Effects of mesoscale sea-surface temperature fronts on the marine atmospheric boundary layer

A numerical modelling study is presented focusing on the effects of mesoscale sea-surface temperature (SST) variability on surface fluxes and the marine atmospheric boundary-layer structure. A basic scenario is examined having two regions of SST anomaly with alternating warm/cold or cold/warm water regions. Conditions upstream from the anomaly region have SST values equal to the ambient atmosphere temperature, creating an upstream neutrally stratified boundary layer. Downstream from the anomaly region the SST is also set to the ambient atmosphere value. When the warm anomaly is upstream from the cold anomaly, the downstream boundary layer exhibits a more complex structure because of convective forcing and mixed layer deepening upstream from the cold anomaly. An internal boundary layer forms over the cold anomaly in this case, generating two distinct layers over the downstream region. When the cold anomaly is upstream from the warm anomaly, mixing over the warm anomaly quickly destroys the shallow cold layer, yielding a more uniform downstream boundary-layer vertical structure compared with the warm-to- cold case. Analysis of the momentum budget indicates that turbulent momentum flux divergence dominates the velocity field tendency, with pressure forcing accounting for only about 20% of the changes in momentum. Parameterization of surface fluxes and boundary-layer structure at these scales would be very difficult because of their dependence on subgrid-scale SST spatial order. Simulations of similar flow over smaller scale fronts (<5 km) suggest that small-scale SST variability might be parameterized in mesoscale models by relating the effective heat flux to the strength of the SST variance.     

一次暴雪过程地形方案的敏感性试验研究

利用WRF模式中提供的包络地形、轮廓地形和平均地形方案对2005年12月20-21日的山东暴雪过程进行数值模拟.结果表明:地形方案与降雪的时空分布有很大的相关性,地形越接近实际地形,降雪的时空分布越接近实况;降雪过程中有明显的中尺度重力波活动,降雪的峰值滞后于重力波的波峰;重力波受地形影响很大,地形越不平滑,重力波的强度越强、移速越慢;当重力波的强度较强时,降雪峰值滞后于波峰的时间差也较长.     

东西风廓线特征与大气运动平衡态定常波的相关关系及共振条件的研究

本文采用简化数学模型探讨了东、西风廓线特征与外源强迫下大气环流平衡态定常波结构的相关关系。文中采用实际观测资料研究了西风廓线特征与大气环流型季节特征之间的联系。研究表明,西风廓线冬、夏季节差异与中、高纬度西风槽“冬三夏四”波数差气候特征有关,且低纬强东风切变可作为赤道东风波周期振荡成因之一。冬夏西风廓线季节特征可导致大地形强迫效应、海陆加热因子影响作用的显著季节差异。研究还揭示了大气环流型优势波转换的基流特征影响效应,并导出了流场与纬向加热强迫源共振状态的西风廓线特征函数与临界曲线。     

提高任意广角波动方程计算效率及压制倏逝波干扰方法

任意广角波动方程（Arbitrarily Wide-angle Wave Equation,AWWE）是一种高精度的时空域单程波动方程,与其他时空域单程波方程相比,具有更大的成像倾角,因此是偏移成像的有力工具之一.本文改进了现有的AWWE有限差分计算方案,避免了原计算方案中对矩阵反复求逆的过程,同时减少了矩阵相乘的次数,显著地提高了AWWE数值计算的效率.数值实验证实,采用改进之后的计算方案,其计算结果与原方案完全一致.此外,本文采用了一种方法,在有倏逝波干扰的情况下,能在频率-波数（f-k）域区分出倏逝波与非倏逝波,为设计f-k滤波器提供合理的视速度门槛信息.偏移实验证实,在深度延拓时仅仅进行数次f-k滤波就能很好地抑制倏逝波干扰,提高偏移成像质量.     

地中海直布罗陀海峡附近内孤立波的地球物理特征

本文主要利用地震海洋学方法研究地中海直布罗陀海峡附近内孤立波的结构特征,此处内孤立波为第一模态下沉型,为中幅度和大幅度内孤立波,垂向振幅最大可达74.5m,振幅随深度增加呈增大趋势,传播速度随振幅增大而增大,可以确定“真”最大振幅位置位于密跃层附近.由于类多普勒效应和孤立波与测量船之间存在夹角的原因,从地震剖面上得到的为视半高宽参数,需要进行校正后才能得到比较真实的半高宽参数,校正后半高宽最高可达到1721.8m,但是校正后的半高宽与理论结果有些差距,这可能与内孤立波的发育稳定程度有关.随着内孤立波包不断向东运动,整体波宽变大,垂向速度变小.本文将地震海洋学方法拓展应用于地中海区域内孤立波分析,进一步证明了利用地震海洋学方法研究海水运动的可行性.     

