A Case Study on the Effects of Heterogeneous Soil Moisture on Mesoscale Boundary-Layer Structure in the Southern Great Plains, U.S.A. Part II: Mesoscale Modelling

The importance of soil moisture inputs and improved model physics in the prediction of the daytime boundary-layer structure during the Southern Great Plains Hydrology Experiment 1997 (SGP97) is investigated using the non-hydrostatic fifth-generation Pennsylvania State University/National Center for Atmospheric Research (PSU/NCAR) Mesoscale Model MM5. This is Part II of a two-part study examining the relationship of surface heterogeneity to observed boundary-layer structure. Part I focuses on observations and utilizes a simple model while Part II uses observations and MM5 modelling. Soil moisture inputs tested include a lookup table based on soil type and season, output from an offline land-surface model (LSM) forced by atmospheric observations, and high-resolution ( 800 m) airborne microwave remotely sensed data. Model physics improvements are investigated by comparing an LSM directly coupled with the MM5 to a simpler force-restore method at the surface. The scale of land surface heterogeneities is compared to the scale of their effects on boundary-layer structure.The use of more detailed soil moisture fields allowed the MM5 to better represent the large-scale (hundreds of km) and small-scale (tens of km) horizontal gradients in surface-layer weather and, to a lesser degree, the atmospheric boundary-layer (ABL) height, which was evaluated against observations measured by differential absorption lidar (DIAL). The benefits of coupling an LSM to the MM5 were not readily evident in this summertime case, with the model having particular difficulty simulating the timing of maximum surface fluxes while underestimating the depth of the mixed layer.     

青藏高原前期冬春季地面热源与我国夏季降水关系的初步分析

首先对青藏高原地表热通量再分析资料与自动气象站(AWS)实测资料进行对比, 结果表明: 相对于美国国家环境预报中心和国家大气中心20世纪90年代研制的NCEP/NCAR(Kalnay 等1996)和NCEP/DOE (Kanamitsu 等2002) 再分析资料, ECMWF(Uppala 等2004)资料在高原地区的地表热通量具有较好的代表性。进一步利用奇异值分解(SVD)方法分析了ECMWF资料反映的高原地面热源与我国夏季降水的关系, 发现前期青藏高原主体的冬季地面热源与长江中下游地区夏季降水量呈负相关, 与华北和东南沿海地区的夏季降水量呈正相关。而长江中下游地区夏季降水量还与春季高原南部的地面热源存在负相关、与高原北部的地面热源存在正相关。高原冬、春季地面热源场的变化是影响我国夏季降水的重要因子。     

南极半岛东北海域表层沉积有机质来源及其沉积环境

采用气相色谱-质谱技术对南极半岛东北海域海底表层沉积物的总有机碳、有机质碳同位素(δ13 Corg)和生物标志化合物等进行了测试分析。研究区表层沉积物总有机碳TOC平均值高于现代深海沉积物中的平均含量。δ13 Corg的变化说明该海域有机碳来源呈海洋水生生物来源和陆源混合的特征。正构烷烃的峰型分布、主峰碳、饱和烃轻重比C-21/C+22和(C21+C22)/(C28+C29)、甾烷组合和藿烷组合证实研究区西部表层沉积物有机质来源以陆源高等植物为主,其陆源可能来自于附近的南极半岛和南舍得兰群岛;研究区东部表层沉积物有机质来源偏以海源为主,且以低等浮游生物、藻类及细菌生物等海源输入为主。碳优势指数(Carbon preference index,CPI)、奇偶优势指数(Odd-even Predominance,OEP)和甾烷C29ααα20S/(20S+20R)比值显示研究区D1-7站位和D5-9沉积物有机质演化程度较高,D5-2和D2-4站位的有机质演化程度低,其他站位介于中间状态。饱和烃中姥鲛烷、植烷及其比值(Pr/Ph)等组合显示研究区西部以氧化-弱还原的沉积环境为主,其可能是受高温低盐别林斯高晋海水流和附近火山喷发的影响所致;研究区东部以还原—强还原沉积环境为主,可能是受低温高盐的威德尔底层水(WSBW)和威德尔海深层水(WSDW)影响所致。     

建筑垃圾填埋场沉降计算中模型参数灵敏度分析

建筑垃圾土的变形机理复杂,它不同于传统意义上的土体。通过大量的非线性有限元计算,找到了双屈服面模型中影响建筑垃圾填埋场沉降的主要参数,并给出了各参数与沉降之间的定性关系,为建筑垃圾填埋场沉降计算和参数灵敏度分析奠定了基础。     

北极海冰变化特征分析

本文利用NASA的海冰密集度资料(时间为1978年10月～2002年9月,分辨率为1.0×0.25),计算并分析了1978～2002年的北极海冰面积、范围的时间变化趋势以及变化的空间分布。     

深海液压主从式机械手控制器

深海主从式机械手控制器是一个比较复杂的系统,可靠性要求高.分析了美国Schilling机械手的特点,介绍了研制的一台6自由度的机械手控制器的硬件电路和软件算法.该控制器运行稳定.机械手动作精度、速度满足使用要求.     

