The effect of gravity on the stability of a line-tied coronal magnetohydrostatic equilibrium

Abstract

The magnetohydrodynamic stability of a class of magnetohydrostatic equilibria is investigated. The effect of gravity is included as well as the stabilising influence of the dense photospheric line-tying.

Although the two-dimensional equilibria exhibit a catastrophe point, when the ratio of plasma pressure to magnetic pressure exceeds a critical value, arcade structures, with both footpoints connected to the photosphere, become unstable to three-dimensional disturbances before the catastrophe point is reached.

Numerical results for field lines that are open into the solar corona suggest that they are completely stable. Although there is no definite proof of stability, this would allow the point of non-equilibrium to be reached.     

利用Abel-Poisson径向基函数模型化局部重力场

多种类型高分辨率重力场数据的不断增加,使得在局部范围内精化重力场模型成为了可能。本文采用Abel-Poisson核将重力场量表示成有限个径向基函数线性求和的形式,对局部区域的多种重力场数据进行联合建模。为了提高运算速度,运用了基于自适应精化格网算法的最小均方根误差准则(RMS)来求解径向基函数平均带宽。以南海核心地区为例,联合两种不同类型、不同分辨率的重力场资料(大地水准面起伏6'×6'、重力异常2'×2'),构建了局部区域高分辨率的重力场模型。所建模型表示的重力场参量达到了2'×2'的分辨率,对原始的重力异常数据(2'×2')拟合的符合程度达到±0.8×10-5m/s2。结果表明,利用径向基函数方法进行局部重力场建模,避免了球谐函数建模收敛慢的问题,有效提高了模型表示重力场的分辨率。     

钟姑地区典型矿床的重磁找矿模式

钟姑地区位于宁芜中生代火山岩盆地南段,已发现有白象山铁矿等多个大型铁矿,是长江中下游成矿带以玢岩型铁矿为主的矿集区。本文以钟姑地区实测岩石物性参数为桥梁,以实测重磁数据为基础,分析了该区白象山铁矿、钟九铁矿和云楼铁矿的重磁场分布特征,并根据典型矿区已知地质条件,运用成熟的2.5D重磁联合反演技术进行计算,从定量角度认识铁矿体深部发育形态、位置与重磁异常之间对应关系,建立钟姑地区白象山铁矿等典型矿床的重磁找矿模式,为该区进一步找矿突破提供地球物理场信息。     

均生函数与BP神经网络耦合模拟预测模型(MGF-BP-I)的建立与应用

水文气候因子模拟预测对气候变化研究、农业墒情预报、生态环境改善、水资源合理开发利用等具有一定参考意义。均生函数、BP神经网络及其结合改进方式在模拟预测中各有优点,被广泛应用,但仍有进一步改进空间。针对MGF、MGF-OSR、MGF-OSR-BP等方法粗选因子集、粗选集组合筛选、收敛适应性、精度控制等可改进空间,进一步发挥均生函数和BP神经网络优势,建立了MGF-BP-I模拟预测模型。利用MGF-OSR、MGF-OSR-BP、MGF-BP-I对科尔沁沙地区域平均年降水进行了模拟预测。结果表明,建模期MGF-OSR-BP、MGF-BP-I拟合效果均较好,MGF-BP-I建模阶段最优模式精度优于MGF-OSR-BP,MGF-BP-I整体同时最优模式结果也非常好。检验期,MGF-BP-I检验阶段最优及整体同时最优两种模式拟合效果最好,相比其他模式精度有所提高。MGF-BP-I考虑更加全面,充分发挥了均生函数和BP神经网络优势,精度远高于MGF-OSR和MGF-OSR-BP,MGF-BP-I整体同时最优模式更符合实际应用,效果理想,可用于水文气候因子模拟预测。     

库车坳陷新生代构造应力场恢复

库车坳陷的构造变形及演化与南天山造山带的发育密切相关。库车坳陷新近纪以来的喜马拉雅晚期构造运动最为强烈,形成了天山山前大型冲断带,并造就了现今的构造格局。通过对库车坳陷北部构造样式的识别及各种应力场指示标志的测量、统计和构造解析,对野外获得的应力场指示标志划分了期次,认为喜马拉雅晚期应力场标志为近南北向挤压。结合库车坳陷区域构造要素,如地质体几何形态、边界条件、岩石力学参数等,运用弹性力学有限元数值模拟的方法获得了喜马拉雅晚期库车坳陷的区域应力场。模拟结果表明,库车坳陷喜马拉雅晚期最大主压应力方向为近南北向,与古应力场标志拟合较高,可以为库车坳陷裂缝预测和评价提供依据,对勘探开发有应用价值。     

