时域瞬变场电磁场有限差分法

模拟电磁场在地下介质中的传播规律是理解地下介质响应的重要手段，直接应用有限差分法在时间域对二维、三维瞬变场进行数值分析是一种有效方法。应用反映电磁场基本规律的麦克斯韦方程组，导出时域场量的齐次扩散方程，对所研究的空间区域作差分离散，源作为初始条件加入，采用合适的边界条件，利用差分方程进行计算，从而得到场量的数值结果，展现瞬变场在地下随时间扩散的全过程，对电磁场的瞬态响应有更加直观的了解。     

非饱和土壤Richards方程入渗求解探讨

根据理查兹 (Richards)方程求解非饱和土壤垂直一维入渗率历时规律 ,因缺乏土壤水分特性函数K(θ)、D(θ)的一般有效公式 ,而采用与实际相差甚远的定值或线性函数假设 ,使成果隐含过多经验成分或需要反复迭代计算。笔者在文献 [1]中提出的非饱和土壤水分特性函数的一般有效基础公式 ,用分离变量法直接求解Richards方程 ,用土壤水动力学方法分别导出了含有渗前土湿因子的新入渗公式。它摆脱了同类入渗公式对水分函数过于简单的概化假设和经验成分。为放弃迄今水文学产流计算中惯用的下渗容量曲线“截首留尾”的经验做法 ,以直接使用含有渗前土湿因子的下渗公式提供了理论依据 ,从而将有利于产流计算方法的改进和计算精度的提高。     

降雨条件下岩土饱和-非饱和渗流分析

基于Buckley-Leverett两相渗流方程,提出了新的岩土饱和-非饱和渗流数学模型,利用有限差分方法给出了隐式压力显示饱和度数值求解方法,编制了饱和-非饱和渗流计算程序.结合工程实例,模拟了降雨入渗条件下边坡岩体渗流场孔隙压力变化和含水饱和度变化,模拟结果验证了所提出的模型对饱和-非饱和渗流的有效性.     

地理课堂教学失误例析

课堂教学时间长了，每个教师都会形成自己的教学习惯。这些习惯良莠不齐，有优秀的、值得推广的地方，也有失误之处需要改进和克服。怎么才能找出自己的失误之处，不断地加以改进，这是每个教师都需要不断思索的问题。下面列举一些我们在十几年教学和听课中了解的教师教学失误之处，供大家参考。     

用伴随方法求解多个工业污染源优化布局问题

发展了一种伴随方法, 引入罚函数来处理环境约束不等式, 构造优化问题的Lagrange函数, 从理论上推导了伴随方程和目标函数梯度公式. 通过求解伴随方程得到目标函数的梯度, 利用梯度信息使得目标函数下降, 用迭代的方法逼近最优解. 用二维的简化模式进行了数值试验, 结果验证了理论的正确性. 该方法收敛速度快, 效率高, 与空气质量数值模式和计算机技术的飞速发展相适应, 为工业规划和污染防治提供了有力的研究工具.     

基于主体功能区约束的大气污染物总量控制目标分配研究

考虑经济发展水平、污染物排放现状、污染物治理水平、空气质量,特别是国家主体功能区环境目标约束等因素,构建大气污染物排放总量分配的指标体系,用改进的等比例分配方法对2015年国家SO2,NOx总量控制目标进行区域分配。分配结果表明:SO2和NOx削减量大的省份主要集中在华北平原及其周围地区,这些地区污染物排放量大、空气质量较差;削减比例较大的地区主要集中在西部地区以及北京、天津2个直辖市,这些地区单位GDP能耗高、工业污染物去除率低、空气质量差;削减量相对较小的地区主要集中在西南和南部一些省份;削减比例较小的地区主要集中在中南部和南部几个省份,这些地区污染物排放量相对较少,空气质量好于其他省份。     

