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.     

利用FY-3C气象卫星GNSS掩星估计全球重力波变化与分析

大气重力波是地球大气层中广泛存在的重要大气动力学扰动,研究其分布和变化规律对理解大气物理、大气结构以及大气动力学等具有重要意义.传统大气重力波探测手段,如雷达和探空气球等,均存在探测时间短、有效探测高度低等缺点,全球卫星导航系统（GNSS）掩星观测具有全天候、低成本、高精度等优点,被广泛应用于地球大气探测和研究,为研究区域或全球重力波变化和活动特征提供了新的观测手段.本文利用中国第一颗搭载GNSS掩星设备气象卫星——风云3C （FY-3C）获得的掩星数据,反演得到2014年8月—2016年12月大气温度轮廓线,并首次估计重力波参数分布,分析了重力波参数的时空变化分布特征.结果表明,海陆季节性对流导致冬夏两季的重力波势能强于春秋两季,赤道对流作用导致赤道区域重力波强于两极,夏季南半球中低纬度地区重力波活动频繁,冬季北半球中低纬度区域重力波活动频繁.重力波随着高度的上升,势能逐渐下降.另外,地形是低层大气重力波的主要来源.     

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。     

基于交错网格有限差分法的断面波叠前时间偏移成像影响因素正演分析

断层和断裂带的有效识别是地震资料解释中的重要环节,断层在地震信号响应中以断面波的形式体现,因此断面波成像的质量关系到断层的精细识别与刻画.本文利用精度较高的交错网格有限差分正演模拟方法对断面波成像的影响因素进行了正演研究,主要正演分析的参数包括采集因素中的电缆长度和采集方向,地质因素中的断层倾角、断距、反射系数,以及处理因素中的偏移方法等几个方面.通过正演论证得出：采用合理的采集参数能够提高断面波的照明度;有效结合地质因素能够提高断面波的解释精度;利用合理的偏移方法能够使断层归位更加准确,断面波有效成像.基于以上结论,对于断面波的精确识别与刻画,应综合采集因素,处理因素及地质因素,只有这样才能提高断层的解释精度,有效减小解释误差.     

青藏高原东南缘构造地貌、活动构造和下地壳流动假说

利用高精度的SRTM 数字高程模型（DEM）,定量勾画出青藏高原东南缘大尺度地形地貌的特征。分析表明,高原东南缘地貌特征为“负地形”,即海拔高程与地形坡度,与地形起伏度之间均为负相关关系,与高原中部的“正地形”--海拔高程或地形坡度与地形起伏度之间呈正相关关系,形成鲜明对比。但是,在高原东南缘,在河谷之间保留有高海拔、低起伏的残留面。这些残留面与高原内部的平坦面具相似的渐变地貌特征,从腹地的正地形逐渐变为川西的高海拔平坦面与深切河谷相间的负地形。虽然随着河流下切深度往南逐渐增加,残留面虽越来越少,但仍然可以识别,最终终止在雅砻江逆冲断裂带附近,该断裂带以南地区没有明显负地形特征。北东向展布的雅砻江逆冲断裂带对应着50～200 km宽的地形相对陡变带。综合区域新构造和构造地貌研究的最新成果表明： 1）雅砻江逆冲断裂带可能代表着现今正经受侵蚀改造和弱化的高原老边界,该边界以北和以南地区抬升历史不同; 2）三江地区的峰值抬升期已过,目前以侵蚀为主。虽然不能排除与河流侵蚀对应的均衡反弹抬升作用,但具有真正意义的地壳增厚型的构造抬升较弱。国际上流行的高原东缘下地壳流动模式的依据之一是从高原内外流分界线到南中国海,存在一个区域上延伸数千公里的抬升前低海拔“类夷平面”的残留面。地貌特征,构造和地质综合分析都表明高原东缘不存在这样的类夷平面,不支持解释高原东缘地形演化和相应构造变形的下地壳流动模式。     

大气中的包络Rossby孤立波——纬度效应的作用

本文进一步对旋转正压大气中的包络Rossby孤立波进行了研究，结果发现当Rossby波的波数m（m为纬向波数）满足1≤m≤2时，旋转正压大气中才存在包络Rossby孤立波，并且只有m＝2的包络Rossby孤立波才具有阻塞高压的结构。我们还对这种m＝２的包络Rossby孤立波随纬度变化的持续性进行了计算，得到了许多结果。     

