基于中等复杂地球系统模式的全新世 气候突变事件模拟试验*

全新世暖湿气候背景下的代表性气候突变是发生在约8.2kaB.P. 和4.2kaB.P. 的气候突然变冷变干的事件。对于气候突变事件的出现,海洋环流被普遍认为是其中的关键环节。科学家们利用不同类型的气候模式进行过个例和机理模拟试验,但还未能对气候突变机理做出合理的解释。本研究使用一个中等复杂程度的地球系统模式EMIC ( Earth-system Models Intermediate Complexity) MPM-2,模拟研究了全新世气候背景下北大西洋区域,淡水强迫机制作用对温盐环流以及全球气候的可能影响、气候系统响应和恢复时间特征以及南北半球的差异。模拟结果表明海洋对北大西洋淡水通量异常的强度响应敏感,海洋环流对热量和盐份的输送与淡水通量异常强度之间的平衡决定了温盐环流能否对淡水强迫产生不可逆转变,当淡水通量异常达到某一阈值后可能引起海洋和气候平衡态的改变。同时还发现,在气候变化过程中,两次淡水通量异常对海洋和大气系统的强迫作用是不同的,首次淡水通量异常对气候平衡态的影响要远大于其后的淡水通量异常。模拟结果还表明,北大西洋海洋的异常状况可以通过海洋、大气等各圈层相互作用传递到不同圈层和空间区域,在南北半球出现不同的响应特征。上述模拟结果对于认识全新世气候变化特征、不同突变事件之间的关系及其对现代气候的可能影响具有启发意义。     

基于非线性理论的边坡稳定性评价模型

边坡稳定问题涉及到各类水利、港工、铁路和工业民用建筑工程。由于影响边坡稳定性的因素较多，而且其变形破坏机理复杂，边坡稳定性问题迄今仍然受到理论研究和工程实践的关注。本文采用非线性理论和方法来研究边坡的变形破坏机理，并建立稳定性评价模型。以分叉和突变理论引出突变级数来表征边坡的状态，并用神经网络从中获取稳定性评价和判断的知识，进而构建系统，并对各类边坡稳定状态做出分析评价。实例分析证明了该方法的有效性。     

云南禄丰煤岩与围岩中富勒烯（C60）物质的初步探索

中国云南煤中是否存在富勒烯还没有科学定论。本工作运用高效液相色谱方法，对中国云南禄丰晚三叠世煤岩及其围岩中是否存在天然富勒烯物质的问题进行了探索性研究；同时发展了适于从复杂地质样品中分离纯化富勒烯和定性与定量检测富勒烯的一套技术方法。结果显示，从定性角度有两个样品确实存在富勒烯。本文据此提出，富勒烯的赋存与煤岩／围岩交互相上的含煤碳质泥岩有着密切的关系。下一步研究应着重调查比煤岩与顶板和底板界面层并大力研究其中天然富勒烯的地学成因。本工作的意义还在于为今后我国加入和独立开展以富勒烯类物质（如C60／C70）及其衍生物质（如He C60 C70)作为地球化学示踪物的古地球突变大事件的研究，奠定了实验方法学基础。     

偶极子流在台风异常路径形成中的作用

应用NCEP／NCAR再分析资料，分析了9408号台风异常路径形成的可能原因。结果表明，环境引导流、准均匀流和偶极子流的共同作用对移向突变和移速突变有着重要影响。     

9806号台风非对称结构形成及其高纬西折路径分析

对9806号台风在弱环境场中的向北移动，至强环境场中折向西行的物理机制进行了分析，得出在弱环境场中台风可形成不对称结构，其物理量如高度的变化在台风进入强环境场后与环境场叠加，从而改变台风移向，强弱环境场的更替，可能是9806号台风移向突变的重要原因。     

河北万全深井水位震前异常变化初探

采用不同的方法研究了河北万全水位异常与区域中强地震活动的关系，发现万全深井水位在1989年10月18日山西大同－阳高6．1级地震前及1998年1月10日河北张北6．2级地震前有趋势性变化，水位有大于50mm的瞬时突升突降的变化。指出，万全深水井水位的形态变化和瞬间突升突降变化似可作为晋冀蒙三省交界区地震趋势判断的依据。     

Rundle模式地震滞后环和突变现象研究

基于耗散结构理论详细研究了地震活动的主要特征。研究结果表明，地震活动呈现双稳态及尖拐突变现象，主要表现是：发生在应力临界值区间[-pc,pc]内的滞后现象和发生在临界值pc和-pc处的突变现象，前对应系统变能积累过程，后（即强震过程）地该系统能量的主要耗散机制。     

大面积开荒扰动下的三江平原近45年气候变化

黑龙江省三江平原近45年来，经过大规模的开荒，农田已取代原来的沼泽和沼泽化湿地，成为现今三江平原的主要景观类型，其下垫面发生了巨大变化，采用1955－1999年三江平原地区21个气象台站的气温，降水，日照时数和气压4个要素的资料，分析近45年来三江平原的气候变化和发展趋势：用Yamamoto法和Mann-Kendall法对5年滑动平均的区域季节和年时间序列进行突变检测，定量地认述了三江平原地区的气候变化事实，对于各气候要素出现在20世纪60年代，70年代和80年代的突变事实，尤其是20世纪70年代以来的阶梯式的持续变暖事实，认为三江平原区域气候系统内部的变化可能是引起这些突变的直接原因。     

滑坡演化的非线性动力学与突变分析

基于对任-连续函数, 至少在较小的邻域内可以用多项式任意逼近的数学理论, 运用改进的Backus广义线性反演理论, 以斜坡位移时间序列为基础, 反演建立了斜坡演化的非线性动力学模型。并利用自治梯度系统与突变模型的等价性, 通过变量代换得到标准的尖点突变模型。以黄茨及卧龙寺滑坡为例对滑坡的发展孕育过程进行分析, 结果表明:该非线性动力学模型不仅预测效果十分理想, 而且具有较高的自我调整适应能力; 斜坡临滑前都以突变特征值D的突降至零为前兆特征, 可作为-个具有物理意义的前兆指标。     

论大气环流的季节划分和季节突变 Ⅰ:概念和方法

本工作系列讨论大气环流的季节划分和季节突变问题.本文是第一篇,提出普适的概念、理论和方法,使大气环流和其他气候场的季节划分和季节突变定义建立在客观定量的基础之上.首先用两个场的相关系数R作为其相似性度量,也可以用归范化的两个场之差的根方值d作为差异性的度量.当存在着冬、夏季的典型场F_n和F_s时,取任何时刻t函数F与F~*≡(F_w+F_s)/2之差F~'作为变量场,则其与F~'_w≡F_w-F~*的相关系数R_w(t)及标准根方差d_w(t)可以作为F与其冬季典型的相似性或差异性度量.R_w与d_w~2之间有一定关系,一般只研究R_w即可.(1)可以定义冬季对应于1≥R_w(t)>0.5,夏季为-1≤R_w(t)<-0.5,过渡季节为-0.5突变性度量.当有理想突变时,τ_w=0,1-τ_w/T_w=1;当季节变化为简谐函数给出时,有1-τ_W/T_w=1/2;而当过渡为缓慢的,就有1-τ_w/T_w《1/2,例如当τ_w=T_w时有1-τ_w/T_w=0.(3)个别年份的季节强度只能由R_w(t)[||F~'||/||F_w~'||]来度量,其中F_w为长期气候平均的典型冬季场.此外,当没有确定的典型函数场时,只能计算函数时间变化系列的滞后相关R_τ(t)和滞后离差d_τ(f),其中τ为时间间隔,由此可定义出持续性和突