热扩散过程中硅酸盐熔体的同位素分馏机制

1研究背景Soret效应是指在热梯度作用下,处于化学平衡状态的液相系统中某些组分自发产生浓度梯度的过程,也称为热扩散,这一现象首先由德国科学家Ludwig(1856)预言,被瑞士科学家Soret(1879)实验所证实,所以也叫Ludwig-Soret效应。实验已经证明,在有温度梯度存在     

北半球冬季110°—120°E垂直经向环流的年际变化及其与中国东部同期降水的关系

利用NCEP／NCAR再分析月平均风场资料和中国东部120个站的降水资料,分析了1951--2010年北半球冬季110°-120°E经向环流的气候特征,定义了北半球冬季110°-120°E低纬Hadley环流和中高纬气流强度指数,并分析了其强度的长期变化趋势以及对中国东部同期降水的影响。结果表明：（1）北半球冬季110°-120°E经向环流主要包括低纬Hadley环流和中高纬度从高层到低层较-致的偏北下沉气流。（2）北半球冬季110°-120°EHadley环流和中高纬气流强度有明显的年际和年代际变化,二者在长期变化趋势上表现-致,即在1990年以前呈约20a的振荡周期,且波动更大,而在1990年以后呈约10a的振荡周期,波动相对较小。（3）北半球冬季110°-120°E经向环流强度指数对中国东部同期降水的年际变率具有较高的解释率,二者在统计上呈显著的负相关关系。北半球冬季110°-120°EHadley环流强度和中国东部同期降水相关程度大值区集中在江南、华南及江淮地区,中高纬气流强度和中国东部同期降水相关程度大值区集中在西北、江淮及江南地区。（4）东亚地区冬季经向环流异常的显著差异主要表现在中高纬度反向的异常气流和中低纬度反向异常环流圈的变化。强（弱）经向风年,北半球中高纬度从高层到低层为异常的偏北（南）气流,中低纬度对流层存在顺时针（逆时针）方向闭合的异常经向环流,对应中国东部降水显著减少（增多）。     

A new presentation of the Indian Ocean shallow overturning circulation from a vertical perspective

由于印尼贯穿流干扰了南印度洋经向翻转环流的计算,本文应用垂向翻转流函数来诊断印度洋浅层经向翻转环流.基于海洋环流模拟产品(OFES),本文探讨了垂向流函数相比经向翻转流函数的改进.研究结果表明垂向翻转流函数能平滑连接南北印度洋的翻转环流,包括完整的副热带翻转环流和跨赤道翻转环流.经向翻转流函数低估了印度洋浅层翻转环流;而垂向翻转流函数表示的印度洋浅层翻转环流受印尼贯穿流影响更小,其评估的印度洋浅层翻转环流强度约13 Sv,其中副热带翻转环流强度约8 Sv(1 Sv ≡ 106 m3 s-1).此外,垂向翻转流函数在印度洋南开边界(30°S～34°S)上600 m层表现为顺时针翻转结构,其强度约-5 Sv,可能对应风驱的副热带流系.因此,垂向翻转流函数提供了一种新方法来评估印度洋浅层翻转环流.     

区域数值预报系统在北京地区的降水日变化预报偏差特征及成因分析

为了研究北京快速更新循环同化预报系统(BJ-RUCv2.0)在北京地区降水日变化的预报偏差特征及其成因,利用2012—2015年夏季BJ-RUCv2.0系统第2重区域(3 km分辨率)预报结果和北京地区122个自动气象站逐时观测数据以及观象台探空观测资料,分析模式对北京地区降水日变化预报偏差的区域性特征和传播特征,研究模式局地环流预报偏差特征及其对降水预报偏差的可能反馈机制。研究结果表明,BJ-RUCv2.0系统多个更新循环的预报在北京平原地区均存在夜间降水漏报问题,降水预报偏差表现为模式预报降水在西部山区降水偏多,预报降水雨带难以在平原地区增强发展,造成了模式降水在傍晚山区偏多而夜间平原地区降水明显偏少。通过分析模式局地环流预报偏差及其响应机制发现,由于白天平原地区近地层偏暖偏干,山区底层偏冷中层偏湿,造成了山区-平原地区间的温度梯度强度偏强且强温差出现时间提前,西部山区午后降水偏多;由于平原地区地面气温预报持续偏高,入夜后偏北风难以到达平原地区,造成了山区-平原间的地形辐合线位置偏北,影响山区降水雨带向平原地区移动,同时平原地区近地层内水汽持续偏低,抑制降水雨带在东移过程中的发展,造成模式在平原地区夜间降水预报容易出现漏报。模式冷启动所用的GFS资料土壤湿度在北京平原地区明显小于实际观测,是模式预报偏暖偏干的可能原因之一。     

Simulation of Volume and Heat Transport along 26.5°N in the Atlantic

The observed meridional overturning circulation (MOC) and meridional heat transport (MHT) estimated from the Rapid Climate Change/Meridional Circulation and Heat Flux Array (RAPID/MOCHA) at 26.5°N are used to evaluate the volume and heat transport in the eddy-resolving model LASG/IAP Climate system Ocean Model (LICOM). The authors find that the Florida Current transport and upper mid-ocean transport of the model are underestimated against the observations. The simulated variability of MOC and MHT show a high correlation with the observations, exceeding 0.6. Both the simu-lated and observed MOC and MHT show a significant seasonal variability. According to the power spectrum analysis, LICOM can represent the mesoscale eddy characteristic of the MOC similar to the observation. The model shows a high correlation of 0.58 for the internal upper mid-ocean transport (MO) and a density difference between the western and eastern boundaries, as noted in previous studies.     

