冰雹谱分布及Ze-E关系的初步分析

文中分析了大量的地面雹谱资料,给出了雹谱的平均特征及其三种类型。计算了冰雹落地动能通量,并建立了Ｚｅ－Ｅ关系,其相关系数大于０．９６,显著性水平小于０．０１。该项研究可为由地面测雹板网与雷达联合评估人工防雹效果等工作奠定基础     

海洋中尺度涡旋源汇空间分布特征研究

借助卫星高度计数据,对中尺度涡进行识别和追踪;以16年内中尺度涡个数上的生消为判据,发现中尺度涡在除赤道外的全球大洋中生消频繁,但在海盆内区并没有明显的生成占优区或消亡占优区;而在中纬度近岸的狭窄东边界内中尺度涡生成居多,在另一侧近岸的狭窄西边界中尺度涡消亡居多。同时,我们以一阶斜压模态所对应的特征深度作为两层结构的内界面深度,并假定涡动能平均分配于正压模态和一阶斜压模态,计算得到了包含涡动能和涡有效重力位能的中尺度涡能量年平均净生成率和净耗散率,发现虽然海盆西边界是涡场能量耗散大于能量生成的区域,但强耗散过程实际上在海盆西侧内区的强流及其回流区均有发生。另外,中尺度涡生消个数差值的分布与中尺度涡能量净生成率和净耗散率的分布表明,虽然海盆东边界近岸区域内中尺度涡的生成居多,但该区域中尺度涡的能量偏弱,因此该区并非涡场能量的主要源区。     

太阳风湍流和磁层亚暴的一种机制

太阳风的动量涨落将通过磁层边界在磁尾激发磁流体力学波。快磁声波携带扰动能量传到等离子体片中,发展为激波,或者通过激波的相互作用而耗散能量,使等离子体加热。等离子体片中的随机费米加速机制,使麦克斯韦分布尾巴部分的高能量粒子被加速到更高能。在宁静态时,加热、加速与耗散过程平衡。当太阳风的动量或者其涨落较大时,整个加热和加速过程加剧,更多的高能粒子产生,并从等离子体片中逃逸,形成高速的等离子体流注入近地轨道和极区,表现为磁层亚暴过程。利用这种机制,可以解释地球磁层亚暴的定性特征。     

西北太平洋中尺度涡半径与涡动能的统计关系

中尺度涡的半径与涡动能之间的关系及其内在机制的研究,对我们理解中尺度涡旋的三维结构特征及其变异规律有很大的帮助。本文利用AVISO卫星高度计融合数据,基于流场几何特征的识别方法对西北太平洋(10°～52°N, 120°～180°E)的中尺度涡进行了识别追踪,并由此分析了该区域内中尺度涡的半径与涡动能(Eddy Kinetic Energy, EKE)的统计关系。结果表明该区域中尺度涡的半径与EKE之间存在类似翻转高斯函数的递增关系,特别是在涡旋半径达到一定程度后,EKE将不随半径的变大而继续增强。而且该关系与纬度密切相关,相同半径条件下,涡旋的EKE近似与其所在纬度的第一斜压Rossby变形半径的平方呈反比。进一步分析表明该统计关系与中尺度涡所处的发展阶段没有明显的联系。该结果为建立一个实用性的参数化、归一化的中尺度涡模型提供了一定的理论基础。     

台风登陆前后动能收支的对比分析

本文用尺度分离法,从常规资料中分离出大尺度资料和中尺度资料,计算了台风登陆前后的大尺度及中尺度动能收支,并比较了它们的差异。     

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.     

2004年冬季风期间一次强寒潮过程的能量收支研究

利用1°(纬度)×1°(经度)的NCEP再分析资料和常规站点观测资料对2004年12月28～31日的一次强寒潮、冷涌过程作了研究,研究结果表明:(1)此次强寒潮事件在我国南海引发了强烈的冷涌,该支冷涌一直向南越过赤道影响南半球.大尺度环境场有利于此次寒潮、冷涌事件的爆发,本次寒潮属于“横槽转竖型”,其中200 hPa的西风带大槽经历了一次调整,500hPa经历了一次明显的横槽转竖过程,对流层低层蒙古高压稳定维持,其东侧的偏北大风是冷空气南下的有利条件.(2)此次寒潮大风区内的动能制造以正压动能制造和斜压动能制造为主,寒潮爆发初期,以正压制造过程为主,此后,由于有效位能释放的作用增强,斜压制造过程与正压制造强度相当,大风区随着动能制造的增强而增强;当斜压、正压动能制造均减弱,大风区亦随之减弱.(3)有效位能收支表明,整层有效位能的释放与大风区相对应,有效位能的释放有利于寒潮、冷涌的维持.寒潮大风区内,对流层高层受有效位能释放的影响最大,有效位能和风能可以互相转换;对流层中层所受的影响最小,且以风能向有效位能转换为主;对流层低层则以有效位能向动能转化为主,十分有利于低层风速的增大和维持.     

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。     

太湖湍流动能耗散率的廓线分布及其可能机制

湍流不仅是导致物质、动量等在水-气交界面的交换、水柱内部输送的关键过程,也是促进浅水湖泊中底泥再悬浮及水生生态系统演变的驱动力;其中湍流动能耗散率（ε）不仅是描述湍流动能变化的关键物理量,也是刻画水体中湍流产生机制的关键过程.基于2017年10月29日-11月2日位于太湖梅梁湾采集的高频三维流速廓线和水温廓线观测资料,结合东山气象站同期的风场和辐射等气象资料,探讨太湖中ε的分布特征及其变化的可能机制.结果表明,0.7 m深度以下水平方向上ε介于10^-8~10^-7 m²/s³之间,比垂直方向大一个数量级左右.尽管大型浅水湖泊几何深度浅,但其ε的深度廓线依然存在典型的3层：ε随深度递减的风浪直接作用层,深度从水面至1.0 m左右;ε基本不随深度变化的常数层,分布区间为水深1.0~1.9 m;随后是ε随深度递减的底边界混合层.热力分层的强弱（垂向温差）、位置对常数层和底部边界中ε的贡献显著,甚至造成ε的常数层起始深度下移.本研究有利于进一步理解大型浅水湖泊的动力学过程及其对水生生态系统演变的驱动效应.     

弹性体内作用力释放速度与弹性波能量

本文简要地讨论了弹性体内作用力释放速度与应变能转换为波动能量的关系。引进了粗略估算地震能量转换因子的方法。