平流层臭氧纬向分布季节变化和行星波的关系

通过分析1992—2001年的HALOE卫星资料,给出了各纬度带平流层的臭氧混合比的纬向分布结构,并分析了其季节变化的特征,同时,利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了平流层行星波的结构及其与臭氧纬向分布的关系。结果表明:平流层臭氧混合比的纬向分布季节差异较大,在两半球的夏季平流层臭氧混合比的纬向分布较均匀,其它季节在中高纬的臭氧混合比高值区有一些扰动,并且随着纬度的增大其扰动加强,其中冬季它的扰动最强,这些都与平流层的行星波有相同的特点。对这两种资料进行波谱分析发现,在冬半球臭氧混合比在中高纬的纬向扰动有明显的1波信号,并且与位势高度的1波扰动有相同的位相,因此认为臭氧纬向扰动主要是由行星波引起的,并且在中高纬主要是1波的影响;而低纬地区由于不满足行星波上传的条件,所以臭氧纬向分布不受行星波的影响。分析行星波扰动对臭氧的输送作用也表明,行星波的扰动确实引起臭氧在经向上的输送,从而造成臭氧纬向分布的不对称,并且由于基本气流的输送作用,使得臭氧纬向扰动与行星波造成的原始扰动有一个位相差。     

时间平均基流中准定常波的传播及多向折射

应用几何光学中的射线理论，直观地讨论了准定常波在时间平均基流中的传播，解释了定常 传播的纬向非均匀性。结果表明：折射指数平方可表示为基流绝对对基流流函数的微商，定常波的传播路径与折射指数平方的空间分布有着密切的关系。     

关于弹性应力波的三种传播模式

分析了小变形情况下变形体的平动变形和转动变形,利用连续介质的动量和动量矩守恒方程,应用各向同性线弹性体的本构关系和偶应力本构关系,提出无限弹性介质中存在体积波(压力波)、旋转波(偶应力波)和偏斜波(偏斜应力波).旋转波和偏斜波均满足形式一致的四阶波动方程,但引起不同的运动学行为和应力状态,四阶旋转波和偏斜波的传播速度不再是依赖材料参数的常值.不计旋转变形时,各向同性弹性固体中只有体积波和二阶偏斜波的传播,这时传播速度均为常数.在3种波动模式中,体积波与传统弹性应力波理论完全一致,四阶偏斜波可退化为二阶偏斜波,但后者不同于传统应力波理论中以位移作为波函数的二阶剪切波.从变形运动学与内力的关系以及能量传播的角度分析了传统应力波理论中关于二阶旋转波和二阶剪切波存在的问题.     

响应谱地震动预测方程中场地效应参数Vs30与场地周期的比较

最近的许多地震动预测方程（GMPE）都使用上30m土层的平均剪切波速度Vs30表示场地效应。然而,在一些研究发现V鹦。是表征场地效应合理参数的同时,另一些研究则给出了相反的证据。本研究使用日本的大地震动数据集对这两个场地效应参数的预测能力进行系统的比较。采用该方法的基础是使用场地周期（Ts,4倍剪切波从基岩到地表的走时）或Vs30对经验模拟场地效应的标准偏差和放大比振幅进行比较。模拟的场地效应除了包括地震动预测方程的场地效应项,还特别包括KiK-net台网的地表与井下记录之间的场地放大比。就KiK—net台网数据而言,对Ts〉0．6s的土层场地,Ts被确定是比Vs。。好的预测参数;而对T。〈0．6s的场地,这两个参数对放大比产生了相似的变异性。在所有场地类别的多数周期上,由地震动预测方程获得的场地效应,Vs30和Ts在统计上相等;而在一些谱周期上,Vs30产生了比Ts小的变异性。KiK-net台网地表一井下记录与地震动预测方程结果的矛盾可能由地震动预测方程中包括震源变异性、路径变异性和场地变异性的大变异性所致。相比之下,KiK-net台网地表一井下数据对的变异性小多了。虽然VS30。和Ts对地震动预测方程的数据产生了统计上相似的标准偏差,但瓦仍然获得了比Vs30更好的中值放大比。