A numerical study on the role of wind forcing,bottom topography,and nonhydrostacy in coastal upwelling

The responses of coastal upwelling to different magnitudes of wind stress over a narrow and a wide shelf are studied using a 3-D primitive equation numerical model. The results show that the position of the upwelling front depends on both the strength and the duration of the wind forcing. The comparison between different shelf widths shows that wide shelf will limit the cold water intrusion, so that the corresponding decrease in sea surface temperature is less compared to narrow shelves. Besides, the difference between hydrostatic and nonhydrostatic model results shows that nonhydrostatic effects will enhance the growth of surface meandering, and can be more pronounced near steep fronts. Although difference does exist, our results show that the nonhydrostatic effects are very small at least in this idealized study case.     

The Roles of Barotropic Instability and the Beta Effect in the Eyewall Evolution of Tropical Cyclones

Diabatic heating by convection in the eyewall often produces an annular region of high potential vorticity(PV) around the relatively low PV eye in a strong tropical cyclone(TC). Such a PV ring is barotropically unstable and can encourage the exponential growth of PV waves. In this study, such instability and the subsequent nonlinear evolution of three TC-like vortices having PV rings with different degrees of hollowness on an f-plane are first examined using an unforced, inviscid shallow-water-e...     

非线性Rossby波所满足的三阶Zakharov方程与低频振荡

本文在基本气流具有水平切变的情况下,利用摄动法导出了非线性Rossby波所满足的三阶Zakharov方程,然后,考虑了基流具有弱切变的情况,通过使用三阶Zakharov方程研究了Rossby波列的第一类不稳定性问题。结果表明:通过非线性作用,大气中的Rossby波列可产生调制不稳定。同时,本文对这种不稳定的区域,增长率和周期进行了详细的计算,并讨论了波振幅、波数、纬度和基流切变对它们的影响,指出Rossby波列的调制不稳定可以激发30～60天的低频振荡。     

岩石损伤断裂的沙堆元胞自动机模拟

在岩石材料的加载过程中,当荷载超过某一临界值时,岩石的变形从稳定变形阶段突变为不稳定变形阶段,即使是保持荷载不变,破裂也会继续发展,表现为“雪崩”式的破坏过程。基于自组织临界性理论及沙堆元胞自动机模型,对岩石失稳破坏过程中的损伤演化、裂纹扩展规律进行了探讨,从新的角度研究了岩石失稳破坏的细观演化规律。     

中、低纬度地区电离层不同层结间的耦合对夜晚F区不规则结构的影响

电离层不规则结构的形成和演化与电离层等离子体不稳定性密切相关 .长期以来 ,在中低纬区扩展 -F现象的研究中 ,没有考虑电离层上下层结之间的相互作用 .本文从理论上全面探讨了在中纬度地区 ,E区可变的Pedersen电导率和Hall电导率 ,与F区可变的Pedersen电导率的共同作用对F区梯度漂移不稳定性的影响 ,导出了存在这种耦合时电离层梯度漂移不稳定性的统一表达式 .这一耦合理论不但解释了实际观测中发现的 ,在某些地方电离层F区顶部的不稳定性发生率要高于F区底部这一现象 ;同时还表明 ,电离层E区与F区的耦合对F区夜晚梯度漂移不稳定性的形成不仅会有阻碍作用 ,同时还使得中、低纬度地区的扰动增长具有了方向的选择性 .该理论的一个重要结论是 ,F区中某一地区能否发展出梯度漂移不稳定性 ,并不完全由当地电离层F区的状态决定 ,同一根磁力线连接的、位于不同纬度地区的E区层结对其发展和演化也会有相当大的影响 .     

