进行了分析,发现此次异常阻高过程源自32 d以下尺度系统的动能强迫,具体地说,能量来自32 d以下尺度系统向32—128 d低频尺度系统的正压正则传输,而且这种正则传输在阻高环流的东、西两侧不对称,西侧在强度上远大于东侧。分析表明,上述非对称的强迫作用由动能空间输运来平衡,平流将西侧获得的32—128 d低频尺度动能向东侧输运,以此来维持阻高环流的整体稳定和均一。上述两种内部的物理过程是高压环流在东移的过程中得以重新增强并长时间维持的机制。      

气体钻井注气模型优选及设备优化配置分析

计算气体钻井注气排量的方法主要有最小动能法和最小速度法。通过对这两种方法的分析,优选出最小动能法并对812 in井眼不同井深所需注气量进行计算,同时对影响气体钻井设备配置因素进行分析,最终得出不同条件下气体钻井设备优化配置,为气体钻井经济化施工提供科学依据。     

超强台风“威马逊”与“达维”进入北部湾强度变化对比分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料,采用天气学诊断分析方法,对超强台风＂威马逊＂（1409）和＂达维＂（0518）登陆进入北部湾前后强度变化特征差异进行对比分析,结果表明：（1）500 h Pa副高快速加强,850 h Pa季风急流和越赤道气流汇合卷入到台风环流中,台风移向的下游区域高低空（200—850 h Pa）垂直风切变小,南海北部海温偏高等是＂威马逊＂和＂达维＂登陆海南岛前在近海突然加强的有利条件。（2）从琼州海峡进入北部湾,摩擦消耗小,是＂威马逊＂进入北部湾后,强度下降小,仍维持超强台风级别的主要原因;而从海南岛中部西移进入北部湾,摩擦消耗大,是＂达维＂进入北部湾后,强度下降大,从超强台风降为台风级别的主要原因。（3）动能收支诊断分析显示,地形摩擦对动能的耗散主要集中在边界层内（800 h Pa以下）,＂威马逊＂在超强台风阶段耗散作用最大,进入北部湾之后摩擦耗散减小,而＂达维＂则因横穿海南岛进入北部湾动能的摩擦耗散较大。     

垂直湍流输送对大洋的重力位能和混合过程的影响

利用WOA09（World Ocean Atlas 2009）全球大洋温盐客观分析数据,计算了不同湍流垂直混合系数下全球大洋重力位能的变化,并分析了混合系数、浮力频率和重力位能变化之间的关系。在此基础上,进一步探讨了湍流混合造成的能量转换对湍流参数化的影响。结果表明,大洋中的垂直湍流运动不仅仅是动能能汇,而且是一个重要的外部能量转化为重力位能的途径。垂直湍流增加的重力位能在混合系数取0.1 cm2 s-1 时为0.08 TW,参考前人研究结果,外部能量输入甚至可引起等效于全球平均12 cm2 s-1 的垂直混合系数。一般而言,层结越稳定、混合系数越大,垂直湍流对重力位能的影响也越大。考虑湍流动能可转化为重力位能后,参数化方案可以得到和实际观测更接近的湍流动能耗散率和混合系数。