华北-华东地区高温热浪与土壤湿度的关系研究

利用观测站点的日最高气温、土壤湿度旬观测资料以及土壤湿度再分析资料等,分析了华北-华东地区高温热浪次数的时空变化特征及其与土壤湿度的关系。结果表明:1960s以及1990-2010年为高温热浪次数的高值期,1970s-1980s为低值期。利用旋转经验正交函数分解得到土壤湿度的3个气候分区,分区内前期(3-5月)和同期(6-7月)的土壤湿度与6、7月份高温热浪次数基本呈负相关关系,并且同期相关性更显著。在华北-华东北部与中部,5月下旬土壤湿度与6月高温热浪次数、6月上、中旬平均土壤湿度与6月高温热浪次数、7月平均土壤湿度与7月高温热浪次数的相关性均显著。     

长江中游沙质河段床沙级配调整过程计算

三峡工程运用后,长江中游荆江河段持续冲刷,床沙与推移质、悬移质泥沙不断交换,从而造成该河段床沙发生不同程度的调整,对长江中下游河床演变及非平衡输沙机理的研究具有重要影响.在新水沙条件下,总结分析了沙波运动特性及床沙交换方式,引入Markov三态转移概率及非均匀沙隐暴系数,得到基于状态转移概率的沙质河段床沙级配调整的计算模型.研究结果表明:(1)20092014年,沙市站年内床沙中值粒径有先增大后减小的趋势,而监利站年内床沙中值粒径则先减小后增大,且荆江河段年际床沙中值粒径总体呈上升趋势,粗化程度约为6.9%~9.3%;(2)20092014年,沙市站床沙组成中粒径d<0.062 mm的泥沙所占比重不变,0.062 mm≤d<0.25 mm的泥沙所占比重逐年减少(累计减少11.4%),d≥0.25 mm的泥沙所占比重逐年增加(累计增加11.4%),而监利站床沙组成均存在波动性变化;(3)荆江河段床沙转换为推移质的概率随着泥沙粒径的增大而增大,床沙转换为悬移质的概率随着泥沙粒径的增大而减小,而推移质和悬移质转换为床沙的概率均随着泥沙粒径的增大而增大,河床发生冲刷粗化时泥沙输移的主要形式为悬移质(概率为81%~87%),而淤积细化时床沙补给主要来源于推移质(概率为8%~12%).通过验证,本文概率模型的计算结果与实测资料符合较好,能够应用于长江中游沙质河段年际床沙粗化及年内床沙级配调整过程预报,为进一步开展三峡工程下游非均匀悬移质泥沙沿程恢复机理的研究提供理论基础.     

平面相控阵脉冲压缩的雷达气象方程

在低发射功率条件下,相控阵多普勒天气雷达为了增加探测距离和提高分辨率,需要采用脉冲压缩技术.由于采用相控阵技术,波束扫描过程中,在平面阵非法线方向上会产生波束展宽,引起波束内功率下降,需要在计算雷达气象方程时弥补功率下降的误差.平面相控阵天气雷达在探测远距离目标时,使用宽脉冲发射,经脉冲压缩处理以提高分辨率,因此需要建立适用的雷达气象方程.首先讨论了脉冲压缩低峰值功率的平面相控阵多普勒天气雷达的结构、线性调频脉冲压缩的距离(多普勒测量)、调频波形的耦合问题以及目标距离的测量;然后给出了适用于脉冲压缩的平面相控阵雷达气象方程,此方程同时也适用于一维线性阵的脉冲压缩的天气雷达.     

台风“海棠”的螺旋雨带结构及特征

利用中尺度数值模式WRF对2005年7月19—20日台风＂海棠＂登陆前后螺旋雨带的结构及特征进行了模拟和诊断分析。结果表明,本次台风造成的沿海暴雨与主次两条雨带活动有关。主雨带是涡旋Rossby波激发的螺旋雨带,与850 hPa正涡度带有很好的对应关系,降水强度大,辐合层次低,处在温度和切向风速梯度最大处。次雨带辐合层次相对较高,最大温度梯度和相当位温梯度发生在700 hPa以上,无明显切向风梯度配合,其发展主要与台风中心附近的阶梯状相当位温锋区有关。当台风中雨带合并时,易造成降水增幅。台风登陆前后存在螺旋雨带的断裂现象,台风中心西侧及西北侧的中低层的辐散流场使高层的气旋性流场出现和加强,台风在高层的气旋性环流与西部低压结合,使台风西部产生辐合,引起螺旋雨带的断裂,当高层的低压形成明显的气旋式切变时,也可使切变下方螺旋雨带断裂。     

The inner inner core of the Earth: Texturing of iron crystals from three-dimensional seismic anisotropy

We present a three-dimensional model of the seismic anisotropy and texturing of iron crystals in the inner core. The form of the anisotropy changes suddenly at slightly less than half of the inner core radius. The outer part is composed of iron crystals of a single phase with different degrees of preferred alignment along the spin axis of the Earth. The inner part may be composed of a different phase of crystalline iron or have a different pattern of alignment.