1995年日本兵库县南部地震时淡路岛上出现的地震断层的形态特征

1995年日本兵库县南部地震时在淡路岛上出现的地表地震断层主要由三条地表破裂带组成、野岛地震断层、松帆地震层和楠本地震断层。野岛地震断层从淡路岛北端的淡路町住西南延伸到一宫町的尾崎,长达18km,其北段沿着早期存在的野岛断层分布,而南段则作为新断层出现,野岛地震断层的断层的北段主要由一些相互平行或次平行的右列剪切断层和许多左列和性裂隙组成,其南段则是由集中在十多米宽的大量不连续的地表破裂带所组成。野岛地震断层一般走向N30°～60°E倾向SE,地貌错位和断层擦痕均显示出此断层为一具有逆断层性质的右旋走滑断层,沿一些主要露头测定的北段水平位移量一般为100～200cm,垂直位移量为5O～100cm;而南段的水平、垂直位移量均只有几厘米至20cm。最大位移量在平林断层崖测得;水平180cm、垂直l30cm、实际位移量2l5cm。松帆地震断层走向N40°～60°W,沿着淡路岛北端部的海岸线分布,长达约1km。楠本地震断层沿早期存在的楠本断层出现,分布于淡路岛东北部的海岸边上,走向N35°～6O°W倾向NW 。根据地表地震断层的形态及地貌错位特征,野岛地震断层可被分为四条断层段,并在形态上呈现右列。地质和地貌证据以及余震分布的特征清楚地表明这4条断层段的几何形态和分布特征是受早期存在的地质构造所控制的,同时也说明了地震断层的破裂过程具有拉分(pulling-apart)和推隆(pushing－up)的过程,这两个过程分别产生了张性裂隙、拉分盆地、逆断层和挤压隆起等构造。     

斜底面上的表面波理论

考察了任意倾斜底面上的Kelvin波问题，并用线性化的控制方程分别研究了相应于垂直刚壁的和无限倾斜底面上的表面波频散关系。文中还对任意斜坡上的浅水表面波做了尺度分析，并把决定其频散关系的特征值问题简化为该斜坡上气压扰动的常微分方程，且用数值方法进行了求解。     

Pulsatory characteristics of wind velocity in sand flow over typical underlying surfaces

Pulsatory characteristics of wind velocity in sand flow over Gobi and mobile sand surface have been investigated experimentally in the wind tunnel. The primary goal of this paper is to reveal the relation- ship between pulsatory characteristics of instantaneous wind speed in sand flow and the motion state of sand grains. For a given underlying surface, pulsation of wind velocities in sand flow on different heights has a good correlation. As the space distance among different heights increases, fluctuation of instantaneous wind speed presents a decreasing trend and its amplitude is closely related to the mo- tion state of sand grains and their transport. Pulsatory intensity increases with the indicated wind speed, but its relative value does not depend on it, only agrees with height.     

移动状态边界面法在黏性土不排水蠕变孔压分析中的应用

在黏性土的各种流变现象的数学模拟研究中,不排水蠕变孔压方程几乎是空白。基于临界状态土力学理论,采用与时间相关的移动状态边界面法,给出了适用于正常固结黏性土的不依赖状态边界面具体形态的不排水蠕变孔压公式。正常固结黏性土的不排水蠕变孔压可以看作是体积蠕变势和剪应力水平增大造成的剪缩这两种作用的结果,前者与参数 有关（ 为次压缩指数, 为压缩指数）,后者则与状态边界面的具体形态有关。在此基础上进一步给出了可方便用于试验数据分析的双对数和单对数形式的两个公式。以修正剑桥模型椭圆形状态边界面为例,分析了双对数和单对数坐标系下蠕变孔压曲线的斜率m和m′与土的流变参数 的关系。采用提出的方法,很好地预测了Walkers给出的Leda clay黏土的蠕变孔压系数,并基于以上两种作用解释了Leda clay黏土的蠕变孔压形成的机制。