Quantifying Organization of Atmospheric Turbulent Eddy Motion Using Nonlinear Time Series Analysis

Using three methods from nonlinear dynamics, we contrast the level of organization inthe vertical wind velocity (w) time series collected in the atmospheric surface layer(ASL) and the canopy sublayer (CSL) for a wide range of atmospheric stability ()conditions. The nonlinear methods applied include a modified Shannon entropy, waveletthresholding, and mutual information content. Time series measurements collected overa pine forest, a hardwood forest, a grass-covered forest clearing, and a bare soil, desertsurface were used for this purpose. The results from applying all three nonlinear timeseries measures suggest that w in the CSL is more organized than that in the ASL, and that as the flows in both layers evolve from near-neutral to near-convective conditions, the level of organization increases. Furthermore, we found that the degree of organization in w associated with changes in is more significant than the transition from CSL to ASL.     

冬季北极海冰运动主模态的构成及其与海平面气压变化的关系

利用国际北极浮冰运动观测资料（IABP）（1979-1998）以及NCEP／NCAR月平均海平面气压再分析资料（1960-2002）,通过求解海冰运动异常的复斜方差矩阵,研究了冬季北极海冰运动主模态构成及其与海平面气压变化的关系。冬季海冰运动主模态是由两个海冰运动优势模态的一个线性组合构成,与这两个运动优势模态有直接关系的海平面气压变化主要发生在北极海盆及其边缘海区。尽管北极涛动（北大西洋涛动）通过影响海平面气压进而影响北极海冰运动,但是,北极涛动（北大西洋涛动）并不是决定海冰运动主模态的关键性因素。     

微降水雷达测量精度分析

利用数值模拟的方法,讨论了利用微降水雷达MRR(Micro Rain Radar)雷达功率谱密度反演降水参数时,MIE散射(米散射)效应、垂直气流(包括上升气流、下沉气流)对数浓度N、雷达反射率Z、雨强I、液态含水量LWC等参数的影响。MIE散射主要影响直径为1.20~4.00 mm的粒子,MIE散射效应影响的N、Z、I、LWC偏差的平均值分别为2.74 m-3 mm-1、1.47 d BZ、0.0061 mm h~(-1)、0.0004 g m-3。下沉气流使反演液滴直径偏大,上升气流使得反演的液滴直径偏小,下沉气流的影响更大,尤其是对低层影响大于高层。例如,在300 m高度上,当液滴直径为2.67 mm时,下沉气流为2.00 m s-1时,理论上反演的直径为8.07 mm,超出了MRR探测的阈值,其相对误差值能接近200%。下沉气流使得反射率谱向大粒子方向平移,且谱型展宽;上升气流则相反。将MRR资料与同步观测的THIES雨滴谱仪数据进行比对,分析MRR资料的可靠性。选取2015年4月1日01~12时(协调世界时)山东济南的一次降水过程,将MRR在300 m高度上反演的雷达反射率因子、雨强、数浓度、中值体积直径与雨滴谱仪资料进行对比。结果表明:两种仪器探测的Z、I、N、中值体积直径D0在时间序列上都有较好的吻合度,变化趋势和幅度相近,Z、I、D0的平均偏差分别为1.19 d BZ、0.34 mm h~(-1)、0.36 mm。MRR反演的I值偏大,而粒子直径偏小,分析了产生偏差的主要原因,除了探测系统偏差、分析方法本身存在的偏差外,上升气流导致的偏差不容忽视。这些结果初步验证了微降水雷达观测的功率谱密度及其反演方法的可靠性。     

一次湖北暴雪天气的诊断与模拟

利用NCEP GFS资料分析了2007年1月15—16日鄂东南地区降雪过程,对造成暴雪过程的天气系统发生、发展背景场进行分析。并利用中尺度数值天气模式WRF模拟了这次暴雪过程,探讨了其发生发展的机制。天气系统的背景分析表明,这次暴雪过程主要是受700 hPa西南急流和地面冷空气的共同影响而产生的,降水过程与西南急流的变化密切联系。WRF模式较好地再现了此次暴雪的过程。模拟结果表明西南急流的减弱和移出,对应着降雪的开始和停止;在西南急流的左侧,由于低层涡度的增加,使低空辐合、高空辐散,在连续性原理和动力机制约束下导致上升运动的加强是该次暴雪的形成机制。模式结果说明,产生暴雪的上升运动要远小于产生暴雨的上升运动,且在暴雪过程中,中层为上升运动,近地层和高层伴随着下沉运动。     