基于复杂网络的岩土颗粒材料分散性失稳先兆研究

岩土颗粒材料在达到Mohr-Coulomb塑性极限之前可能已经发生了没有明显局部损伤的全域准均匀破坏,即分散性失稳。近年来,网络科学工具在颗粒材料环境中的应用为研究其失稳破坏现象提供了有趣新颖的洞见。采用离散单元法对不同初始密实度的颗粒体系进行等体积应变加载路径的数值试验,发现初始状态越松散的颗粒体系越有可能发生分散性失稳;采用网络科学的理论和方法分析颗粒接触网络的拓扑结构特性和演化规律,发现颗粒材料分散性失稳的结构根源是颗粒接触网络完全崩塌。将颗粒体系划分为强、弱接触系统以构建强接触子网络、弱接触子网络和强−弱接触子网络,研究颗粒接触网络及其3个子网络的特征量演化,结果表明：当颗粒材料开始处于不稳定状态时,易受扰动的弱接触系统的部分接触先失效,导致强接触系统失去其稳定支撑作用而降低承载能力。随着加载的继续,系统通过非局部的自组织过程导致接触结构的全面崩塌,最终触发整体分散性失稳。因此,先于整体失稳的部分弱接触的失效,可视为颗粒材料分散性失稳的关键性临界征兆。     

多次透射公式的一种稳定实现措施

基于对双曲偏微分议程数值解稳定性的GKS（Gustafsson,Kreiss and Sundstrom）准则的物理解释，本文提出了在波动模拟中多次透射公式飘移失稳的一个简单措施，并用波源问题和散射问题的数值试验检验了建议的稳定措施的有效性。     

大连地区一次副热带高压边缘暖锋暴雨机制分析

利用常规气象观测资料、自动站逐时降雨量资料以及NCEP逐6小时再分析资料（1°×1°）,对2020年8月31日大连地区一次副热带高压（下称副高）边缘暖锋暴雨过程的环境场特征和动力热力机制进行了分析。结果表明：暴雨发生在远距离台风活动的有利背景下,由副高、500 hPa高空槽和850 hPa暖式切变线共同影响所致。大连地区处于副高边缘,台风造成副高西伸北抬,副高和台风外围的偏南暖湿气流共同为暴雨区输送充足的水汽条件,为此次暴雨的产生提供了有利的大尺度环流背景场。暴雨发生前大气对流不稳定,深厚的湿层和暖云层以及较低的云底高度,是产生较高降雨效率的有利条件。850 hPa比湿大于14 g﹒kg-1,超过区域暴雨阈值;近地层出现强水汽通量辐合中心并配合上升运动区,对强降水的预报具有明显指示意义。高空急流提供强辐散“抽吸”作用,对流层中下层西南风的不断加强和向下传播出现低空和超低空急流,高、低空急流耦合形成较强的上升运动,触发不稳定能量释放,产生强降水,超低空急流的出现对此次暴雨的产生、发展和维持发挥关键的作用。暴雨区上空存在广义位温等值线密集带和陡立区,由于凝结潜热释放而引起广义位温高值区呈漏斗状向下伸展,中低层强暖平流促使湿斜压性显著增强,有利于暖锋锋生,从而导致整层饱和大气的抬升,最终产生强降雨天气。     

中层大气Rossby波与惯性重力波的非线性相互作用（Ⅱ）波包之间的相互激发

进一步讨论了大中尺度Ｒｏｓｓｂｙ波与惯性重力波的非线性相互作用问题．从共振相互作用曲线来看，Ｒｏｓｓｂｙ波和惯性重力波可以在相当广泛的角谱范围内发生共振非线性相互作用．在一定条件下，一个大振幅波包可以激发两个小振幅波包不稳定增长而出现参量不稳定现象，这三个波包可以是同种类型或不同类型的波包．当两个大振幅波包发生相互作用时，非线性过程会产生另一个波包并使它增长，并且增长速度大于仅有一个大振幅波包时的增长速度．大尺度Ｒｏｓｓｂｙ波包税发两个较小尺度惯性重力波的过程是一种重要的能量串级（ｃａｓｃａｄｅ）过程．     

Limited flow characteristics of sand with fines under cyclic loading

Experimental studies on a sand with a well-graded low plasticity fines were conducted to study a number of issues related to limited flow. Cyclic behaviour in relation to instability and limited flow are compared with corresponding monotonic behaviour. A single set of rules for a range of fines contents was proposed to correlate cyclic and monotonic behaviour.