Simulation of Terrestrial Dust Devil Patterns

Introducing the surface properties [initial vortex, ground temperature and surface momentum impact height (SMIH)] for the boundary conditions, dust-devil-scale large eddy simulations (LES) were carried out. Given three parameters of initial vortex, ground temperature and the SMIH based on Sinclair's observation, the dust devil physical characteristics, such as maximum tangential velocity, updraft velocity, pressure drop in the inner core region, and even reverse flow at the top of the core region, are predicted, and are found to be close to the observations, thus demonstrating the ability of the simulation. The physical characteristics of different modeled dust devils are reproduced and compared to the values predicted by Renno et al.' theory. Even for smaller temperature differences or weaker buoyancy, severe dust devils may be formed by strong incipient vortices. It is also indicated that SMIH substantially affects the near-surface shape of terrestrial dust devils.     

渤海海表面盐度神经网络反演研究

海表面盐度是研究海洋生态环境和全球气候变化的重要指标。基于多层神经网络,利用实测海表面盐度数据和MODIS-Aqua遥感反射率产品,针对渤海建立了海表面盐度的反演模型,随后通过该模型分析了2022年3月至2023年3月4个季度的渤海盐度时空变化。研究发现：模型的决定系数(R²)和均方根误差(RMSE)分别为0.66和0.39,优于先前文献提出的多波段线性模型(0.39和0.60)。渤海盐度的时空分析表明：黄河冲淡水是影响渤海海表面盐度重要因素,它致使莱州湾和辽东湾的盐度长期降低;9月份以后随着渤海冷流沿山东半岛南下,随后向渤海海峡和北黄海方向扩散。     

利用漂流浮标资料对黑潮及其邻近海域表层流场及其季节分布特征的分析研究

利用1987年以来WOCE项目及我国自行投放或进入黑潮及其邻近海域(15°~36°N,114°~135°E)的共计323个卫星跟踪海表面漂流浮标资料,得到全年平均及季节平均的浮标轨迹及(1/4)°×(1/4)°格点平均的表层流矢量结果。分析认为:对于全年平均的表层流场,黑潮表层流路主要表现了对大洋西边界地形的适应,并呈现出6个较大的弯曲,其中在反气旋型弯曲处都发生分支或入侵现象、气旋型弯曲处这种现象却不明显。对于季节平均的表层流场,黑潮表层不同流段分别表现出各自显著的季节差异:吕宋海峡附近海域,表层水向南海的入侵只发生在秋、冬两季,而春、夏两季却不发生;在台湾以东海域,黑潮表层流路与黑潮右侧反气旋涡的存在与否密切相关,春季没有涡旋存在时,黑潮表层流路常出现气旋式大弯曲,其他三个季节反气旋涡存在时,黑潮表层流路相对平直;在台湾东北海域,黑潮表层水向东海南部陆架区的入侵以秋、冬季最强,春季次之,而夏季几乎不发生;在赤尾屿以北的东海黑潮中段,黑潮流动比较稳定,其表层平均流径走向由偏北到偏东依次约为冬(北偏东30°)、春(北偏东33°)、秋(北偏东38°)、夏(北偏东45°);流路宽度由宽至窄依次约为秋(90 km)、春(80 km)、冬(70 km)、夏(60 km),而流速由大至小依次为夏、春、秋、冬,且各季节都表现出北段流速大于南段的现象;在九州西南海域,春、秋两季黑潮表层水发生明显的向北入侵,入侵的黑潮水与东海外陆架水共同成为对马暖流的一部分来源,而夏季这种现象不明显,九州西南海域黑潮表层流路北界的位置以秋季最为偏北(但最北不超过31°N)、流路也最宽;在琉球群岛外缘海域,南半部基本没有北上的表层流存在,只有在冲绳群岛-奄美群岛以东海区,秋、夏、春三季表层反气旋涡旋都比较活跃,在涡旋的西侧有顺着冲绳群岛-奄美群岛的东北向流,其中秋季最为明显。这些结果可以为黑潮及其邻近海域的深入研究提供较为客观、直接的参考。     

现代天文学历史大事记

1971年12月2日前苏联“火星-3号”探测器首次在火星表面软着陆成功。 1973年12月3日。“先驱者10号”探测器飞临木星。 美国发射的“先驱者10号”探测器经过1年零9个月的艰难跋涉,穿过危险的小行星带,越过木星周围的强辐射区,与木星相会。它飞临木星时,沿木星赤道平面从木星右侧绕过,在距木星13万千米的地方穿过木星云层,拍摄了第一张木星照片。     

软弱结构面表面形态与充填度的力学特性研究

结构面的表面形貌是一个复杂的研究对象,但其对结构面的力学性质有着重要作用。目前关于软弱结构面非充分充填状态研究很少。在分析了结构面的起伏形态后,借助摩擦学理论对充填软弱物质的结构面力学性质进行了分析。同时研究了地下水和泥膜等对结构面强度的污染效应。通过与试验资料的对比,得到研究成果有其合理性。     