松嫩盆地北部林甸地热田供暖尾水处理试验

将混入污染物和杂质的地热尾水直接排向地表水体,会造成水、土环境污染,也会造成水资源的浪费。为高效减少地热尾水中污染物,实现供暖地热尾水的无害化排放,以林甸县花园镇供暖地热尾水为例,通过混凝沉淀、超滤、纳滤工艺开展供暖尾水处理的室内实验和中试试验研究,连续监测获取地热尾水各处理工艺运行参数,组合工艺稳定运行期间监测到溶解性总固体浓度由5 824.7 mg/L降为432.40 mg/L、氯化物浓度由3 010.13 mg/L降为194.16 mg/L、氟化物浓度由1.57 mg/L降为0.31 mg/L、硼浓度由4.04 mg/L降为1.62 mg/L。确定该区地热尾水处理的最佳组合工艺为采用超滤运行压力为0.1 MPa,纳滤膜为陶氏NF90,操作压力为0.60 MPa,进水量为0.8 m3/h。室内实验溶解性总固体去除率90.21%～92.49%,氯化物去除率91.63%～93.02%,氟化物去除率96.81%,硼去除率55.20%～55.69%。中试试验溶解性总固体去除率为92.62%;氯化物浓度200 mg/L,氯化物去除率为92.57%;硼浓度1.77 mg/L,硼去除率为55.7%,以上实验结果均达到相关规范标准。试验证明本工艺处理松嫩盆地北部林甸地热田供暖尾水是可行的,解决了供暖尾水处理中资源浪费和尾水回收利用的技术性问题,为地热资源可持续利用提供了新的途径。     

CMIP5多模式集合对江苏省气候变化模拟评估及情景预估

利用中国气象局所属的2 400余个台站观测资料制作的分辨率为0.25°×0.25°数据集中的气温、降水量资料评估了CMIP5中17个模式对于1961—2004年江苏省气温和降水量空间分布特征的模拟能力,筛选出了5个对江苏省气候特征模拟较好的模式。之后基于5个优选模式集合平均的结果预估了3种典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCPs)下江苏省2006—2100年的气温和降水量变化趋势。结果表明:(1)全球耦合气候模式对江苏省的气温和降水量空间分布特征具有一定的模拟能力,并且模式集合平均的气温和降水量与观测资料的空间相关系数分别为0.85和0.93;(2)在低浓度路径(RCP2.6)、中浓度路径(RCP4.5)和高浓度路径(RCP8.5)3种温室气体排放情景下,江苏省2006—2100年的地表温度均呈现明显的增温趋势,并且苏北的增温幅度要高于苏南;(3)3种温室气体排放情景下,江苏省未来百年降水量均呈现出北方增多南方减少的趋势;(4)未来百年江苏省降水量随气温变化的趋势并不稳定,RCP2.6和RCP4.5情景下降水量随气温的升高而增加,而RCP8.5情景下降水量随气温的增加而减少。     

The Relationship between Deterministic and Ensemble Mean Forecast Errors Revealed by Global and Local Attractor Radii

It has been demonstrated that ensemble mean forecasts, in the context of the sample mean, have higher forecasting skill than deterministic(or single) forecasts. However, few studies have focused on quantifying the relationship between their forecast errors, especially in individual prediction cases. Clarification of the characteristics of deterministic and ensemble mean forecasts from the perspective of attractors of dynamical systems has also rarely been involved. In this paper, two attractor statistics—namely, the global and local attractor radii(GAR and LAR, respectively)—are applied to reveal the relationship between deterministic and ensemble mean forecast errors. The practical forecast experiments are implemented in a perfect model scenario with the Lorenz96 model as the numerical results for verification. The sample mean errors of deterministic and ensemble mean forecasts can be expressed by GAR and LAR, respectively, and their ratio is found to approach2~(1/2) with lead time. Meanwhile, the LAR can provide the expected ratio of the ensemble mean and deterministic forecast errors in individual cases.     

华南地区7-10月两类区域性极端降水事件特征及环流异常对比

利用1981—2016年7—10月中国753站逐日降水资料、气象信息综合分析处理系统（MICAPS）逐日站点降水资料、日本东京台风中心西北太平洋热带气旋（TC）最佳路径资料和NCEP/NCAR再分析资料集,分析了华南地区区域性日降水极端事件（RDPE事件）的统计特征及环流异常。根据华南地区RDPE事件的发生是否受热带气旋影响将其分为TCfree-RDPE和TCaff-RDPE两类事件,其中TCaff-RDPE事件占42%且集中发生在8月4—5候;TCfree-RDPE事件以7月发生频数最多,占其总频次的1/2以上。TCfree-RDPE事件发生时,华南地区受异常气旋性环流控制,来自西太平洋和中国南海的暖湿气流与北方冷气团在此汇合并形成一条狭长的水汽辐合带,低层辐合、高层辐散,显著强烈的上升运动为TCfree-RDPE事件的发生与维持提供了有利条件;与此同时,波扰动能量由高原东北侧及河西走廊地区向华南一带传播并在华南显著辐合,有利于华南上空扰动的发展和维持。TCaff-RDPE事件发生时,华南上空由低层到高层的斜压环流结构更为明显,异常上升运动更加强烈,热带气旋在其运动过程中携带了大量源自孟加拉湾、中国南海和西太平洋地区的水汽并输送至华南地区,水汽辐合气流更为强盛。同时,波扰动能量由高纬度地区沿河西走廊向下游传播,但在华南地区辐合不甚明显。两类极端事件发生时,加热场上的差异亦明显。华南及邻近地区上空的大气净加热及其南侧大范围区域的净冷却所形成的加热场梯度对TCfree-RDPE事件的发生有利。而TCaff-RDPE事件发生时,〈Q₁〉和〈Q₂〉在经向上由18°N以南、华南及其邻近地区、32°N以北呈负—正—负的异常分布型,正距平值更高,加热场梯度更大,有利于TCaff-RDPE事件的维持。这些结果有利于人们认识和预测华南区域性日降水极端事件的发生。