呼和浩特地区一次强沙尘暴天气分析

通过对2008年5月28—29日呼和浩特大部地区出现的沙尘暴天气进行分析得出:此次沙尘暴是由高空冷涡配合地面蒙古气旋形成的;沙尘主要源于蒙古国西部、南部,在高空锋区的作用下,由冷涡旋转携带而至;大气低层干燥的空气和较强的垂直上升运动为沙尘卷入空中提供了条件;较强的斜压作用出现在低层,这对于有效位能的释放、动能的产生以及气旋的发展有重要作用,同时斜压强迫使动量下传,从而形成强风,触发了沙尘暴;此次沙尘暴主要产生于冷锋附近及其后部。     

Buoyancy and The Sensible Heat Flux Budget Within Dense Canopies

In contrast to atmospheric surface-layer (ASL) turbulence, a linear relationship between turbulent heat fluxes (F_T) and vertical gradients of mean air temperature within canopies is frustrated by numerous factors, including local variation in heat sources and sinks and large-scale eddy motion whose signature is often linked with the ejection-sweep cycle. Furthermore, how atmospheric stability modifies such a relationship remains poorly understood, especially in stable canopy flows. To date, no explicit model exists for relating F_T to the mean air temperature gradient, buoyancy, and the statistical properties of the ejection-sweep cycle within the canopy volume. Using third-order cumulant expansion methods (CEM) and the heat flux budget equation, a “diagnostic” analytical relationship that links ejections and sweeps and the sensible heat flux for a wide range of atmospheric stability classes is derived. Closure model assumptions that relate scalar dissipation rates with sensible heat flux, and the validity of CEM in linking ejections and sweeps with the triple scalar-velocity correlations, were tested for a mixed hardwood forest in Lavarone, Italy. We showed that when the heat sources (S_T) and F_T have the same sign (i.e. the canopy is heating and sensible heat flux is positive), sweeps dominate the sensible heat flux. Conversely, if S_T and F_T are opposite in sign, standard gradient-diffusion closure model predict that ejections must dominate the sensible heat flux.     

广州市主要断裂带特征震源模型研究

在广州市目标区内的主要活动断层危险性评价的基础上,综合活断层探测的研究成果和资料,对于具有潜在发震可能的主要断层,基于凹凸体震源模型建模理论进行了特征计算模型的建模。根据断层地震危险性分析确定的断层发震震级和几何参数,进行了断层的宏观参数和微观参数的设定。为通过复核预测方法计算与合成近断层强地震动场和城市危害性评价提供了科学的依据。     

Nautilus矿业公司SMS勘探中采用的取样技术与装备

海底大块状硫化物(SMS)富含铜、锌、铅等金属,特别是富含贵金属金、银,引起了国际采矿业的浓厚兴趣。近年来,以澳大利亚Nautilus矿业公司为先驱代表的国际大型资源开发商和投资商已介入海底多金属硫化物的商业化开采。文中介绍了Nautilus公司在巴布亚新几内亚专属经济区针对海底块状硫化物矿床开展的一系列以商业开采为目的的勘探取样活动,详细介绍了勘探中所采用的基本方法与技术,并重点对其地质调查中所应用的拖网挖掘取样、ROV海底表面取样、大洋钻探船岩芯取样和专门开发的ROV岩芯钻探取样的装备、取样结果及作业效率进行了较为系统全面地介绍。     

NOAA6361活动区现象分析

本文分析了ＮＯＡＡ６３６１活动区中的一些现象，发现该活动区在衰亡阶段经历了两次同极性黑子的复合过程，复合后的黑子本影间均有光桥存在，观测结果倾向于支持Ｐａｒｋｅｒ１９７９年提出的黑子多磁流管模型。１４日复合后的黑子本影还顺时针方向旋转了约７０度角，从半影纤维的同样顺时针旋转可以认为：该黑子的半影磁场并非是普遍认为的简单的本影磁场的发散部分。我们还观测到另外两个比较有趣的现象：①δ黑子中的ｐ极性黑子     

Note on Kepler's problem with variable angular momentum

Based on the equations of planar motion with drag used in point dynamics, a simple derivation is presented that shows how a constant Keplerian (elliptical) orbit can be obtained with a non-central force field and variable angular momentum.