利用遥感数据绘制陆面-大气热通量和表面参数图

变量同化方案可用于推测表面能量平衡的两个关键参数,这两个关键参数是将有效能划分为潜热通量、感热通量及地面热通量（LE,H和G）的制约因素。遥感测量的地表温度（LST）是主要的数据源。1996年7月,以意大利阿诺盆地不同的土地覆盖为实例,绘制了一个为期18天的日间能量平衡组分图。在给定有效能的情况下,划分如下通量时仍需要一些主要的未知（无量纲的）参数：·在中性条件下,通过体积传热系数CBN获得近地面湍流的地形影响;·通过蒸发分数EF来表示LE和H相对值的表面控制。数据同化方案与1．1km分辨率的LST遥感测量影像图（从两个不同的卫星平台获得的基于光学、热学及微波的测量值）叠加生成热扩散的简约模型。测量值与模型预测值被认为是不确定的,由此推断其后估算参数的统计误差也是不确定的。     

基于数据一致性预测与压制自由表面多次波--理论研究与试处理

从声波波场理论出发,首先在不考虑自由表面反射的情况下研究了有效波波场传播及反射规律,继而考虑自由表面反射的情况,并详尽推导了压制自由表面多次波的正演和反演数学模型。从物理本质上对自由表面多次波的产生、预测及压制做了深入的剖析,讨论了基于数据一致性时空域褶积的多次波预测方法原理,实现了自由表面相关多次波自适应压制的迭代方法过程。复杂起伏海底的理论模型试算实例表明：在多次波产生系统非常复杂的情况下,本方法仍能非常有效地压制各种与自由表面相关的多次波,同时还能很好地保持有效波的能量,取得了很好的压制多次波效果。     

The Effects of Strong Ageostrophic Outflows on the Formation of Surface Mesoscale Pressure Systems in Squall Lines

Based on the previous study of the streamline field triggered by singularities in a two-dimensional potential flow,the wind ficld caused by vorticity lines in an incompressible flow is deduced in this paper.The result shows an elliptic cyclonic(anticyclonic)circulation in association with a positive(negative)vorticity line.By use of the shallow-water model,the flow fields are simulated in a weak wind background under the influence of mesoscale vorticity lines.In the case of two vorticity line,one positive and the other negative,a mesoscale vortex couplet forms in the flow.When three vorticity lines are considered,three mesoscale circulations develop,and a mesohigh and two mesolows similar to the thunderstorm high,wake low and pre-squall mesolow of a mature squall line are produced.Theoretical analysis and numerical simulations show that the formation of the surface mesoscale pressure systems in squall lines may be partly attributed to the dynamical effects of the ageostrophic outflows.The strong downdrafts under the thundercloud base of the squall line lead to surface ageostrophic outflows,and produce positive-negative-positive arranged vcrtical vorticity bands(VBs)along the direction normal to the squall line,then the mesoscale circulations develop and mesoscale pressure systems form or strengthen during the geostrophic adjustment.By use of the scale separation method,this dynamic mechanism is confirmed by a case study of a severe storm passing over eastern China on 17 June 1974.     

冬季黑潮暖流区加热异常对东亚副热带西风急流影响的数值研究

通过对大气环流格点模式GAMIL性能的检验表明, 模式较好地再现了东亚地区大气环流型态、高空西风急流变化及表面加热场的季节变化。在此基础上, 设计敏感性试验研究了冬季西太平洋黑潮暖流关键区加热异常对高空西风急流影响, 数值试验结果表明冬季西太平洋黑潮暖流区加热正异常将引起东亚大槽偏东, 大陆冷高压、阿留申低压及位于低纬太平洋上的西太平洋副高均有所增强, 从而导致了冬季风环流加强。相应地, 东北太平洋上出现了明显的气旋差值环流, 而在中高纬大陆海洋交界地区出现反气旋式差值环流; 同时, 西风急流区南侧的低纬地区位势高度及温度场为正异常, 而北侧的中高纬地区为负异常, 这种分布将使得急流区经向气压梯度和南北温差加大, 导致急流的增强。模式结果分别从热力适应理论及热成风的角度验证了黑潮暖流区表面加热异常对急流的影响机理。     

A DYNAMICAL INTERPRETATION OF THE WIND FIELD IN TROPICAL CYCLONES

Based on the primitive equations in polar coordinates, supposing that parcel velocity in tropical cyclones is in linear variation and that the distribution of surface pressure agrees with the Fujita formula, a set of equations are derived, which describe the impact of perturbations of central pressure, position of tropical cyclones, direction and velocity of movement of tropical cyclones on the wind field. It is proved that the second order approximation of the kinetic energy of tropical cyclones can be described by the equations under linear approximation. Typhoon Wipha (2007) is selected to verify the above interpretation method, and the results show that the interpretation method of the wind field could give very good results before the landfall of tropical cyclones, while making no apparent improvement after the landfall. The dynamical interpretation method in this paper is applicable to improving the forecasts of the wind field of tropical cyclones close to the coast.