天山南麓雷暴日短期预报研究

利用阿克苏及邻近地区12个气象站1980—2013年雷暴资料,以及同期高空资料,统计了各站年均雷暴日数,对发生区域雷暴天气的环流形势进行分类,归纳出各型的入型指标。通过逐步回归法,建立阿克苏及邻近地区区域雷暴概率回归预报模型,并对2013年进行试预报。结果表明:(1)阿克苏及邻近地区区域雷暴的影响系统主要分为4类:巴湖低槽型、急流型、西北气流型和温度槽型。(2)对2002—2012年5—9月(共1683 d)历史资料进行判别,满足入型条件的样本数为876 d,消空率为48%;对2013年5—9月(共153 d)历史资料进行判别,入型样本数为80 d,消空率为48%。(3)对2002—2012年5—9月所有入型样本进行回代检验,平均准确率为72.0%(平均TS评分为30.1%);对2013年5—9月所有入型样本进行试预报,平均准确率为63.2%(平均TS评分为28.2%)。     

论Rossby波在东、西风带中传播与频散Ⅱ——球面Rossby波方程与诊断分析

从球坐标(Spherical coordinate)非地转、正压水平无辐散大气运动微扰方程出发,推导出球面Rossby波方程,证明球面Rossby波的物理机制仍然是绝对涡度守恒与卢效应,但基本气流以涡度形式参与了卢效应。因球面Rossby波偏微分方程不存在经向-纬向传播的"双向简谐波(传统Rossby波)"解,则将它做经向-纬向求导分离,从而得到关于球面经向风扰动的二阶偏微分方程及与之相应的仅作纬向传播的简谐波解,但待解的二阶偏微分方程不归于数理方程中的任何特殊函数,即证明不存在以连带Legendre函数为通解的Haurwitz波。采用传统Rossby波两个通解,当作球面Rossby波两类特解,做诊断分析表明,传统Rossby波正确反映球面Rossby波的(β-平面近似)"线性部分",但球面Rossby波及其纬向波速和群速都带有地球曲率性,并且存在奇点,其中,球面谐波扰动Rossby波仍然保持槽与脊纬向对称性,但"正弦扰动"与"余弦扰动"Rossby波有一定差别,而球面指数扰动Rossby波槽与脊不具备纬向对称性,后者可以解释东、西风带槽与脊一般为纬向非对称,还可以解释台风的纬向非对称结构。     

1999年北京持续高温天气过程的诊断分析

利用北京观象台观测资料和NCEP/NCAR再分析数据,对1999年6月24日至7月2日北京一次持续性高温天气的演变和发展过程及非绝热加热作用对系统的影响进行诊断分析,结果表明：在此次高温天气发生前,欧亚大陆中高纬度环流经向度很大,欧洲北部和贝加尔湖以南为高压脊控制,中亚和我国东北地区则处于低压槽内。贝加尔湖南部的高压脊纬向延伸范围较广,在东移过程中长时间影响北京。随着贝加尔湖以南的高压脊逐渐东移,北京上空下沉增温与非绝热加热作用有所增强,北京逐渐受到高温天气影响。在高温天气发生的后半阶段,我国东北的低压槽入海后在120130°E附近维持并发展,槽前非绝热加热率很大。从垂直方向来看,加热率在500 hPa以下随高度迅速增加,根据全型涡度方程,强烈的非绝热加热率垂直分布不均作为一个明显的涡度源区,对入海低压槽的稳定维持有显著的作用。而入海低压槽的稳定维持,又阻碍了华北高压脊的东移,使其在北京地区长时间稳定少动,为北京带来多日的持续性高温天气。     

中国东部城市群发展对南海夏季风爆发影响的模拟研究

本文利用NCAR开发的CAM5.1(Community Atmosphere Model Version 5.1)模式,针对我国东部大规模城市下垫面发展对南海夏季风爆发的影响进行了数值模拟研究。结果表明我国东部大规模城市群发展可能使得南海夏季风提前1候爆发;机理分析表明:在南海夏季风爆发之前,中国东部城市群发展引起的陆面增温,使得南海及其附近地区南北温差提前逆转、中国东部区域海平面气压降低,导致中南半岛到南海地区西南气流加强,中南半岛到南海地区降水增加,而凝结潜热垂直变化强迫出的异常环流,促进了南亚高压的加强及提前北跳,相伴随的高层抽吸作用有助于季风对流的建立和西太平洋副高的减弱东撤,从而形成了有利于南海夏季风爆发的高低层环流条件,导致南海夏季风提前爆发。另外,观测结果表明1993年之后南海夏季风爆发的日期相对上一个年代明显提前约2候,城市化快速发展阶段与南海夏季风爆发的年代际变化存在时间段的吻合,表明城市下垫面发展可能是南海夏季风提前爆发的原因之一。