基于下一代三向车轮双星编队改善地球重力场空间分辨率研究

由于当前GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)串行式编队存在"南北向条带误差"等缺陷,因此本文基于星间速度插值法开展了利用下一代三向车轮双星编队ACR(Along-Cross-Radial)-Cartwheel提高地球重力场空间分辨率的可行性研究论证.第一,采用GRACE卫星轨道参数和关键载荷精度,利用三向车轮双星编队ACR-Cartwheel-A/B反演了120阶地球重力场.结果表明:基于ACR-Cartwheel-A/B双星编队反演地球重力场的模拟精度较德国波茨坦地学研究中心(GFZ)公布的EIGEN-GRACE02S地球重力场模型的实测精度平均提高2.6倍,从而检验了基于下一代三向车轮双星编队ACR-Cartwheel-A/B反演地球重力场精度优于当前GRACE串行式双星编队的可行性.第二,通过星间速度插值法,采用卫星轨道参数(初始轨道高度350km、平均星间距离100km、初始轨道倾角89°、初始轨道离心率0.0046)、卫星关键载荷精度指标(星间速度10-7 m·s-1、轨道位置10-3 m、轨道速度10-6 m·s-1、非保守力10-11 m·s-2)、观测时间30天和采样间隔10s,基于经向车轮双星编队Lo-AR(Longitudinal-Along-Radial)-Cartwheel-A/B、纬向车轮双星编队La-AR(Latitudinal-Along-Radial)-Cartwheel-A/B和三向车轮双星编队ACR-Cartwheel-A/B,分别反演了120阶地球重力场;在120阶处,累计大地水准面精度分别为5.115×10-4 m、4.923×10-4 m和3.488×10-4 m.结果表明:(1)由于La-AR-Cartwheel-A/B编队的轨道稳定性优于Lo-AR-Cartwheel-A/B编队,因此基于La-AR-Cartwheel-A/B编队反演重力场精度高于Lo-AR-CartwheelA/B编队;(2)由于ACR-Cartwheel-A/B编队可以同时获得轨向、垂向和径向的重力场信息,卫星观测数据具有各向同性优点,因此ACR-Cartwheel-A/B编队是建立下一代高精度和高空间分辨地球重力场模型的优化选择.     

东中国海夏季潜热通量的时空特征及其与中国东部降水的联系

利用1985—2006年OAflux、NCEP/NCAR再分析资料和中国大陆东部的120个测站降水资料,应用EOF分解和线性回归等方法分析了东中国海夏季海气热通量时空特征及其与中国东部夏季降水的关系。结果表明,东中国海夏季潜热通量EOF1模态空间场的强信号区为黄海、东海至台湾海峡和南海北部局部海域,时间系数(PC1)表现出显著的年际变化和1997年前后的突变。降水和经向环流的PC1回归分析还表明,夏季潜热通量的异常变化与中国东部降水和经向环流的变化密切相关,潜热通量正异常对应黄淮地区和华南地区的上升气流正异常,降水偏多,而东北与华北地区为下沉气流正异常,降水偏少。1997年前后东中国海潜热通量发生突变之后呈明显的上升增强趋势,使得上述现象更为显著,即:对应东中国海夏季潜热通量的正异常,黄淮地区和华南地区为上升气流正异常,降水偏多;东北地区和华北地区为下沉气流正异常,降水偏少。这表明夏季东中国海及邻近海域潜热通量的异常变化是导致中国东部汛期降水年际和年代际异常的重要原因之一。     

海底热流原位测量技术研究

海底热流测量对于海洋地热学基础研究与天然气水合物等新兴海洋矿产资源勘测具有重要意义。海底热流原位测量是现代海底热流探测技术的发展方向。针对我国目前在该项技术的落后局面,通过对现存几种热流原位测量技术的原理与技术特点的对比与分析,指出了我国未来发展海底热流测量技术的方向与重点。     

夏季印度洋海温偶极子对冬季东亚高空急流的影响研究

基于1979—2019年ERA5、NCEP/NCAR再分析资料及多套海温资料,分析夏季印度洋偶极子模态对东亚高空急流的影响,并对热力动力机制展开探讨。结果表明,当夏季印度洋偶极子为正(负)位相,即夏季印度洋西部出现暖(冷)异常,东部出现冷(暖)异常时,冬季的东亚副热带急流增强(减弱),极锋急流强度减弱(增强)。伴随着印度洋偶极子位于正位相,增强(减弱)的经向温度梯度,加强(减少)的低层大气斜压性和较强(较弱)的瞬变涡动动能,易导致冬季的副热带急流增强(极锋急流减弱)。进一步利用多元线性回归方法定量区分热力和动力因子的相对贡献,夏季印度洋偶极子主要通过热力作用影响两支急流。比较两个动力因子发现,极锋急流的减弱主要以大气斜压性为主,而副热带急流的加强则以涡动动能为主。     

昌黎井水温潮汐形成机理分析

昌黎井水温具有潮汐变化特征, 并且与该井水位的潮汐动态同步。 该文对比分析了井水温潮汐特征产生的可能原因。 认为井水温潮汐现象在井管内任何深度不一定都有反映, 能够显示温度潮汐周期性变化大体有两种模式: 一是井管水体具有足够大的温度梯度, 水体上下周期性运动时, 温度探头可以捕捉到水体的温度变化; 二是井-含水层系统地下水交换量的多寡引起水温同步的周期性变化。 研究结果表明, 昌黎井水温潮汐现象是次生效应, 水温潮汐动态与井孔管路特殊结构有一定关系。